一种新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构

本发明属于路基帮宽填筑支护，尤其涉及一种新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构。

背景技术：

1、随着地面交通网的完善和极端气候对路基的损害，不可避免的会遇到路基帮宽工程或路基修复工程。而传统结构具有对复合地基要求高，对既有构筑物影响大，施工机械要求高等问题，且具有施工速度慢、质量控制困难、整体稳定性不佳、经济效益低等缺点。针对该类工程需求施工机械简单、工期短、地基强度低、影响小等要求，因此迫切需要一种帮宽结构解决这一问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于解决现有路基帮宽工程或路基修复工程所遇到的问题，利用工厂批量规模化生产挡土墙结构，运输至现场直接进行拼装，分别采用螺栓、螺栓加夹板和铆钉三种连接方式，形成整体结构，减小结构自重，施工迅速，适用范围广，经济效益高，墙后使用的轻骨料可有效降低填料自重对既有构筑物的影响，满足软弱土地基上施工要求。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案来实现：

3、一种新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构，包括下部调整层，所述下部调整层的上部外侧设置有扩大底座，所述扩大底座包括扩大底座框和短斜柱，所述短斜柱设置在扩大底座框的中部，所述防护面板套接在短斜柱上；所述防护面板的内侧设置有填充管，所述填充管分层布置，且上下相邻层错缝搭接，所述填充管层间设置有土工格栅，所述土工格栅一侧固定在防护面板上，另一侧向填充管内侧延伸并被轻骨料层覆盖；所述填充管的截面为椭圆跑道形，其两侧半圆形半径为r；所述防护面板包括自下而上设置的底部分级板、中层分级板、顶部分级板，所述分级板均由两根矩形钢立柱和焊接在钢立柱外侧的镀锌钢面板组成，所述底部分级板高度为4.5r，中层分级板高度为4.0r，顶部分级板高度为2.5r；最上层填充管的上部设置上部盖板，所述上部盖板的外侧与顶部分级板铆接，上部盖板的内侧延伸到覆盖层的下部。

4、优选的，所述分级板竖向连接时，底部分级板两侧的钢立柱套接在短斜柱上，中层分级板和顶部分级板的钢立柱下部预留插头，将插头插入下一分级板钢立柱内，套接和插接处均采用铆钉连接固定；所述分级板横向连接时，采用螺栓连接相邻的钢立柱。

5、优选的，所述扩大底座框与短斜柱通过焊接连接，扩大底座框和短斜柱均采用厚度2mm的钢板制作的方形钢管，其中扩大底座框方形钢管外尺寸为4cm×4cm，其余尺寸b1＝60cm，h＝15cm，短斜柱长度为5cm，外尺寸为3.5cm×3.5cm；所述钢立柱外尺寸为4cm×4cm，镀锌钢面板厚0.5mm；所述插头长度为5cm，外尺寸为3.5cm×3.5cm。

6、优选的，所述下部调整层包括自下而上设置的开孔碎石层、透水土工布和粗砂层；所述开孔碎石层的厚度不低于15cm，粒径尺寸≤2cm，不均匀系数(cu≤5)和曲线系数(cc≤1.2)；所述透水土工布cbr顶破强力≥3.5kn，断裂伸长率≥50％，断裂强力≥20kn/m，撕裂强力≥0.56kn，垂直渗透系数≥0.01cm/s；所述粗砂层的厚度≥5cm，细度模数uf＝3.7～3.1。

7、优选的，所述轻骨料层采用的轻骨料尺寸为5～30mm，所述填充管内同样填充轻骨料，其尺寸为5～20mm；所述轻骨料容重处于4～6kn/m3，综合黏聚力≥35kpa，内摩擦角≥35°，综合刚度≥30mpa。

8、优选的，所述土工格栅包括短格栅和延长格栅，所述短格栅布置在所有的相邻填充管层间，所述延长格栅隔层布置，位于同层的短格栅与延长格栅搭接，采用联接零件进行联接，所述联接零件由两侧夹板和螺栓组成，通过螺栓对两侧夹板夹持固定。

9、优选的，所述短格栅、延长格栅采用双向格栅，纵向极限抗拉强度≥25kn/m，横向极限抗拉强度≥35kn/m，延伸率≤12％，格栅网孔尺寸为30mm×40mm，肋条截面为矩形；所述短格栅横向长度为3m，延长格栅横向长度延伸至既有结构边界位置；所述短格栅与延长格栅搭接长度不低于15cm，所述夹板尺寸厚度×宽度×长度为5mm×10cm×20cm，纵向布置间隔1m。

10、优选的，还包括格栅连接件，所述格栅连接件由螺栓和折型夹板构成，通过螺栓和折型夹板将短格栅与钢立柱及镀锌钢面板连接。

11、优选的，所述填充管包括填充管主体，所述填充管主体的上部设置有填充口，所述填充口的外部套装有封闭锁，所述填充管主体和填充口均采用土工织物裁剪缝制而成，土工织物抗拉强度≥35kn/m，断裂伸长率≤12％，所述填充管主体尺寸b＝80cm，l＝3m或6m，r＝40cm。

12、优选的，所述填充口为圆形，直径为20cm，长度为30cm，对于l＝3m的填充管主体，设置一个位于中部的填充口，对于l＝6m的填充管主体，设置两个位于三等分点的填充口，以便填充管施工；所述封闭锁采用拉环式封闭锁，位于填充口向上10cm处，径向不低于4处固定。

13、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构实现了结构程序化施工，提高了施工速度和效率，保证了施工质量，降低了工程造价，且轻质填料充分应用工业废渣，符合节能环保设计理念，同时避免了传统混凝土结构挡墙对环境的影响。此外，该技术方案施工的新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构还可以二次循环使用，可有效节约资源，经济效益高。解决了传统支挡结构具有对复合地基要求高，对既有构筑物影响大，施工机械要求高等问题，克服了传统结构施工速度慢、质量控制困难、整体稳定性不佳、经济效益低等缺点，具有广泛的使用价值。

技术特征：

1.一种新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构，包括下部调整层(1)，所述下部调整层(1)的上部外侧设置有扩大底座(3)，所述扩大底座(3)包括扩大底座框(3-1)和短斜柱(3-2)，所述短斜柱(3-2)设置在扩大底座框(3-1)的中部，所述防护面板(4)套接在短斜柱(3-2)上；所述防护面板(4)的内侧设置有填充管(2)，所述填充管(2)分层布置，且上下相邻层错缝搭接，所述填充管(2)层间设置有土工格栅(5)，所述土工格栅(5)一侧固定在防护面板(4)上，另一侧向填充管(2)内侧延伸并被轻骨料层(7)覆盖；所述填充管(2)的截面为椭圆跑道形，其两侧半圆形半径为r；所述防护面板(4)包括自下而上设置的底部分级板(4-1)、中层分级板(4-2)、顶部分级板(4-3)，所述分级板均由两根矩形钢立柱和焊接在钢立柱外侧的镀锌钢面板组成，所述底部分级板(4-1)高度为4.5r，中层分级板(4-2)高度为4.0r，顶部分级板(4-3)高度为2.5r；最上层填充管(2)的上部设置上部盖板(6)，所述上部盖板(6)的外侧与顶部分级板(4-3)铆接，上部盖板(6)的内侧延伸到覆盖层的下部。

2.根据权利要求1所述的新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构，其特征在于：所述分级板竖向连接时，底部分级板(4-1)两侧的钢立柱套接在短斜柱(3-2)上，中层分级板(4-2)和顶部分级板(4-3)的钢立柱下部预留插头，将插头插入下一分级板钢立柱内，套接和插接处均采用铆钉连接固定；所述分级板横向连接时，采用螺栓连接相邻的钢立柱。

3.根据权利要求2所述的新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构，其特征在于：所述扩大底座框(3-1)与短斜柱(3-2)通过焊接连接，扩大底座框(3-1)和短斜柱(3-2)均采用厚度2mm的钢板制作的方形钢管，其中扩大底座框(3-1)方形钢管外尺寸为4cm×4cm，其余尺寸b1＝60cm，h＝15cm，短斜柱(3-2)长度为5cm，外尺寸为3.5cm×3.5cm；所述钢立柱外尺寸为4cm×4cm，镀锌钢面板厚0.5mm；所述插头长度为5cm，外尺寸为3.5cm×3.5cm。

4.根据权利要求1所述的新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构，其特征在于：所述下部调整层(1)包括自下而上设置的开孔碎石层(1-1)、透水土工布(1-2)和粗砂层(1-3)；所述开孔碎石层(1-1)的厚度不低于15cm，粒径尺寸≤2cm，不均匀系数(cu≤5)和曲线系数(cc≤1.2)；所述透水土工布(1-2)cbr顶破强力≥3.5kn，断裂伸长率≥50％，断裂强力≥20kn/m，撕裂强力≥0.56kn，垂直渗透系数≥0.01cm/s；所述粗砂层(1-3)的厚度≥5cm，细度模数uf＝3.7～3.1。

5.根据权利要求1所述的新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构，其特征在于：所述轻骨料层(7)采用的轻骨料尺寸为5～30mm，所述填充管(2)内同样填充轻骨料，其尺寸为5～20mm；所述轻骨料容重处于4-6kn/m3，综合黏聚力≥35kpa，内摩擦角≥35°，综合刚度≥30mpa。

6.根据权利要求1所述的新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构，其特征在于：所述土工格栅(5)包括短格栅(5-1)和延长格栅(5-2)，所述短格栅(5-1)布置在所有的相邻填充管(2)层间，所述延长格栅(5-2)隔层布置，位于同层的短格栅(5-1)与延长格栅(5-2)搭接，采用联接零件(5-3)进行联接，所述联接零件(5-3)由两侧夹板和螺栓组成，通过螺栓对两侧夹板夹持固定。

7.根据权利要求6所述的新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构新型轻骨料填充管与土工格栅复合帮宽结构，其特征在于：所述短格栅(5-1)、延长格栅(5-2)采用双向格栅，纵向极限抗拉强度≥25kn/m，横向极限抗拉强度≥35kn/m，延伸率≤12％，格栅网孔尺寸为30mm×40mm，肋条截面为矩形；所述短格栅(5-1)横向长度为3m，延长格栅(5-2)横向长度延伸至既有结构边界位置；所述短格栅(5-1)与延长格栅(5-2)搭接长度不低于15cm，所述夹板尺寸厚度×宽度×长度为5mm×10cm×20cm，纵向布置间隔1m。

8.根据权利要求6所述的新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构，其特征在于：还包括格栅连接件(4-4)，所述格栅连接件(4-4)由螺栓和折型夹板构成，通过螺栓和折型夹板将短格栅(5-1)与钢立柱及镀锌钢面板连接。

9.根据权利要求1所述的新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构，其特征在于：所述填充管(2)包括填充管主体(2-1)，所述填充管主体(2-1)的上部设置有填充口(2-2)，所述填充口(2-2)的外部套装有封闭锁(2-3)，所述填充管主体(2-1)和填充口(2-2)均采用土工织物裁剪缝制而成，土工织物抗拉强度≥35kn/m，断裂伸长率≤12％，所述填充管主体(2-1)尺寸b＝80cm，l＝3m或6m，r＝40cm。

10.根据权利要求9所述的新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构，其特征在于：所述填充口(2-2)为圆形，直径为20cm，长度为30cm，对于l＝3m的填充管主体(2-1)，设置一个位于中部的填充口(2-2)，对于l＝6m的填充管主体(2-1)，设置两个位于三等分点的填充口(2-2)，以便填充管(2)施工；所述封闭锁(2-3)采用拉环式封闭锁，位于填充口(2-2)向上10cm处，径向不低于4处固定。

技术总结
本发明公开了一种新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构，属于路基帮宽填筑支护技术领域。该结构包括下部调整层、扩大底座、防护面板、填充管，填充管层间设置有土工格栅，土工格栅一侧固定在防护面板上，另一侧向填充管内侧延伸并被轻骨料层覆盖，最上层填充管的上部设置上部盖板。通过上述设置，形成整体结构，减小结构自重，使施工迅速，适用范围广，经济效益高，墙后使用的轻骨料可有效降低填料自重对既有构筑物的影响，满足软弱土地基上施工要求，同时新型轻质填料填充织物与加筋体协同帮宽结构还可以二次循环使用，达到节约资源、保护环境的目的。

技术研发人员：赵文辉,刘学利,刘星,武嘉成,麻文斐
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/10