一种用于高寒地区路基的多层格栅加固结构体

1.本实用新型具体涉及一种用于高寒地区路基的多层格栅加固结构体。


背景技术：

2.高寒季节性冻土区路基在冻融循环作用下破坏较为严重。冻土工程稳定性受到地层含冰量、地温、岩性、水文条件以及大气温度等影响。土工格栅作为一种新型复合材料，被广泛应用于土体边坡工程中。土工格栅被埋设在土体中时，由于填料土体自重及上部外加荷载的作用，格栅表面及格栅网格会与土体颗粒发生嵌固和摩擦作用，进而限制或减小土体发生侧向变形。目前国内外针对季节性冻土区土工格栅加固路基的研究较少，尤其是冻融循环条件下土工格栅对路基的加固性能。
3.近二十年来，随着土木工程建设持续、高速发展，地基处理技术有了极大的发展。经过地基处理的人工地基大致可分为三类：均质地基、多层地基和复合地基。复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由天然地基土体和增强体两部分组成的人工地基。复合地基中的很大一类是在软土中设置碎石桩、砂桩、渣土桩等散体材料桩，与桩间土共同承担荷载。散体材料桩复合地基的桩体是由散体材料组成的,桩身材料没有粘结强度，单独不能形成桩体，只有依靠周围土体的围箍作用才能形成桩体。散体材料桩复合地基的承载力主要取决于散体材料内摩擦角和周围地基土体能够提供的桩侧限力。
4.对散体材料桩，当桩有一定入土深度后，一般认为大于四倍桩径时,不会发生刺入破坏。散体材料桩复合地基的桩体主要形式有碎石桩、砂桩等。由于地基处理技术应用的时间不长,相比较而言复合地基的理论落后于实践。因此，复合地基作用机理及设计理论的研究正处于发展之中，尚不够成熟。应重视复合地基理论研究工作。寒区由于温度的变化导致地基中水的冻结和融化。冻融作用作为一种强风化作用，对地基的影响表现为冻结是的冻胀变形、融化时的强度衰减以及冻融循环作用对土的结构性的破坏等。由于寒区环境温度的变化，水中平台地基中存在的应力场、温度场和渗流场的共同作用，使目前在高寒地区路基缺少对应的稳定且全面的抗冻胀措施。目前存在的较大问题为因路基冻胀变形量大导致路面结构发生横向或纵向偏移，破坏程度较大，缺少配合冻土区使用耐久可靠的加固措施。


技术实现要素：

5.为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种用于高寒地区路基的多层格栅加固结构体，以解决目前在高寒地区路基缺少对应的稳定且全面的抗冻胀措施。目前存在的较大问题为因路基冻胀变形量大导致路面结构发生横向或纵向偏移，破坏程度较大，缺少配合冻土区使用耐久可靠的加固措施的问题。
6.一种用于高寒地区路基的多层格栅加固结构体，包括混凝土层、顶置粉煤灰碎石层、第一土工格栅、底置粉煤灰碎石层、第一压实土层、第二土工格栅、第二压实土层和竖向钢筋群，顶置粉煤灰碎石层、底置粉煤灰碎石层、第一压实土层和第二压实土层从上至下依
次水平设置，顶置粉煤灰碎石层和底置粉煤灰碎石层之间设置有第一土工格栅，第一压实土层和第二压实土层之间设置有第二土工格栅，竖向钢筋群包括多个竖向单筋，多个竖向单筋竖直并列穿设在顶置粉煤灰碎石层、第一土工格栅、底置粉煤灰碎石层、第一压实土层、第二土工格栅和第二压实土层之间，混凝土层设置在顶置粉煤灰碎石层的顶面上。
7.本实用新型的有益效果在于：
8.一、本实用新型结构简单，通过混凝土层、顶置粉煤灰碎石层、第一土工格栅、底置粉煤灰碎石层、第一压实土层、第二土工格栅、第二压实土层和竖向钢筋群之间相互配合形成横向多层结构与纵向多位置支撑相复合的加固结构体，该加固结构体既能够适应温度和变形耦合影响，还有利于后续分析冻胀变形下结构整体内力情况。
9.二、本实用新型通过顶置粉煤灰碎石层、第一土工格栅、底置粉煤灰碎石层和第二土工格栅将压实土层和混凝土层进行有效划分，避免在压实土层中形成的冻胀变形直接影响路面的混凝土层，有效保障了混凝土层耐久使用的完整性，最大限度的降低了冻胀的影响，降低维修和维护工作量。
10.三、本实用新型通过混凝土层、顶置粉煤灰碎石层、第一土工格栅、底置粉煤灰碎石层、第一压实土层、第二土工格栅、第二压实土层和竖向钢筋群之间相互配合铺设，形成多重垫层结构，约束土体侧向变形，在纵向形成挤密结构，加强阻隔毛细水的上升，减小冻胀现象的产生。
附图说明
11.图1为本实用新型的主视结构示意图；
12.图2为第一土工格栅的俯视结构示意图；
13.图3为第一土工格栅和竖向钢筋群之间位置分布关系的俯视结构示意图；
14.图4为两个圈体之间连接关系的俯视结构示意图；
15.图5为u形插框的立体结构示意图；
16.图6为图2中a处放大结构示意图；
17.图中：1-混凝土层；2-顶置粉煤灰碎石层；3-第一土工格栅；4-底置粉煤灰碎石层；5-第一压实土层；6-第二土工格栅；7-第二压实土层；8-竖向单筋；9-圈体；10-连接条；9-1-外圈体；9-2-中圈体；9-3-内圈体；10-连接条；11-长孔；12-剪切区域；13-u形插框。
具体实施方式
18.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
19.具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式包括混凝土层1、顶置粉煤灰碎石层2、第一土工格栅3、底置粉煤灰碎石层4、第一压实土层5、第二土工格栅6、第二压实土层7和竖向钢筋群，顶置粉煤灰碎石层2、底置粉煤灰碎石层4、第一压实土层5和第二压实土层7从上至下依次水平设置，顶置粉煤灰碎石层2和底置粉煤灰碎石层4之间设置有第一土工格栅3，第一压实土层5和第二压实土层7之间设置有第二土工
格栅6，竖向钢筋群包括多个竖向单筋8，多个竖向单筋8竖直并列穿设在顶置粉煤灰碎石层2、第一土工格栅3、底置粉煤灰碎石层4、第一压实土层5、第二土工格栅6和第二压实土层7之间，混凝土层1设置在顶置粉煤灰碎石层2的顶面上。
20.本实用新型为一种多层加固结构体，其中各个层最佳厚度关系为：
21.顶置粉煤灰碎石层2的厚度与底置粉煤灰碎石层4的厚度相同，顶置粉煤灰碎石层2的厚度最大值小于且等于混凝土层1的二分之一。
22.进一步的，第一土工格栅3的厚度与第二土工格栅6的厚度相同，第二土工格栅6的厚度为顶置粉煤灰碎石层2厚度的三分之一。
23.进一步的，第一压实土层5的厚度和第二压实土层7的厚度相等，第一压实土层5的厚度最大值小于且等于混凝土层1的二分之一。
24.具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，第一土工格栅3的结构与第二土工格栅6的结构相同，第一土工格栅3包括多个圈体9，多个圈体9处于同一平面上，相邻圈体9之间通过多个连接条10相连接，多个连接条10沿圈体9的圆周方向均匀布置，连接条10的长度方向与圈体9的径向方向同向，连接条10为长条体，其厚度与圈体9的厚度相同，每个连接条10的一端与一个圈体9固定连接，每个连接条10的另一端与另一个圈体9固定连接，每个连接条10上沿其长度方向加工有两个长孔11，每个连接条10上还设置有剪切区域12，剪切区域12处于两个长孔11之间。
25.本实施方式中剪切区域12内加工有多排单孔，用于快速撕开连接条10，使该连接条10对应的两个圈体9相分离，简化裁剪操作的工序。
26.具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式一或二的进一步限定，每个圈体9包括外圈体9-1、中圈体9-2和内圈体9-3，外圈体9-1、中圈体9-2和内圈体9-3从外至内依次同轴设置，内圈体9-3的外壁与中圈体9-2的内壁相连接，内圈体9-3的内孔为配合竖向单筋8的穿过孔9-3-1，每个圈体9通过一个连接条10与其相邻的另一个圈体9相连接，每个圈体9的一端依次穿过一个圈体9的外圈体9-1后与该外圈体9-1对应的中圈体9-2外壁固定连接，每个圈体9的另一端依次穿过另一个圈体9的外圈体9-1后与该外圈体9-1对应的中圈体9-2外壁固定连接。
27.本实施方式中外圈体9-1和中圈体9-2之间的空隙用于为绑扎提供位置，中圈体9-2和内圈体9-3之间的空隙也用于为绑扎提供位置。
28.具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一、二或三的进一步限定，外圈体9-1和中圈体9-2均为圆形圈体，内圈体9-3为多边形圈体。
29.具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式一、二、三或四的进一步限定，内圈体9-3的边长个数与每个圈体9对应的连接条10的条数相等。
30.本实施方式中内圈体9-3优选为六边形圈体，即六边形圈体对应的连接条10的条数为6条。
31.具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四或五的进一步限定，每个连接条10上对应插接配合有一个u形插框13。
32.本实施方式中u形插框13包括上组成条和两个竖杆，上组成条水平设置，其两端各一体连接有一个竖杆，上组成条扣合在两个圈体9之间的连接条10后，上组成条的顶面与其相邻的两个圈体9的顶面相齐平，从而确保所在土工格栅上表面平整性。
33.具体实施方式七：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五或六的进一步限定，本实施方式中竖向钢筋群包括多根竖向单筋8，竖向单筋8为竖向约束钢筋，起到约束土工格栅水平向变形，竖向约束钢筋在路面宽度方向等间距铺设，根据相邻钢筋的距离根据路面宽度以及土工栅格的规格对应布置。
34.进一步的，沿路面长度方向每5m需有至少一排竖向单筋8。
35.具体实施方式八：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六或七的进一步限定，在填筑混凝土层1时，将预留的钢筋埋设入混凝土层1，并利用混凝土层1固定钢筋上端。
36.为了避免冻土核界面处产生滑塌而形成纵向裂缝，路基设计中，自路基面下铺设土工格栅。
37.第一土工格栅3和第二土工格栅6的铺设施工要点：
38.第一土工格栅3和第二土工格栅6均为土工格栅。
39.(一)土工格栅在运输、存贮过程中，采用帆布进行覆盖，以防止紫外线照射及防止老化。
40.(二) 用剪刀分别将土工格栅按设计尺寸剪好，整齐堆放。
41.(三) 当路基填土到设计铺设标高时，将路基面整平并碾压密实，清除表面杂物及坚硬凸出物。
42.(四) 测设路基边线桩位，挂上线绳，用白灰撒出土工格栅外侧线。
43.(五) 将裁剪好的土工格栅逐一密贴铺设在路基面上形成第一土工格栅3，并将土工格栅强度高的方向垂直于线路轴线方向。
44.(六) 将土工格栅拉紧展开，不得有褶皱，将相邻的圈体9用铁丝绑扎密排连接起来，每隔10～15cm一个绑扎点，格栅长度方向采用搭接绑扎，搭接长度不小于10cm。采用u形插框13插入两个长孔11，从而实现两个相邻圈体9的连接，依次类推，将多个圈体9组成的第一土工格栅3固定于土层表面，u形插框13呈梅花型布置，铺好后按设计要求填土压实。
45.(七) 按设计要求铺设完毕第一土工格栅3后，即可按土方填筑工艺同样的工序进行施工。格栅间距20cm，分两层填筑压实，采用倒退法上土。
46.铺设第二土工格栅6的操作过程与上述过程同理。