[发明专利]拱形结构建造方法

说明书

本发明涉及拱形结构、建造这种结构的方法和这种结构的某些构件。

从日本专利申请No.62-9196中可知，一种拱形结构包括许多沿结构长度方向布置的预制混凝土肋状构件。构件分为第一排和第二排，它们都以各自的底脚支承在底座上，第一排构件与第二排构件在结构的拱顶部相嵌合。在拱顶处，第一排构件有一侧向面对的支承表面，此支承表面一般为凹形的并用于接纳第二排构件的一般为凸形的侧向面对的表面。

因此，日本专利申请No.62-9196揭示了一种拱形结构建造方法，这种方法包括以下步骤：沿着结构长度方向将许多构件定位成相会于结构拱顶部的第一排和第二排。但是，该专利没有揭示出如何对该拱形结构进行回填。

本发明的目的在于提供一种能减少因拱形结构自然沉降而使拱形结构出现裂缝的可能性。

从一个方面来看，这一发明提供了一种建造一种拱形结构的方法，它包括下列步骤：沿着结构长度方向将许多构件定位成相会于结构拱顶部的第一排和第二排；其特点是，通过在邻接结构的一围层内限定一第一回填区且该区内的回填料不压实，以及在邻接第一回填区的一围层内限定一第二回填区，对该区内的回填料进行压实来对拱形结构进行回填。

从另一方面来看，这一发明提供了一种拱形结构，它包括许多沿结构长度方向布置的第一排和第二排构件，两排相汇于结构的拱顶处；这种结构这样回填：第一回填区位于邻接结构的一围层内，它在施工中回填而不压实，第二回填区位于邻接第一区的一围层内，且在施工中回填并压实。

压实第一区内的回填料会妨碍拱形结构的自然沉降，而且在严重的情况下会使构件产生裂缝。因此本发明具有能防止这些问题的优点。比如，拱形结构一般用来建造隧道或涵洞，而回填料则可支承道路或铁路。

一个较佳的方法包括轻微压实第二区内的回填料。一般来说，是采用重量不超过1500千克的压实设备来轻微压实第二区。比如，可采用步行推进式压实设备，比如单/双辊步行推进式振动压路机、或者步行推进式振动板压实机。采用这类回填办法，可避免构件发生不应有的运动。尤其是，轻微压实能防止构件移位以及不均匀的载荷作用于结构。

第一和/或第二区在结构底座处的水平厚度可向拱顶处减小为较小的垂向厚度。在一较佳方法中，第一区的厚度向拱顶处逐渐减小，而第二区的厚度从底座到拱顶保持不变。在另一较佳方法中，第一区的厚度从底座到拱顶保持不变，而第二区的厚度向拱顶减小。典型地，第一区在结构底座处的水平厚度可以是0.4米，第二区在结构底座处的水平厚度可以是1.6米，而在拱顶处可减小至0.6米。

最好通过在第二回填区之外规定一第三区来回填拱形结构，第三区限定于分别位于结构的两侧的平行于结构长度延伸的两垂直平面之间，而且位于结构基本部分上的第二区的外边界之上或之外，第三区的回填料重重地压实但不施加振动。一般来说，是用重量超过1500千克的有驾驶员坐在车上的压路机来进行重重压实。还可通过在第三回填区的垂直平面之外规定一第四区来进一步回填拱形结构，并以振动对第四区的填料进行重重压实。因此对第四区可采用一振动压路机。

更可取地，对所有的压实区，将回填料压实至标准葡氏密度(SPD)的95％。

回填材料可根据当地可得到的材料进行选择，但最好分成几等规格。最好是，在邻接结构的一围层内规定于一粒状料回填区。

更可取地，将粒状料回填区的外边界定位于第一和第二区的外边界之间。这一区域之外可以用不必是粒状的其他回填材料。这样，例如，可以采用当地可得到的材料，只要其含有最低限度的粘土就行。一般来说，粒状材料的最大颗粒尺寸是150毫米。粒状回填料的较佳分级规格如下：

筛孔尺寸    ％通过量

150毫米     100

75毫米      75-100

0.075毫米   0-15

粒状材料回填区域在结构底座处的水平厚度可向拱顶减小，比如拱顶处的垂直厚度为底座处的水平厚度的一半。或者，粒料区的厚度从底座到拱顶保持不变。比如，底座处的厚度可以是1.0米，无论此厚度是否向拱顶减小。

为了避免在拱形结构上有过大的偏心载荷，最好结构两侧的回填料在回填期间内任何时刻的高度差都保持为最小。而且，高度差最好不超过0.5米。

至少在这种较佳的回填方法中，相邻构件之间的相对位移或其势能可被降到最小。而且，也能限制回填料自身的沉降。