既有路基块石挡土墙的白改黑路面一体化结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种节能型道路建设领域，具体是指既有路基块石挡土墙的白改黑路面一体化结构。


背景技术：

2.为了切实提高山区人民的幸福感和获得感，建设四好农村路，美化农村生态旅游公路，发展山区丰富的旅游资源，提高道路通行能力及服务水平，需对早期修建已经破损的水泥混凝土路面改造成沥青混凝土路面即“白改黑”和路基挡土墙进行加固改造。
3.现常采用在原挡土墙的外侧浇筑水泥混凝土来增大挡土墙截面或增设路基内拉筋的方法加固挡土墙，同时，新沥青混凝土路面与原水泥混凝土路面共振碎石化的基层之间设置钢丝网进行白改黑改造，这种老路改造方法将路面与挡土墙作为独立的部分进行改造，忽视了路面与挡土墙之间的相互联系，造成结构总体受力和经济效益欠佳。而工程结构的各部分总体协调受力效果优于各部分的单独受力，因此采取白改黑沥青混凝土路面底部钢丝网与原挡土墙的加固进行一体化设计的方法，显然有利于路面与挡土墙共同协调受力，并发挥更大的经济效益和节能效益。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、经济适用、安全可靠、节能减排、动态自应力平衡的既有路基块石挡土墙的白改黑路面一体化结构。
5.本实用新型的技术问题通过以下技术方案实现：
6.一种既有路基块石挡土墙的白改黑路面一体化结构，包括原有道路路基的挡土墙、排水管、填方和原水泥混凝土路面，所述的原水泥混凝土路面共振碎石化后形成基层，该基层上依次铺设钢丝网和面层；所述的挡土墙的外侧和顶部均设有由锚固钢筋固定的钢筋网，该钢筋网与基层上的钢丝网相互连接并喷射水泥混凝土而形成一体化结构。
7.所述的钢筋网与基层上的钢丝网相互连接并喷射水泥混凝土而形成防护层，该喷射水泥混凝土防护层为c30，防护层的厚度8cm～20cm，钢筋网的保护层厚度不小于3cm，挡土墙的顶部的防护层也可采用现浇c30水泥混凝土。
8.所述的钢筋网为热轧钢筋焊接而成的钢筋网片；所述的挡土墙顶部的钢筋网与钢丝网互相焊接一体，并使防护层与面层形成一体化结构而共同受力。
9.所述的锚固钢筋为热轧钢筋；所述的钢筋网与挡土墙的外侧和顶部经锚固钢筋固定，该锚固钢筋插入挡土墙的块石缝隙中或钻孔插入挡土墙的块石中并呈梅花形布设。
10.所述的钢丝网是由防腐处理的钢丝经机编成六边形双绞合金属网，该钢丝网的纵向搭接宽度20cm～30cm、横向搭接宽度15cm～20cm；所述的钢丝网中沿基层纵向一定的间距编织入多根分布钢筋，同时基层的两侧边缘沿纵向也各编织入1根分布钢筋；所述的钢丝网经锚固钢钉固定在基层上，该锚固钢钉的锚固点间距纵向90cm～100cm或50cm～60cm、横
向70cm～80cm或40cm～50cm，呈梅花形布置。
11.所述的分布钢筋为普通热轧圆钢筋，沿基层纵向的间距为1个或2个六边形网孔的距离，基层两侧边缘沿纵向各编织入的1根分布钢筋每隔2m～3m断开并释放应力。
12.所述的挡土墙为待改造提升的山区道路路基块石砌体防护结构；所述的面层为改造后黑色的沥青混凝土路面。
13.所述的基层是将原水泥混凝土路面经共振破碎机破碎而成，并使基层上半部呈现为小于10cm 的密实粒状碎块，基层下半部为10cm～20cm 的嵌锁咬合粒状碎块。
14.与现有技术相比，本实用新型主要提供了一种既有路基块石挡土墙的白改黑路面一体化结构，它包括原有道路路基的挡土墙、排水管、填方和原水泥混凝土路面共振碎石化后的基层以及其上依次铺设的钢丝网和面层，同时，挡土墙的外侧和顶部均设有由锚固钢筋固定的钢筋网，该钢筋网与基层上的钢丝网相互连接并喷射水泥混凝土而形成一体化结构。本实用新型具有如下优点：一是采用共振碎石化的基层和布设钢丝网工艺，使原有水泥混凝土路面板破碎为基层而就地全利用，节约材料，节能减排；二是白改黑改造后沥青混凝土的面层底部钢丝网与加固挡土墙的钢筋网在挡土墙顶部相互连接，当车辆行驶在面层时，该面层底部钢丝网发生沉降伸长而对挡土墙的顶部产生动态拉力，并随着车辆的离开而消失，也随着车辆重量和数量的增加而增大，且与挡土墙的水平主动土压力方向相反，起到动态自应力平衡作用，增强了挡土墙结构的稳定性，有效减少了挡土墙的截面积和工程数量；三是提供的计算方法原理清晰、科学合理、实用易行，可指导既有路基块石挡土墙的白改黑路面一体化结构设计施工，以节约费用和提高安全质量性能。因此，本实用新型是一种构造简单、经济适用、安全可靠、节能减排、动态自应力平衡的既有路基块石挡土墙的白改黑路面一体化结构，能更好节约能源和保护资源，并体现绿色节能型道路工程建设理念，其结合相应的施工方法，还具有较高的经济效益、节能减排效益和社会效益。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构立面示意图。
16.图2为图1的钢丝网和钢筋网布置俯视图。
17.图3为路面汽车荷载弯沉图。
18.图4为钢丝网受力计算图式。
具体实施方式
19.下面将按上述附图对本实用新型实施例再作详细说明。
20.如图1~图4所示，1.挡土墙、11.排水管、2.填方、3.基层、4.面层、41.弯沉曲线、5.钢丝网、51.分布钢筋、52.钢丝网变形曲线、6.钢筋网、61.锚固钢筋、7.防护层。
21.既有路基块石挡土墙的白改黑路面一体化结构，包括原有道路路基的挡土墙1、排水管11、填方2和原水泥混凝土路面，该原水泥混凝土路面共振碎石化后形成基层3，并在基层上依次铺设钢丝网5和面层4。
22.所述的挡土墙1的外侧和顶部均设有由锚固钢筋61固定的钢筋网6，该钢筋网与基层3上的钢丝网5相互连接并喷射水泥混凝土而形成一体化结构。
23.所述的挡土墙1为待改造提升的山区道路路基块石砌体防护结构，经过多年的使
用，总体满足使用功能，但挡土墙1的外露表面存在风化病害，故需用钢筋网6和喷射水泥混凝土进行加固。
24.所述的排水管11为原有路基排水设施，总体满足使用功能，在挡土墙1用钢筋网6和喷射水泥混凝土进行加固时需接长以进行积水外排，而填方2为原有路基的填方，总体满足使用功能。
25.所述的基层3为将原水泥混凝土路面经共振破碎机破碎而成，由于原水泥混凝土路面存在诸多病害，经共振破碎机破碎锤头将高频低幅振动能量传递到水泥板块之中进行破碎，该板块上半部分呈现为小于10cm 的粒状碎块，由相对松散到密实的状态；板块下半部分为10cm～20cm 的粒状碎块，呈现嵌锁咬合状态，从而减小或者避免白改黑改造时沥青混凝土面层发生反射裂缝，共振破碎机破碎作业需对基层3、路基和周围结构设施不造成损伤。
26.所述的面层4为沥青混凝土，即是将白色的原水泥混凝土路面改造为黑色的沥青混凝土路面。
27.所述的钢丝网是由防腐处理的钢丝经机编成六边形双绞合金属网，该钢丝网的纵向搭接宽度20cm～30cm、横向搭接宽度15cm～20cm，并经锚固钢钉固定在基层上，该锚固钢钉采用m8压爆螺纹钉，且锚固钢钉的锚固点间距纵向90cm～100cm、横向70cm～80cm，呈梅花形布置；在弯道、陡坡等不利路段，钢丝网5的锚固点加密为间距纵向50cm～60cm、横向40cm～50cm，在钢丝网5锚固前需经压路机压平，钢丝网5应拉紧、平整。
28.所述的钢丝网5中沿基层纵向一定的间距编织入多根分布钢筋51，同时基层的两侧边缘沿纵向也各编织入1根分布钢筋51，有利于面层4的整体性和防裂性，该分布钢筋51为普通热轧圆钢筋，沿基层纵向的间距为1个或2个六边形网孔的距离，分布钢筋51的直径大于钢丝直径，基层两侧边缘沿纵向各编织入的1根分布钢筋每隔2m～3m断开并释放应力。
29.所述的钢筋网6为热轧钢筋焊接而成的钢筋网片，用于挡土墙1外露表面风化病害防护和增强块石挡土墙1的整体性，可与喷射水泥混凝土一起加固挡土墙；同时，钢筋网6在挡土墙1顶部与钢丝网5焊接，使路面与挡土墙1形成一体共同受力，而钢筋网6也可按实际情况采用钢丝网5。
30.所述的锚固钢筋61为热轧钢筋，主要用于钢筋网6与挡土墙1的外侧、顶部的固定，锚固钢筋61插入挡土墙1的两块块石之间的缝隙中或钻孔插入挡土墙1的外侧、顶部的块石中呈梅花形布设。
31.所述的钢筋网6与基层3上的钢丝网5相互连接并喷射水泥混凝土而形成防护层7，可用于挡土墙1的外露表面风化病害防护和增强块石挡土墙的整体性，喷射水泥混凝土防护层为c30，厚度8cm～20cm，钢筋网的保护层厚度不小于3cm，挡土墙顶部的防护层也可采用现浇c30水泥混凝土。
32.所述的面层4在汽车荷载作用下产生弯沉盘，该弯沉盘在xoy平面的弯沉曲线41用逻辑斯谛方程即logistic曲线模拟，logistic弯沉曲线方程为，弯沉曲线方程以绕xoy平面y轴旋转一周形成凹形弯沉盆，忽略面层本身的压缩变形，该钢丝网变形曲线52与面层4同步下沉也形成形状相同的
logistic弯沉曲线，根据温克勒地基假设，钢丝网沉降所受的反力强度为，于是得到如下计算公式：
33.公式一、
34.钢丝网弯沉盘中心o、钢丝网与挡土墙顶部的面层侧接触处a和汽车标准轴载两轮胎组之间中点b的沉降分别为，以o为原点的xoy平面内logistic弯沉曲线方程的各待定参数以及有关计算公式为：
[0035][0036]
式中
[0037][0038]
由此求出logistic弯沉曲线的各待定参数；
[0039][0040]
公式二、
[0041]
在单辆汽车行驶的情况下，由力的平衡原理，单位宽度的钢丝网5与挡土墙1顶部的钢筋网6接触处a之间的拉力和最大弯沉o处的拉力分别为
[0042][0043]
式中
[0044][0045]
一个路面面层4断面在多辆汽车同时作用时，单位宽度的钢丝网5与挡土墙1顶部的钢筋网6接触处a和最大弯沉o处的拉力按叠加原理计算：
[0046]
公式三、
[0047][0048]
所述的面层底部钢丝网5与加固挡土墙1的钢筋网6在挡土墙顶部相互连接，当车辆行驶在面层时，该面层4底部的钢丝网5发生沉降伸长而对挡土墙1的顶部产生拉力，这种拉力是动态的，并随着车辆的离开而消失，也随着车辆重量和数量的增加而增大，且与挡土墙1的水平主动土压力方向相反，起到动态自应力平衡作用，增强了挡土墙结构的稳定性，有效地减少了挡土墙1的截面积和工程数量；
[0049]
公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：
[0050]
——分别为logistic弯沉曲线的拟合参数，、无量纲、；
[0051]
——汽车标准轴载单圆半径，；
[0052]
——分别为靠近挡土墙1一侧的汽车标准轴载单圆中心至挡土墙顶部a处的距离、汽车标准轴载单圆中心o处至汽车标准轴载两轮胎组之间中点b处的距离，；
[0053]
——面层4在汽车荷载作用下产生弯沉盘，该弯沉盘xoy平面的弯沉曲线（41）用逻辑斯谛方程即logistic曲线模拟，弯沉曲线41方程为，弯沉盆以曲线绕xoy平面y轴旋转一周形成凹形弯沉盆；
[0054]
——分别为汽车标准轴载单圆均布荷载强度、面层材料的自重强度、在汽车标准轴载单圆均布荷载作用下钢丝网5沉降所受的反力强度，；
[0055]
——分别为钢丝网5与面层4、基层3之间的摩阻系数、地基反力系数，由查阅资料或实测得到，无量纲、；
[0056]
——分别为单位宽度钢丝网5与挡土墙1顶部a处的拉力、单位宽度钢丝网5在汽车标准轴载单圆中心o处的拉力、钢丝网5的容许拉力，；
[0057]
——分别为钢丝网5沉降变形后任意处与x轴的夹角、靠近挡土墙顶部a处与x轴的夹角、汽车标准轴载单圆中心o处与x轴的夹角、汽车标准轴载两轮胎组之间中点b处与x轴的夹角，；
[0058]
——钢丝网5与面层4、基层3之间的摩阻应力，；
[0059]
——以汽车标准轴载单圆弯沉盘中心o处为坐标原点的x轴、y轴，；
[0060]
——系数，。
[0061]
另外，一种既有路基块石挡土墙的白改黑路面一体化结构的施工方法，主要包括如下步骤：
[0062]
步骤一、挡土墙的白改黑路面一体化结构设计
[0063]
调研分析老路基挡土墙的现状和承载能力，检测原路面弯沉，拟定既有路基块石挡土墙喷射水泥混凝土厚度和选定钢筋网6、钢丝网5规格以及布设方式；
[0064]
通过试验确定所用材料的技术指标；
[0065]
③
由公式一、公式二、公式三计算挡土墙1的白改黑路面一体化结构技术参数，并进行施工图设计，提出施工方案；
[0066]
步骤二、挡土墙加固
[0067]
根据设计图纸进行测量放样；
[0068]
②
拆除既有路基块石挡土墙顶部20cm～30cm，清理挡土墙块石墙面严重风化层；
[0069]
③
制作或购置钢筋网片并检测合格，在挡土墙的外侧和顶部铺设钢筋网6，并用锚固钢筋61固定于挡土墙1的外侧和拆除20cm～30cm后的顶部；
[0070]
④
配制喷射水泥混凝土混合料，经试验合格；
[0071]
⑤
挡土墙上喷射水泥混凝土防护层时，先对挡土墙1的块石缝隙进行喷射，用手工工具插捣缝隙处的喷射水泥混凝土，使其充填密实，然后喷射整个墙面，其中挡土墙顶部留待钢筋网6与钢丝网5焊接后喷射水泥混凝土或浇筑水泥混凝土；
[0072]
步骤三、原水泥混凝土路面共振碎石化后的基层施工
[0073]
先将破裂损坏严重的原水泥混凝土板块进行换板处理，待换板重铺的水泥混凝土板强度达到设计强度的75%以上时，进行共振破碎；需要换板处理和不需要换板处理的原水泥混凝土板块一起进行共振碎石化处理，共振破碎后的水泥混凝土路面作为面层4的基层3；
[0074]
②
施工前对共振作业路径进行放样，相邻破碎路径之间紧密相连；
[0075]
共振破碎按照平行于道路走向的路径进行往复破碎，不倾斜破碎，不漏振、重复破碎、叠合破碎，并安排一段试验路段进行共振试验取得有关数据；
[0076]
根据试验段确定的工艺参数，结合施工路段路面状况的差异，合理微调施工工艺参数，保证破碎效果满足碎石层破碎的质量要求；
[0077]
共振破碎的碎石层洒水碾压，洒水量为1kg/m2～3kg/m2；碎石层的碾压按初压、复压、终压三个阶段进行，碾压设备采用钢轮压路机、钢轮振动压路机或轮胎压路机，碾压由“路边向中间”、“由低到高”顺序执行，碾压时相邻碾压带重叠不少于1/3 的碾压轮宽度，平整度、压实度等技术指标检测合格；
[0078]
共振破碎后的碎石层连续开展后续施工，碎石层的裸露时间不超过3d，碎石层不开放交通；
[0079]
步骤四、钢丝网铺设
[0080]
钢丝网5运送到场后采用机械吊装，轻起轻放，做好钢丝网保护，防止由于人工随地丢掷或车辆碾压等对钢丝网的网面产生破坏；
[0081]
②
钢丝网5的网面完全展开，人工调整至正确的位置，每幅按规定进行搭接；
[0082]
在钢丝网5铺设完成且未固定前，采用胶轮压路机碾压1遍～2 遍；待同步碎石封层铺筑完成后，再次采用胶轮压路机碾压1遍～2 遍；
[0083]
钢丝网5的网面采用m8压爆螺纹钉作为锚固钢钉，并使用小型冲击钻等设备进行固定，锚固钢钉的密度不小于1个/m2，网面固定端、急弯段、摊铺机轮迹带的位置适当加密、保证紧贴路面；
[0084]
钢筋网5铺设完成并验收合格后进行同步碎石下封层施工；
[0085]
同步碎石封层 sbs改性沥青，沥青用量1.8g/m2～2.0kg/m2，集料撒布量13kg/m2～15kg/m2，同步碎石封层级配集料最大粒径不大于19mm；
[0086]
步骤五、沥青混凝土施工
[0087]
沥青混合料的材料符合设计要求，在拌和作业中进行抽样检验，以验证抽样检验的沥青混合料组成配合比符合设计要求；
[0088]
②
同步碎石封层采用路面清扫车、强力吹风机等设备进行清理，保持表面整洁、干燥、平整；
[0089]
热沥青混合料摊铺碾压顺着搭接的上层网覆压下层网方向进行，并保证施工工
艺和质量符合有关标准和设计要求。
[0090]
本实用新型所述实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外还应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围内。