加筋土-钢筋混凝土复合涵及其形成方法

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种加筋土-钢筋混凝土复合涵及其形成方法。

背景技术

近些年来，我国基础设施建设一路高歌猛进。公路桥涵所占的比重也在逐年增加，虽然涉及到涵洞安全的情况报告不多，但是涵洞的设计合理程度直接影响到涵洞使用年限、涵洞上下游的灌装品质及工程造价，尤其涵洞在项目中的比例占造价总数的比例较高。

现有的涵洞从建筑材料和构造形式来看有很多不同的种类，然而它们一般都具有以下几方面的不足：(1)石拱涵需要较大的建筑高度，遭受破坏后难以修复，施工时占用劳动力较多，由于自重较大，引起的荷载较大，施工工艺较为复杂，工期较长以及对地基要求较高等。(2)盖板涵对地基的承载力要求较大，钢筋混凝土盖板涵由于需要水泥、钢筋等材料，所以一般造价很高。(3)钢筋混凝土箱涵的钢筋量比较多造价高施工比较困难，箱涵上部覆土较少时，由于箱涵刚度较大，导致箱涵与附近地基的沉降的不均匀性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低、安全性好的加筋土-钢筋混凝土复合涵，并提供一种施工方便的加筋土-钢筋混凝土复合涵的形成方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种加筋土-钢筋混凝土复合涵，包括面板基础、面板模块单元、预制顶板、土工加筋材料，所述面板基础上表面两侧对称设置若干层面板模块，每层面板模块包括多个依次设置的面板模块单元，相邻两层面板模块的面板模块单元上下错位设置，每层面板模块外侧均设置填土并铺设一层土工加筋材料，面板模块顶部设有预制顶板，最上层面板模块外侧的填土与预制顶板之间设有混凝土垫层。

上述加筋土-钢筋混凝土复合涵，所述面板模块单元包括一体成型的钢筋混凝土结构的竖板、凸榫和凹槽，多个凸榫直接与竖板的底边连接且凸出设置在竖板向下的板面延伸面上，竖板顶部设置有用于供上层相邻面板模块单元的凸榫向下插入的凹槽。

上述加筋土-钢筋混凝土复合涵，所述竖板设有凹槽的一侧设有外露钢筋，外露钢筋位于凹槽下方。

上述加筋土-钢筋混凝土复合涵，所述混凝土垫层与预制顶板之间设有橡胶垫片。

一种加筋土-钢筋混凝土复合涵的形成方法，步骤如下：

步骤1：准备钢筋混凝土结构的面板模块单元预制件，所述面板模块单元包括一体成型的钢筋混凝土结构的竖板、凸榫和凹槽，多个直接与竖板的底边连接且其凸出设置在竖板向下的板面延伸面上；竖板顶部设置有用于与上层相邻面板模块单元的凸榫向下插入的凹槽，竖板有凹槽的一侧还设置有外露钢筋，且外露钢筋位于凹槽下方；

步骤2：使用吊车对面板模块单元进行吊装拼接，面板模块单元的吊装拼接分层进行；安装好第一层面板模块单元后进行第一层墙后填土的填充压实，当填土面与第一层面板模块单元后的外露钢筋平齐时，铺设第一层土工加筋材料，并将第一层土工加筋材料固定在外露钢筋上，以此实现土工加筋材料与面板模块单元之间的连接；

步骤3：进行第二层面板模块单元的吊装拼接；安装第二层面板模块单元时，将第二层面板模块单元底边的凸榫分别错位嵌入第一层前后相邻的两个面板模块单元的凹槽内；

步骤4：进行第二层墙后填土的填充压实，当填土面与第二层面板模块单元后的外露钢筋平齐时，铺设第二层土工加筋材料，并将第二层土工加筋材料固定在第二层面板模块单元上的外露钢筋上；

步骤5：重复步骤3和步骤4，直至施工到加筋土-钢筋混凝土复合涵设计标高；

步骤6：进行混凝土垫层的浇筑；

步骤7：在混凝土垫层上铺设橡胶垫片；

步骤8：使用吊车对预制顶板进行吊装拼接。

上述加筋土-钢筋混凝土复合涵的形成方法，在步骤2之前还包括：清除施工场地杂物杂土，进行钢筋混凝土结构的面板基础的施工。

上述加筋土-钢筋混凝土复合涵的形成方法，所述步骤2中，在面板基础上安装第一层面板模块单元，是通过在面板基础施工时预留与面板模块单元的凸榫相匹配的孔洞，安装时将第一层面板模块单元的凸榫插入预留的孔洞即可。

上述加筋土-钢筋混凝土复合涵的形成方法，加筋土-钢筋混凝土复合涵左右两边因错位嵌入而导致的边缘不整齐，采用部分半块的面板模块单元进行补齐。

上述加筋土-钢筋混凝土复合涵的形成方法，所述外露钢筋与面板模块单元的板面共同围成矩形空间。

上述加筋土-钢筋混凝土复合涵的形成方法，所述外露钢筋形成的平面顶部与凹槽的底面之间的距离为面板模块单元高度的1/4～3/4。

本发明的有益效果在于：本发明通过改进涵洞的构造形状，采用面板模块单元，上下面板模块单元之间通过上层面板模块单元竖板底边的凸榫与下层面板模块单元的凹槽嵌锁配合的方式进行错位拼装。与现有涵洞相比，本发明提供的加筋土-钢筋混凝土复合涵能有效减小面墙后的土压力，提高涵洞稳定性；同时，本发明既降低了涵洞对地基承载力和环境的要求，又极大地减小了涵洞自重。

附图说明

图1为本发明加筋土-钢筋混凝土复合涵的结构示意图。

图2为本发明加筋土-钢筋混凝土复合涵的截面结构示意图。

图3为图1中面板模块单元外侧的结构示意图。

图4为图1中面板模块单元内侧的结构示意图。

图5为面板模块单元错位拼装后的外侧结构示意图。

图6为面板模块单元错位拼装后的内侧结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图1-图6所示，一种加筋土-钢筋混凝土复合涵，包括面板基础3、面板模块单元1、预制顶板17、土工加筋材料2，所述面板基础3上表面两侧对称设置若干层面板模块，每层面板模块包括多个依次设置的面板模块单元1，相邻两层面板模块的面板模块单元1上下错位设置，每层面板模块外侧均设置填土5并铺设一层土工加筋材料2，土工加筋材料2是指应用于岩土工程中可增加岩土稳定性或提高承载能力的土工合成材料，常用的土工加筋材料2有土工格栅、有纺土工织物和加筋带等。面板模块顶部设有预制顶板17，最上层面板模块外侧的填土5与预制顶板17之间设有混凝土垫层15。

所述面板模块单元1包括一体成型的钢筋混凝土结构的竖板11、凸榫12和凹槽4，多个凸榫12直接与竖板11的底边连接且凸出设置在竖板11向下的板面延伸面上，竖板11顶部设置有用于供上层相邻面板模块单元1的凸榫12向下插入的凹槽4。

所述竖板11设有凹槽4的一侧设有外露钢筋14，外露钢筋14位于凹槽4下方。外露钢筋14一方面可以作为土工格栅或其他土工加筋材料2与面板模块单元1的连接件，另一方面可以作为加筋土-钢筋混凝土复合涵施工时面板模块单元1的吊装连接件。

所述混凝土垫层15与预制顶板17之间设有橡胶垫片16。

一种加筋土-钢筋混凝土复合涵的形成方法，步骤如下：

步骤1：准备钢筋混凝土结构的面板模块单元1预制件，所述面板模块单元1包括一体成型的钢筋混凝土结构的竖板11、凸榫12和凹槽4，多个直接与竖板11的底边连接且其凸出设置在竖板11向下的板面延伸面上；竖板11顶部设置有用于与上层相邻面板模块单元1的凸榫12向下插入的凹槽4，竖板11有凹槽4的一侧还设置有外露钢筋14，且外露钢筋14位于凹槽4下方。

步骤2：使用吊车对面板模块单元1进行吊装拼接，面板模块单元1的吊装拼接分层进行；安装好第一层面板模块单元1后进行第一层墙后填土5的填充压实，当填土5面与第一层面板模块单元1后的外露钢筋14平齐时，铺设第一层土工加筋材料2，并将第一层土工加筋材料2固定在外露钢筋14上，以此实现土工加筋材料2与面板模块单元1之间的连接。

在面板基础3上安装第一层面板模块单元1，是通过在面板基础3施工时预留与面板模块单元1的凸榫12相匹配的孔洞，安装时将第一层面板模块单元1的凸榫12插入预留的孔洞即可。

步骤3：进行第二层面板模块单元1的吊装拼接；安装第二层面板模块单元1时，将第二层面板模块单元1底边的凸榫12分别错位嵌入第一层前后相邻的两个面板模块单元1的凹槽4内；即所述第二层的面板模块单元1的凸榫12至少有一个嵌入第一层前后相邻的两个面板模块单元1中前边的面板模块单元1的凹槽4内，且所述第二层的面板模块单元1的凸榫12至少有另一个嵌入第一层前后相邻的两个面板模块单元1中后边的面板模块单元1的凹槽4内。

具体的错位连接结构是：上层的一个面板模块单元A的两个凸榫12中有一个凸榫12插入下层的面板模块单元B的凹槽4中，且所述面板模块单元A有另一个凸榫12插入下层的面板模块单元C的凹槽4中，所述面板模块单元B和面板模块单元C为前后相邻的两个面板模块单元1，通过上下面板模块单元1之间错位拼装的方式可将前后相邻的面板模块单元1嵌锁在一起,以免形成从上而下贯穿的竖向裂缝，大大提高了面墙的整体性。

步骤4：进行第二层墙后填土5的填充压实，当填土5面与第二层面板模块单元1后的外露钢筋14平齐时，铺设第二层土工加筋材料2，并将第二层土工加筋材料2固定在第二层面板模块单元1上的外露钢筋14上。

步骤5：重复步骤3和步骤4，直至施工到加筋土-钢筋混凝土复合涵设计标高。

步骤6：进行混凝土垫层15的浇筑。

步骤7：在混凝土垫层15上铺设橡胶垫片16。

步骤8：使用吊车对预制顶板17进行吊装拼接。

在步骤2之前还包括：清除施工场地杂物杂土，进行钢筋混凝土结构的面板基础3的施工。

加筋土-钢筋混凝土复合涵左右两边因错位嵌入而导致的边缘不整齐，采用部分半块的面板模块单元1进行补齐。

所述外露钢筋14与面板模块单元1的板面共同围成矩形空间。

所述外露钢筋14形成的平面顶部与凹槽4的底面之间的距离为面板模块单元1高度的1/4～3/4。

所述橡胶垫片16位于预制顶板17和混凝土垫层15之间，它的主要作用是缓冲车辆通过涵洞上方时所产生的高速振动和冲击，保护路基和垫层。

本发明的加筋土-钢筋混凝土复合涵采用模块装配式面板，可提前在工厂预制，具有施工便捷、工期短、经济效益明显等优势。