一种变刚度闭合桩承式组合加强路堤结构的制作方法

1.本实用新型涉及岩土工程地基处理技术领域，具体的说是一种变刚度闭合桩承式组合加强路堤结构。


背景技术：

2.桩承式加筋路堤主要包括下部的刚性桩复合地基和上部的加筋路堤两部分，刚性桩穿过软土层并嵌入持力层形成刚性桩复合地基，上部的路堤填筑于桩顶之上并通过土工加筋进行增强。大部分路堤荷载及交通荷载通过路堤土拱效应及加筋效应传递至刚性桩，并由其传递至地基深处，从而优化地基附加应力分布，提高地基承载力并降低了压缩量，因此桩承式加筋路堤具有施工快、承载力高、总沉降量小、稳定性好等优点，被广泛地用于（高速）铁路、（高速）公路沿线软土地基处理工程，尤其适用于桥头过渡段及深厚软基段。根据桩承式加筋路堤工作原理，边坡区域范围内的刚性桩受水平荷载较大，桩身弯矩较大，当路堤堆载较高、放坡较陡时，复合地基及上部路堤滑坡失稳的风险加大。边坡外无水平约束，路堤侧向变形显著，如能恰当约束路堤边坡侧向变形，联合复合地基形成整体结构，必将有利于提高路堤边坡的稳定性。因此，从优化复合地基布桩方式及增强加筋路堤整体性的角度出发，提出新的桩承式加筋路堤结构形式具有重要的工程应用价值。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是提供一种变刚度闭合桩承式组合加强路堤结构，通过在横断面自路中心向坡脚方向的不同桩位处采用不同横向抗弯刚度及竖向抗压刚度的桩型，并结合肋梁、路面结构、边桩及加筋垫层形成闭合式的路堤加强结构，增强路堤的整体性、稳定性，并控制地基沉降，适用于碎石建材稀缺的高路堤、大坡率的桩承式路堤。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
5.一种变刚度闭合桩承式组合加强路堤结构，其特征在于：包括刚性桩复合地基和加筋路堤；所述的刚性桩复合地基内的桩体包括内桩、肩桩和边桩，所述的刚性桩复合地基内的桩体在横断截面上变刚度分布；
6.所述的加筋路堤包括路面结构和若干肋梁，所述的肋梁设置在边坡处，所述的肋梁下端与边桩连接，肋梁上端与路面结构边缘连接；若干肋梁之间通过连梁实现连接；加筋路堤的底部设置有底部纤维加筋土联合土工加筋垫层，所述的底部纤维加筋土联合土工加筋垫层铺设在内桩、肩桩和边桩的桩顶，所述的底部纤维加筋土联合土工加筋垫层内的土工加筋两端分别与两侧的肋梁固定连接。
7.若干内桩阵列分布在路面结构下方所在区域范围内，所述的路面结构两侧边坡边缘的坡脚处设置有边桩，在垂直路面延伸方向的竖直平面内，最靠近路面区域边缘的内桩与边桩之间设置有肩桩；所述的内桩、肩桩和边桩均穿过软土层，所述的内桩、肩桩和边桩的底端均嵌入持力层中，所述的内桩均做增强竖向抗压刚度处理，所述的肩桩和边桩均做增强横向抗弯刚度处理。
8.由路面中心向两侧分布的内桩竖向抗压刚度依次降低。
9.所述的肩桩的横向抗弯刚度最大。
10.加筋路堤的中部设置有中部纤维加筋土联合土工加筋垫层，所述的中部纤维加筋土联合土工加筋垫层内的土工加筋两端分别与两侧的肋梁固定连接。
11.所述的中部纤维加筋土联合土工加筋垫层和底部纤维加筋土联合土工加筋垫层结构相同，均包括土工加筋，所述的土工加筋周围填充有纤维加筋土。
12.所述的边桩与肋梁中均设置增强纵筋和抗剪箍筋；所述的连梁中设置有纵筋，所述的肩桩内设置抗弯钢筋。
13.该种变刚度闭合桩承式组合加强路堤结构能够产生的有益效果为：第一，能够根据桩承式路堤下复合地基中附加应力场分布特点，在横断面自路中心向坡脚方向的不同桩位处采用不同横向抗弯刚度及竖向抗压刚度的桩型。边坡区域下的桩增强横向抗弯刚度，同时增大桩端嵌入持力层的深度，并设置钢筋增强抗弯、抗剪能力。路面区域下的内桩增强竖向抗压刚度。该种结构能够增强路堤下复合地基的稳定性，并控制地基沉降；
14.第二，分别在桩顶和连梁高程区域布置两层纤维加筋土联合土工加筋的垫层，该垫层刚度较大，有利于扩大桩顶应力分担，且可利用粉土或无粘性土，为碎石建材稀缺的地区提供替代方案；
15.第三，在边坡处设置肋梁支挡，肋梁下端与边桩连接，肋梁上端与路面结构连接，两处垫层中加筋的两端均固定于肋梁中，在路堤中形成闭合式的路堤加强结构，主动增强路堤结构的整体稳定能力。形成的该种路堤结构形式整体性好，可适应高路堤、大坡率的桩承式路堤。
附图说明
16.图1为本实用新型变刚度闭合桩承式组合加强路堤结构的横剖面示意图。
17.图2为本实用新型变刚度闭合桩承式组合加强路堤结构的横向布桩示意图。
18.图3为本实用新型变刚度闭合桩承式组合加强路堤结构中肋梁和连梁的结构示意图。
19.说明书附图标记：1、路堤填料，2
‑
1、软土层，2
‑
2、持力层，3
‑
1、内桩，3
‑
2、肩桩，3
‑
3、边桩，4
‑
1、肋梁，4
‑
2、连梁，5、路面结构，6
‑
1、纤维加筋土，6
‑
2、土工加筋。
具体实施方式
20.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述。
21.如图1所示，一种变刚度闭合桩承式组合加强路堤结构，包括刚性桩复合地基和加筋路堤；
22.其中，刚性桩复合地基内的桩体包括内桩3
‑
1、肩桩3
‑
2和边桩3
‑
3，若干内桩3
‑
1阵列分布在路面结构（5）下方所在区域范围内，所述的路面结构5两侧边坡边缘的坡脚处设置有边桩（3
‑
3），在垂直路面延伸方向的竖直平面内，最靠近路面区域边缘的内桩3
‑
1与边桩3
‑
3之间设置有肩桩3
‑
2，即肩桩3
‑
2设置在路肩下方；
23.加筋路堤设置在刚性桩复合地基上方，所述的加筋路堤包括路面结构5和若干肋梁4
‑
1，所述的肋梁4
‑
1设置在边坡处，所述的肋梁4
‑
1下端与边桩3
‑
3连接，肋梁4
‑
1上端与
路面结构5边缘连接；若干肋梁4
‑
1之间通过连梁4
‑
2实现连接；加筋路堤的底部设置有底部纤维加筋土联合土工加筋垫层，所述的底部纤维加筋土联合土工加筋垫层铺设在内桩3
‑
1、肩桩3
‑
2和边桩3
‑
3的桩顶，所述的底部纤维加筋土联合土工加筋垫层内的土工加筋两端分别与两侧的肋梁4
‑
1固定连接；所述的加筋路堤内填充有路堤填料1。
24.本实施例中，内桩3
‑
1、肩桩3
‑
2和边桩3
‑
3均穿过软土层2
‑
1，所述的内桩3
‑
1、肩桩3
‑
2和边桩3
‑
3的底端均嵌入持力层2
‑
2中，所述的刚性桩复合地基内的桩体在横断截面上变刚度分布，所述的内桩3
‑
1均做增强竖向抗压刚度处理，所述的肩桩3
‑
2和边桩3
‑
3均做增强横向抗弯刚度处理。
25.进一步的，通过增加桩体的横截面积增强桩体的竖向抗压刚度，通过增加桩体的宽度增强桩体的横向抗弯刚度，同时可以增大桩端嵌入持力层的深度，并设置钢筋增强桩体的抗弯、抗剪能力。如图2所示，在同一横断截面内设置有若干根内桩3
‑
1，内桩3
‑
1由路中心向两侧延伸其桩体的横截面积可依次减小，设置在路肩至坡脚之下的肩桩3
‑
2和边桩3
‑
3中由于肩桩3
‑
2的弯矩最大，因此将肩桩3
‑
2横向抗弯刚度设为最大，桩端嵌入持力层深度最大，并配置加强钢筋。
26.本实施例中，如图3所示，加筋路堤的肋梁4
‑
1和连梁4
‑
2设置在边坡处，边桩3
‑
3与肋梁4
‑
1中均设置增强纵筋和抗剪箍筋；肋梁4
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1在路堤边坡侧面形成支挡结构，对路堤水平位移形成约束，在肋梁4
‑
1中间位置外侧设置沿路堤长度方向的连梁4
‑
2，连梁4
‑
2中设置纵筋，加强肋梁4
‑
2的纵向整体性，进一步的，肋梁4
‑
1连接路面结构5和边桩3
‑
3，使刚性桩复合地基和加筋路堤一体化，提高了结构的整体强度。
27.本实施例中，加筋路堤的中部设置有中部纤维加筋土联合土工加筋垫层，所述的中部纤维加筋土联合土工加筋垫层内的土工加筋两端分别与两侧的肋梁4
‑
1固定连接。所述的中部纤维加筋土联合土工加筋垫层和底部纤维加筋土联合土工加筋垫层结构相同，均包括土工加筋6
‑
2，所述的土工加筋6
‑
2周围填充有纤维加筋土6
‑
1。由于中部纤维加筋土联合土工加筋垫层和底部纤维加筋土联合土工加筋垫层刚度较大，有利于扩大桩顶应力分担，可利用粉土或无粘性土形成加筋垫层，为碎石建材稀缺的地区提供替代方案。
28.本实施例中的加筋路堤结构在空间上对路堤填料形成包围闭合趋势，路堤结构整体性好，可适应高路堤、大坡率的桩承式路堤。
29.进一步的，刚性桩复合地基中自路中心断面向坡脚断面依次突出竖向抗压刚度、水平抗弯刚度，适应桩承式路堤附加应力分布特征，有利于增强地基整体被动稳定能力，并能控制地基沉降；结合将边桩与肋梁、肋梁与路面结构、土工加筋与肋梁相互连接，并辅以连梁增强肋梁纵向强度，设置上、下两层纤维加筋土联合土工加筋垫层，有助于主动增强路堤结构的整体稳定能力。
30.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。