本发明专利技术一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构，属于公路工程技术领域。该结构由抗滑桩、预应力锚索、支撑柱、连系梁、地基梁、路面板等主要构件组成，具有山体锚固、边坡支挡、路面支撑、双层行车等多种功能。该“桩-锚-框架”复合的双层路基结构具有结构效能发挥充分、结构空间利用率高、结构稳定性和抗震性能较好、建造难度适中、工程适应性较好、环境和经济效益俱佳等特点，适用于山区陡坡地形条件下的各级公路，尤其适用于地面横坡为30°～45°地形条件下的多车道公路。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构，属于公路工程
。该结构由抗滑桩、预应力锚索、支撑柱、连系梁、地基梁、路面板等主要构件组成，具有山体锚固、边坡支挡、路面支撑、双层行车等多种功能。该“桩-锚-框架”复合的双层路基结构具有结构效能发挥充分、结构空间利用率高、结构稳定性和抗震性能较好、建造难度适中、工程适应性较好、环境和经济效益俱佳等特点，适用于山区陡坡地形条件下的各级公路，尤其适用于地面横坡为30°～45°地形条件下的多车道公路。【专利说明】—种“粧-锚-框架”复合的双层路基结构
本专利技术涉及公路的路基结构，具体涉及一种适用于山区陡坡地形、并可供双层行车的复合路基结构，属于公路工程
。
技术介绍
山区陡坡地形条件下的路基结构往往需要综合运用岩土锚固、边坡支挡和路面支撑等多种结构共同工作，但目前在路基设计中一般是彼此独立或部分关联地使用这些结构，没有将各部分有机结合、系统集成为整体结构体系，从而导致了现有路基结构在山区陡坡地形下使用时难以保证环境和经济效益俱佳。为解决这一问题，本专利技术将相关的结构技术有机结合，扬长避短，公开一种可提供双层行车的“桩-锚-框架”复合路基结构。通过对现有技术的检索和分析，本专利技术主要参照或改进了预应力锚索抗滑桩、排架式抗滑桩、抗滑桩明洞、棚洞等技术。预应力锚索抗滑桩一般由单排抗滑桩、预应力锚索和锚具组成的联合抗滑结构，可将滑坡推力通过锚索传到锚固段的稳固岩层中，从而改善抗滑桩的受力状态，具有桩身内力和变形分布合理、桩的嵌固深度小等优点(如图1a)。预应力锚索抗滑桩一般作为边坡支挡结构应用于路基工程中，只具有锚固或支挡功能，不具有竖向支撑功能。本专利技术将预应力锚索抗滑桩的单排桩改进为具有支撑双层行车荷载功能的框架式结构，而且支挡能力较单排抗滑粧有明显提闻。排架式抗滑桩是将两根抗滑桩用横梁联结成一体的门式或h形支挡结构，具有刚度大、抗滑能力强、设置简便等特点(如图lb)。排架式抗滑桩一般作为支挡结构用于大型滑坡整治工程中，而且桩上不设预应力锚索，因此只具有支挡功能，不具有锚固和竖向支撑功能。本专利技术将h形抗滑桩改进为具有支撑双层行车荷载和山体锚固功能的复合结构。抗滑桩明洞是将边墙、拱顶与抗滑桩结合成一体的明洞结构，由于桩与洞身共同作用，结构具有很大的抗滑和稳定能力(如图lc)。抗滑桩明洞一般以明挖回填的施工方式将结构埋置于地下，是一种具有支挡山体滑坡和单层行车功能的特殊路基结构。抗滑桩明洞具有工程量巨大、施工对山体扰动大、造价过高等缺陷，实际工程中极少应用，只用于路基位于大型滑坡体上这一特殊情形中。本专利技术是采用双层行车方式布置和明暗挖相结合方法建造的一种露天结构，不需要回填，可广泛用于山区陡坡地形的路基工程。本专利技术在结构空间利用率、行车条件、环境和经济效益、工程适应性等方面比抗滑桩明洞具有显著的优势。棚洞是指路基开挖后，构筑钢筋混凝土棚架，并进行顶部回填而成的傍山半隧道结构，基本构件包括内墙、外侧支撑结构和顶板支撑结构等，内墙可做成板墙或桩板墙，夕卜墙支撑结构可根据地形和地质情况的不同做成刚架式、柱式和墙式。棚洞是一种供单层行车、并能有效支挡山体和防止坡面坍塌、泥石流、落石的半露天路基结构(如图1d)。棚洞一般采用明挖回填方法建造，工程量和对自然山体的扰动都较大，而且随着山体地面横坡增大而增大。本专利技术是在提高棚洞横向支挡能力的基础上发展而成的具有山体锚固和竖向支撑功能的双层行车结构，提高了结构的空间利用率和动力稳定性。另外，本专利技术采用明暗挖相结合的方法建造，也减小了施工对自然山体的扰动。可见，本专利技术在结构稳定性、环境和经济效益上比棚洞具有明显的优越性。综上所述，本专利技术一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构不仅能满足山区陡坡地形路基多种功能要求，而且相对于现有结构具有明显的创新性、优越性和适应性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决现有路基结构形式用于山区陡坡地形时难以保证环境和经济效益俱佳的问题，提供一种适用于山区陡坡地形的新型路基结构。目前山区高速公路和一级公路采用的路基形式主要有一般整体式路基、一般分离式路基、棚洞、傍山桥等，但这些路基形式用于山区陡坡地形时，难以保证环境与经济效益俱佳。以山区常见的40°陡坡上修建四车道高速公路为例，现有路基结构布置形式如图1所示。图中可见，一般整体式路基的土石方量大、挖方边坡高、对自然山体破坏非常严重(图2a);—般分离式路基虽然土石方和挖方高度较小，但是对自然山体扰动范围最大(图2b);棚洞虽然能通过洞顶回填进行自然山体的创面恢复，但施工土石方量最大，而且用结构来支撑上部巨大回填体是极不合理的，显然不适合陡坡地形应用(图2c);傍山桥结构不仅造价高、施工复杂，而且对自然山体仍然会造成了较大范围的扰动(图2d)。可见，现有的路基结构形式在山区陡坡地形中使用时，对自然山体都造成较大的扰动或建造成本过高，难以保证环境和经济效益俱佳。分析表明，造成现有路基结构形式不适合陡坡地形多车道公路设计的原因在于:山区公路路基结构是 需要边坡支挡、路面支撑等多种功能兼顾，但目前的设计往往局限于将支挡结构(挡土墙、抗滑桩、棚洞等)和支撑结构(钢筋混凝土排架、桥梁等)彼此独立地应用于路基设计，例如傍山桥只能支撑路面，不能支挡边坡，需要另设支挡结构确保横桥向挖方边坡稳定。当地面横坡较大时，必然会导致环境影响大或工程造价高。因此，解决上述问题的思路应该是将现有的相关结构技术有机结合，扬长避短，形成集山体锚固、边坡支挡和路面支撑等多功能于一体的复合路基结构，才能保证环境和经济效益俱佳。基于这一思路，本专利技术将预应力锚索、h形抗滑桩、钢筋混凝土框架、棚洞等结构有机结合，并采用双层行车方式进行结构空间布置，形成一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构。为了实现上述目的和思路，本专利技术采取了如下技术方案:本专利技术一种“桩-锚-框架”复合的双层路基结构，其特征在于，该结构由抗滑桩(I)、上部锚索(2)、下部锚索(3)、上部挡土板(4)、内侧连系纵梁(5)、下部挡土板(6)、内侧纵向地基梁(7)、连系横梁(8)、上层路面板(9)、防撞护栏(10)、外侧纵梁(11)、支撑柱、外侧纵向地基梁(13)、横向地基梁(14)、下层路面板(15)、边沟(16)组成；结构三维图如图3所示，结构横断面如图4所示，结构A-A剖立面如图5所示，结构B-B剖立面如图6所示。多根竖直的抗滑桩(I)沿路基内边缘等间距布设成一排，背面为山体(17)，前面为框架结构；每根抗滑桩(I)自上而下分可描述为上部悬臂段、中部支撑段和下部嵌固段三部分，上部悬臂段是指位于连系横梁(8)以上的抗滑桩部分，中部支撑段是指介于连系横梁(8)和横向地基梁(14)之间的抗滑桩部分，下部嵌固段是指位于横向地基梁(14)以下的抗滑桩部分；每根抗滑桩(I)的上部悬臂段都设有不少于I根的上部锚索(2)，中部支撑段设有I根下部锚索(3)，锚索(2;3)是通过桩身预留孔及后钻的锚索孔深入到山体中，并在锚索孔深部灌注高强度水泥砂浆，将锚索末段与山体锚固在一起，然后对锚索(2 ;3)进行预应力张拉后锁定在抗滑桩(I)上；在上部悬臂段范围内，相邻的两个抗滑桩(I)之间均设有多个上部挡土板(4)，上部挡本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种“桩‑锚‑框架”复合的双层路基结构，其特征在于，该结构由抗滑桩(1)、上部锚索(2)、下部锚索(3)、上部挡土板(4)、内侧连系纵梁(5)、下部挡土板(6)、内侧纵向地基梁(7)、连系横梁(8)、上层路面板(9)、防撞护栏(10)、外侧纵梁(11)、支撑柱(12)、外侧纵向地基梁(13)、横向地基梁(14)、下层路面板(15)、边沟(16)组成；多根竖直的抗滑桩(1)沿路基内边缘等间距布设成一排，背面为山体(17)，前面为框架结构；每根抗滑桩(1)自上而下分描述为上部悬臂段、中部支撑段和下部嵌固段三部分，上部悬臂段是指位于连系横梁(8)以上的抗滑桩部分，中部支撑段是指介于连系横梁(8)和横向地基梁(14)之间的抗滑桩部分，下部嵌固段是指位于横向地基梁(14)以下的抗滑桩部分；每根抗滑桩(1)的上部悬臂段都设有不少于1根的上部锚索(2)，中部支撑段设有1根下部锚索(3)，锚索(2；3)是通过桩身预留孔及后钻的锚索孔深入到山体中，并在锚索孔深部灌注高强度水泥砂浆，将锚索末段与山体锚固在一起，然后对锚索(2；3)进行预应力张拉后锁定在抗滑桩(1)上；在上部悬臂段范围内，相邻的两个抗滑桩(1)之间均设有多个上部挡土板(4)，上部挡土板(4)与竖直面呈某一夹角安装，上边缘与抗滑桩(1)的正面齐平，下边缘伸向山体并与抗滑桩(1)的背面齐平，两侧面分别垂直固定固定在抗滑桩上，相邻两个抗滑桩上部悬臂段之间的所有上部挡土板(4)在竖直平面的投影为一完整的平面；在上部悬臂段和中部支撑段之间的位置上，任意相邻的两个抗滑桩(1)之间均设有一根内侧连系纵梁(5)，每根内侧连系纵梁(5)的两端与抗滑桩(1)固结相连，将多根竖直并排的抗滑桩(1)沿路线走向连接成一体；在中部支撑段范围内，相邻的两个抗滑桩(1)的背部均设有下部挡土板(6)，所有下部挡土板(6)都是竖直固定在抗滑桩(1)的背部，将桩间山体土完全遮挡；在中部支撑段和下部嵌固段之间的位置上，任意相邻的两个抗滑桩(1)之间均设有一根内侧纵向地基梁(7)，每根内侧纵向地基梁(7)的两端与抗滑桩(1)固结相连；在与内侧连系纵梁(5)相同高度的位置上，每根抗滑桩(1)向外均设有连系横梁(8)，多根连系横梁(8)所在的面垂直于抗滑桩(1)所在的竖直面，并列布置的连系横梁(8)的上面为整体浇筑的上层路面板(9)和防撞护栏(10)；并列布置的连系横梁(8)的一端固结在抗滑桩(1)上，另一端的下面固定连接在外侧纵梁(11)上，外侧纵梁(11)与内侧连系纵梁(5)平行，外侧纵梁(11)的下面固结在一排并列的支撑柱(12)上，支撑柱(12)的底端固结在外侧纵向地基梁(13)上，外侧纵向地基梁(13)埋于地下，外侧纵梁(11)、支撑柱(12)和外侧纵向地基梁(13)位于同一平面上；多根竖直并排的抗滑桩(1)、上层路面板(9)、并列布置的连系横梁(8)和支撑柱(12)外观上组成椅子型结构，其中外侧纵梁(11)、支撑柱(12)与外侧纵向地基梁(13)所在的平面相对于抗滑桩(1)所在的竖直面有一夹角，使得外侧纵向地基梁(13)相对于外侧纵梁(11)距离抗滑桩(1)更远；在与内侧纵向地基梁(7)相同高度的位置上，每根支撑柱(12)和抗滑桩(1)之间设有横向地基梁(14)，横向地基梁(14)两端分别与支撑柱(12)和抗滑桩(1)固结相连，多根横向地基梁(14)所在的面垂直于抗滑桩(1)所在的竖直面，同时也平行于并列布置的连系横梁(8)所在的面；并列布置的横向地基梁(14)的上面为整体浇筑的下层路面板(15)和边沟(16)。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙国富，李永梅，刘继，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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