高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法及结构技术

本发明专利技术涉及一种高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法及结构，该方法包括：1）在涵洞两侧按相关规范要求填筑路堤至设计标高；2）在步骤1）所形成的路堤上开挖减载槽，并对所开挖减载槽壁进行护坡处理，减载槽以及涵洞顶部共同形成减载区；减载区位于涵洞的正上方；3）在减载区的涵洞拱脚处预设带导气孔的导气管；4）在减载区中回填砂土、轮胎碎片以及装有微生物浆液和营养液（钙盐与尿素的混合溶液）的微生物固化浆液减载袋，进行碾压密实处理；5）回填剩下土体至设计高度，使之与两侧土体形成整体作为路基。本发明专利技术提供了一种低成本、效率高、易操作以及适用性广的高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法及结构。

Method and structure for controlling load reduction and creep prevention of high fill culvert

The invention relates to a control method for preventing load and creep reduction and structure of a high embankment culvert, the method comprises the following steps: 1) according to the requirements of the relevant regulations on both sides of the culvert embankment to the design elevation; 2) in step 1) formed on the embankment excavation unloading groove, and the groove wall slope excavation unloading processing, load shedding and groove formed on top of culvert load reduction zone; reducing load area is located just above the culvert; 3) airway arch foot with guide holes in the preset load area of the culvert; 4) in the area of backfill soil, reducing the load of tire debris and a microbial and nutrient solution (mixed slurry the solution of calcium salt and urea) carrying bag reduction microbial cement slurry, rolled and compacted backfill soil treatment; 5) left to the design height, so as to form a whole and on both sides of the soil as roadbed. The invention provides a control method and structure for low load, high efficiency, easy operation and wide applicability of high fill culvert to reduce load and prevent creep.

【技术实现步骤摘要】
高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法及结构
本专利技术属于公路工程
，涉及一种高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法及结构，尤其涉及一种基于微生物固化浆液的高填方涵洞减载及防止后期涵体蠕变的控制方法及结构。
技术介绍
高填方路段的涵洞由于上覆填土高度较高，体积较大，填土荷载大，地形条件复杂，涵洞的受力及变形特性往往较为复杂，涵体存在应力集中和不均匀沉降等问题，容易引起各种不同程度的病害，在工程界有“十涵九裂”之说。这些病害轻则引起涵洞开裂、渗漏或积水，重则致使涵洞结构破坏，甚至出现垮塌，严重影响道路的正常使用。目前，对道路高填方涵洞的减载措施多样，但存在几个方面的不足，比如：涵顶加筋减载效果有限，涵顶开裂现象仍然存在；填充柔性材料通常采用低模量材料，由于其蠕变特性，长期稳定性不佳，影响上部路面结构的稳定；涵洞内、外土柱刚度差异不明显，易引起涵洞受力不对称性，导致涵洞涵顶与墙身分离或开裂。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种低成本、效率高、易操作以及适用性广的高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1)在新建的涵洞的两侧及顶部按相关规范要求填筑路堤至设计标高；2)在新建的涵洞的顶部开挖减载槽，并对所开挖减载槽壁进行护坡处理，减载槽以及载槽壁上的护坡共同形成减载区；所述减载区位于涵洞的正上方；3)在减载区的涵洞拱脚处预设带导气孔的导气管；4)在减载区中回填砂土、轮胎碎片以及微生物固化浆液减载袋，进行碾压密实处理，处理过程中保证减载袋不被压破；所述微生物固化浆液减载袋中装填有微生物浆液以及营养液，所述微生物浆液以及营养液分别装填于不同的微生物固化浆液减载袋中；所述营养液是钙盐与尿素的混合溶液；5)回填剩下土体至设计高度，使涵洞顶部上方的回填土与涵洞顶部上方左右两侧土体形成整体作为路基。作为优选，本专利技术所采用的减载槽最底部的宽度与涵洞的宽度是相同的，减载槽的高度是减载区顶部填土高度的1/20～1/30。作为优选，本专利技术所采用的微生物固化浆液减载袋分层布置在减载区中。作为优选，本专利技术所采用的微生物固化浆液减载袋等间距分层布置在减载区中。作为优选，本专利技术所采用的所述微生物固化浆液减载袋采用自封袋；作为优选，所述微生物固化浆液减载袋采用12号自封袋；作为更优选，所述微生物固化浆液减载袋采用12号透明塑料自封袋；所述微生物固化浆液减载袋包括第一自封袋以及第二自封袋；所述微生物浆液装填在第一自封袋中；所述营养液装填在第二自封袋中；所述第二自封袋数量是第一自封袋数量的2-5倍；所述第一自封袋以及第二自封袋上下叠放布置并形成减载袋层；所述减载袋层的数量是2-4层；所述步骤5)中在减载袋层的上表面回填剩下土体至设计高度，所述微生物固化浆液减载袋在步骤5)中全部破裂；减载区(3)中，每层所述减载袋层中微生物固化浆液减载袋的铺设面积不小于所在层面积的1/4。12号自封袋的尺寸是340mm×450mm；所述轮胎碎片的大小是50mm×50mm-100mm×100mm；所述砂土的粒径范围是0.5-2.5mm。作为优选，本专利技术所采用的微生物浆液是巴氏芽孢八叠球菌浆液；所述巴氏芽孢八叠球菌浆液的OD600值是1.4-2.0；所述钙盐是醋酸钙。作为优选，本专利技术所采用的营养液中钙盐的浓度是0.1mol/L；所述营养液中尿素的浓度是0.1mol/L。作为优选，本专利技术所采用的导气管的直径是20mm～30mm；所述导气孔贯穿于导气管的管壁；所述导气管与涵洞的轴向相并行。作为优选，本专利技术所采用的导气管是钢管。作为优选，本专利技术所采用的涵洞是拱涵或盖板涵。一种高填方涵洞减载及防止蠕变的结构，其特征在于：所述结构包括地基、减载槽、涵洞、导气管以及填充在涵洞外部的填土；所述减载槽以及涵洞自上而下依次设置在地基上；所述减载槽的槽壁上设置有护坡；所述减载槽以及减载槽的护坡共同形成减载区；作为优选，所述减载槽最底部的宽度与涵洞的宽度是相同的；所述减载槽的高度是减载区顶部填土高度的1/20～1/30；作为优选，所述导气管置于减载区中；作为优选，所述减载区位于涵洞的正上方；作为优选，所述导气管位于涵洞的正上方且设置在减载区的涵洞拱脚处；所述导气管上设置有贯穿导气管的导气孔；所述减载区中回填砂土、轮胎碎片以及装填有微生物浆液和营养液的微生物固化浆液减载袋，所述微生物浆液以及营养液分别装填于不同的微生物固化浆液减载袋中；作为优选，所述导气管的直径是20mm～30mm；作为优选，所述导气孔贯穿于导气管的管壁；作为优选，所述导气管与涵洞的轴向相并行；作为优选，所述导气管是钢管；作为优选，所述涵洞是拱涵或盖板涵。本专利技术的优点是：本专利技术提供了一种高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法及结构，其中控制方法采用先填后挖法与多种减载方法的结合，在涵顶正上方减载区铺设轮胎碎片、砂土和装有微生物浆液以及营养液(钙盐与尿素的混合溶液)的微生物固化浆液减载袋，利用两侧压实填土与中部减载区材料压缩模量的差异，人工产生的内外土柱的沉降差，产生卸荷拱效应，使大部分填土荷载传递至涵洞两侧，并沿传递至地基，来缓解涵顶应力集中的现象；此外微生物以及营养液(钙盐以及尿素的混合溶液)的反应，使得减载区的柔性材料慢慢固化，防止后期涵体蠕变，以免长期变形引起上部路面结构的破坏。本专利技术在顶部填筑路堤填料，当填至涵顶平面以上一定高度后，在涵顶平面开挖减载槽，向减载槽中填筑轮胎碎片、砂土，并分层布置装有微生物浆液以及营养液(钙盐以及尿素的混合溶液)微生物固化浆液减载袋，形成局部减载区。并在减载区左右两侧底端布设通气孔，在涵顶形成卸荷拱，并通过减载区顶部填土的卸荷拱效应，将涵顶上部路堤荷载传递至涵洞两侧填土，从而实现减小涵顶所受土压力的作用，同时在受压涵顶的柔性材料产生一定沉降后，微生物的固化作用可以将涵顶的柔性材料固结硬化，有效防止涵顶减载区的蠕变变形，避免工后沉降对上部路面结构的影响。采用本专利技术的减载方法后，涵顶土压力显著减小，有效地解决了涵顶开裂现象，涵顶荷载通过涵洞两侧填土传递至地基土层，有效减小了复杂地形引起的涵洞受力不对称性，同时，避免了过大的涵顶沉降对路面结构的影响，是一种操作简单、高效、适用性广的高填方涵洞减载方法。附图说明图1为本专利技术提供的高填方涵洞减载及防止蠕变的控制结构的剖面示意图；图2为本专利技术所采用的导气管结构示意图；附图标记说明如下：1-填土；2-涵洞；3-减载区；4-护坡；5-导气管；6-地基；7-导气孔。具体实施方式参见图1，本专利技术提供了一种高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法，该方法包括以下步骤：1)在新建涵洞2的两侧及顶部按相关规范要求填筑路堤至设计标高；2)在新建的涵洞(2)的顶部开挖减载槽，并对所开挖减载槽壁进行护坡处理，减载槽以及载槽壁上的护坡4共同形成减载区3；减载区3位于涵洞2的正上方；3)在减载区3的涵洞2拱脚处预设带导气孔7的导气管5；4)在减载区3中回填砂土、轮胎碎片以及装有微生物浆液以及营养液(钙盐和尿素混合的混合溶液)的微生物固化浆液减载袋(微生物浆液以及营养液分别装填于不同的微生物固化浆液减载袋中)，进行碾压密实处理，处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1）在新建的涵洞（2）的两侧及顶部按相关规范要求填筑路堤至设计标高；2）在新建的涵洞（2）的顶部开挖减载槽，并对所开挖减载槽壁进行护坡处理，减载槽以及载槽壁上的护坡（4）共同形成减载区（3）；所述减载区（3）位于涵洞（2）的正上方；3）在减载区（3）的涵洞（2）拱脚处预设带导气孔（7）的导气管（5）；4）在减载区（3）中回填砂土、轮胎碎片以及微生物固化浆液减载袋，进行碾压密实处理，处理过程中保证减载袋不被压破；所述微生物固化浆液减载袋中装填有微生物浆液以及营养液，所述微生物浆液以及营养液分别装填于不同的微生物固化浆液减载袋中；所述营养液是钙盐与尿素的混合溶液；5）回填剩下土体至设计高度，使涵洞（2）顶部上方的回填土与涵洞（2）顶部上方左右两侧土体形成整体作为路基。

【技术特征摘要】
1.一种高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1）在新建的涵洞（2）的两侧及顶部按相关规范要求填筑路堤至设计标高；2）在新建的涵洞（2）的顶部开挖减载槽，并对所开挖减载槽壁进行护坡处理，减载槽以及载槽壁上的护坡（4）共同形成减载区（3）；所述减载区（3）位于涵洞（2）的正上方；3）在减载区（3）的涵洞（2）拱脚处预设带导气孔（7）的导气管（5）；4）在减载区（3）中回填砂土、轮胎碎片以及微生物固化浆液减载袋，进行碾压密实处理，处理过程中保证减载袋不被压破；所述微生物固化浆液减载袋中装填有微生物浆液以及营养液，所述微生物浆液以及营养液分别装填于不同的微生物固化浆液减载袋中；所述营养液是钙盐与尿素的混合溶液；5）回填剩下土体至设计高度，使涵洞（2）顶部上方的回填土与涵洞（2）顶部上方左右两侧土体形成整体作为路基。2.根据权利要求1所述的高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法，其特征在于：所述减载槽最底部的宽度与涵洞（2）的宽度是相同的，所述减载槽的高度是减载区（3）顶部填土高度的1/20~1/30。3.根据权利要求2所述的高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法，其特征在于：所述微生物固化浆液减载袋分层布置在减载区（3）中；作为优选，所述微生物固化浆液减载袋等间距分层布置在减载区（3）中。4.根据权利要求1或2或3所述的高填方涵洞减载及防止蠕变的控制方法，其特征在于：所述微生物固化浆液减载袋采用自封袋；作为优选，所述微生物固化浆液减载袋采用12号自封袋；作为更优选，所述微生物固化浆液减载袋采用12号透明塑料自封袋；所述微生物固化浆液减载袋包括第一自封袋以及第二自封袋；所述微生物浆液装填在第一自封袋中；所述营养液装填在第二自封袋中；所述第二自封袋数量是第一自封袋数量的2-5倍；所述第一自封袋以及第二自封袋上下叠放布置并形成减载袋层；所述减载袋层的数量是2-4层；所述步骤5）中在减载袋层的上表面回填剩下土体至设计高度，所述微生物固化浆液减载袋在步骤5）中全部破裂；减载区（3）中，每层所述减载袋层中微生物固化浆液减载袋的铺设面积不小于所在层面积的1/...

【专利技术属性】
技术研发人员：马强，邓谦，肖衡林，陈智，李丽华，刘永莉，陶高梁，万娟，裴尧尧，杨智勇，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42