輕質培土結構的製作方法
2023-07-23 05:05:41 3
專利名稱：輕質培土結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種將泡沫塑料塊用做培土材料的輕質培土，特別涉及那種傾斜地的寬幅輕質培土或者自立壁的輕質培土結構。
作為傾斜地的寬幅培土或者自立壁的培土的施工方法，為了實現培土結構的輕質化或者減輕土壓等，公知的是在培土材料中使用超輕型泡沫塑料塊。
在傾斜地的寬幅培土中，例如圖9所示，在背面傾斜地102與前面壁103之間充填泡沫塑料塊，由此實現降低作用在前面壁103的背面上的土壓，即主動土壓。
另外，作為載重分散或者泡沫塑料的保護以及整平土地等目的，在泡沫塑料塊的最上部以及中間部中分別配置面板105及104。
另外，在該培土結構的頂部形成有混凝土面板105，路床(砂層)106、下層路盤(切入的碎石層)107、上層路盤(調粒碎石層)108，表層109等形成道路鋪裝體110的情況下，車輛的交通載重作用在運送鋪裝體110的泡沫塑料塊上。該泡沫塑料塊上作用的交通載重與鋪裝體110的厚度有密切的關係，如果鋪裝體110薄，只能讓泡沫塑料塊上作用大的交通載重。反言之，若採用更高密度下的壓縮強度的高泡沫塑料塊，鋪裝體110的厚度就可以很薄，從而能夠進行更經濟的道路設計。
為此，以往在最上層的泡沫塑料塊101b上，大多採用了比下層用的泡沫塑料塊101a有更高密度的壓縮強度高的那種。
在自立壁的輕質培土中，例如
圖10所示，在相對的壁體112a、112b之間充填作為培土材料的泡沫塑料塊。此外，與上述相同，在泡沫塑料塊的最上部以及中間部上配置混凝土面板105及104，在最上層的泡沫塑料塊101b上大多採用比下層用的泡沫塑料塊101a有更高密度的壓縮強度高的那種。
通過將上述超輕質泡沫塑料塊用做培土材料，能夠大幅度降低主動土壓，例如在傾斜地的寬幅培土中，能夠儘可能地增大寬幅的幅度，在自立壁中則可以得到更高的構造體。
然而，在構築圖9及圖10所示的輕質培土結構體時，特別是在作為重量物等的鋪裝體形成於輕質培土結構的最上部的情況下，會出現發生以下問題的情況①在特別對於傾斜度很大的傾斜地構築大規模寬幅培土結構的情況下，由於含有交通載重及鋪裝體等的培土體自重而產生大滑動，從而會出現在一部分泡沫塑料塊中產生的塑性偏斜的情況。
②在構築特別高的培土結構的情況下，由於地震時含鋪裝體的培土體重心位置偏移，從而會出現在一部分泡沫塑料塊中產生的塑性偏斜的情況。
在作為培土材料的泡沫塑料塊中一旦產生較大的塑性偏斜，培土結構的穩定性便會降低，最壞的情況下會出現有關培土結構傾倒、崩潰的危險性。
本發明鑑於上述問題，其目的是提供一種傾斜地寬幅培土或者自立壁輕質培土的新型結構，特別是一種在作為重量物的鋪裝體等在最上部的情況下，培土結構的穩定性也很高的新型結構。
實現上述目的的本發明的結構如下。
即，本發明的第1個輕質培土結構是在前面壁與背面傾斜地的空間中將泡沫塑料塊用做培土材料的傾斜地寬幅培土結構中，將含有空間最底部的至少一層中所用的泡沫塑料塊的壓縮強度做得比其上方部所用的泡沫塑料塊更高。
根據上述本發明的第1個輕質培土結構，在傾斜地寬幅培土結構中由於背面的傾斜角度而形成大的滑動力滑動的情況下，也能夠防止在作用最大應力的下層泡沫塑料塊上因結構問題而產生大的塑性歪傾，特別是在作為重量物的鋪裝體等形成於最上部的情況下，也能夠獲得具有充分穩定性、可靠性的輕質培土結構。
另外，本發明的第2個輕質培土結構是在前面壁與背面傾斜地的空間中將泡沫塑料塊用做培土材料的傾斜地寬幅培土結構中，將前面壁的背面後方所用的泡沫塑料塊的壓縮強度做得比其後方部所用的泡沫塑料塊的要高。
此外，本發明的第3個輕質培土結構是在壁體之間的空間中將泡沫塑料塊用做培土材料的自立壁培土結構中，將壁體背面後方所用的泡沫塑料塊的壓縮強度做得比中間部所用的泡沫塑料塊的要高。
根據上述本發明的第2或第3個輕質培土結構，在傾斜地寬幅輕質培土結構(本發明的第2個輕質培土結構)或者自立壁輕質培土結構(本發明的第3個輕質培土結構)中，在因地震時的水平力而培土體的重心位置偏移的情況下，能夠防止作用最大應力的前面壁或者壁體的背面後方的泡沫塑料塊因結構上的問題而產生大的塑性歪斜，特別是在作為重量物的鋪裝體等形成於最上部的情況下，也能夠獲得具有充分的穩定性、可靠性的輕質培土結構。
如上所述，本發明具有以下的效果。
(1)在傾斜地寬幅培土中，通過在含有前面壁與背面傾斜地的空間最底部的至少一層中採用具有高壓縮強度的泡沫塑料塊，在背面傾斜方向作用較大滑動力的場合，也能夠防止發生在泡沫塑料塊中結構上產生問題的塑性歪斜，從而可以更經濟地實現具有充分穩定性、可靠性的輕質培土結構。
(2)在傾斜地寬幅培土中，通過在前面壁的背面正後方採用具有比較高壓縮強度的泡沫塑料塊，在由於地震時的水平力使培土體的重心位置偏移，從而在前面壁一側作用大的地盤反力的情況下，也能夠防止發生在泡沫塑料塊中結構上產生問題的大的塑性歪斜，可以更經濟地實現具有充分穩定性、可靠性的輕質培土結構。
(3)在自立壁培土中，通過在壁體的背面正後方採用具有比較高壓縮強度的泡沫塑料塊，在由於地震時的水平力使培土體的重心位置偏移，從而在兩壁體一側作用大的地盤反力的情況下，也能夠防止發生在泡沫塑料塊中結構上產生問題的大的塑性歪斜，可以更經濟地實現具有充分穩定性、可靠性的輕質培土結構。
下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
圖1是表示本發明傾斜地寬幅培土結構的一個例子的縱向剖視圖；圖2是表示本發明傾斜地寬幅培土結構的另一個例子的縱向剖視圖；圖3是表示本發明傾斜地寬幅培土結構的再一個例子的縱向剖視圖；圖4是表示本發明自立壁培土結構的一個例子的縱向剖視圖5是表示本發明傾斜地寬幅培土結構的另一個例子的縱向剖視圖；圖6是表示本發明傾斜地寬幅培土結構的另一個例子的縱向剖視圖；圖7是表示本發明傾斜地寬幅培土結構的另一個例子的縱向剖視圖；圖8是表示本發明自立壁培土結構的另一個例子的縱向剖視圖；圖9是表示以往的傾斜地寬幅培土結構的縱向剖視圖；圖10是表示以往的自立壁培土結構的縱向剖視圖；圖11a至圖11c是本發明輕質培土結構中泡沫塑料塊的上下層積形態匯總圖。
本發明通過在培土結構體的適宜處將壓縮強度高的泡沫塑料塊作為培土材料使用，以更為經濟的方式實現了結構穩定的輕質培土結構，以下根據具體例子進行詳細說明。
首先對本發明第1個輕質培土結構進行說明。
在本例的傾斜地寬幅培土結構中，背面傾斜地的傾斜程度，在形成相同寬度(道路寬度)的情況下，培土結構也會有更高大的規模，同時，在背面傾斜方向向下產生更大的力(本說明書中稱為「滑動力」)。該滑動力作為對泡沫塑料塊的壓縮力進行作用，由於泡沫塑料塊的斷面在下層比較小，因此在下層泡沫塑料塊作用了比較大的壓縮應力。
這裡，在本發明第1個輕質培土結構中，在含有前面壁3和背面傾斜地2的空間(培土材料充填層)的最底部的至少一層中，通過採用更高壓縮強度(大多數情況下是更高的密度)的泡沫塑料塊1b，能夠充分抵抗上述滑動力帶來的壓縮，防止了在其下層的泡沫塑料塊上產生大的塑性歪斜。
高壓縮強度的泡沫塑料塊1b在大多數情況下是高密度的，該高壓縮強度的泡沫塑料塊1b具體的密度最好比22kg/m3還要大，24kg/m3以上更好，特別是最好達到28kg/m3以上。
另一方面，低壓縮強度的泡沫塑料塊1a在大多數情況下是低密度的，該低壓縮強度的泡沫塑料塊1a具體的密度最好在15kg/m3以上22kg/m3以下。
對於本發明所用的泡沫塑料塊，最好是強度優良的，例如可以採用聚苯乙烯泡沫體、聚乙烯泡沫體、聚胺酯泡沫體等，強度和耐水性均優良的聚苯乙烯泡沫體特別適用。
對於泡沫塑料塊，是將預備發泡的塊置入金屬模型內，通過加熱及冷卻形成預定密度的型內發泡法，以及在高壓下在熔融的塑料中注入發泡劑進行混合，製成流動性的膠，將其擠出到大氣中急速膨脹的擠出發泡法，擠出發泡法比型內發泡法的壓縮強度更高。
為此，在本發明中，對於高壓縮強度的泡沫塑料塊1b，最好能夠採用擠出發泡的聚苯乙烯，對於比其低的低壓縮強度的泡沫塑料塊1a，最好能夠採用型內發泡的聚苯乙烯。
對於高壓縮強度的泡沫塑料塊1b，最好是擠出發泡的聚苯乙烯，具體地說，例如ダウ化工株式會社的商品，名為輕充填塊DX-29(允許壓縮應力14噸力/m2，密度29±2.0kg/m3)，以及DX-35(允許壓縮應力20噸力/m2，密度35±3.0kg/m3)。
另外，對於低壓縮強度的泡沫塑料塊1a，最好是型內發泡的聚苯乙烯，具體地說，例如ダウ化工株式會社的商品，名為輕充填塊D-16(允許壓縮應力3.5噸力/m2，密度16±1.0kg/m3)，D-20(允許壓縮應力5噸力/m2，密度20±1.5(-1.0)kg/m3)，D-25(允許壓縮應力7噸力/m2，密度25±1.5kg/m3)，D-30(允許壓縮應力9噸力/m2，密度30±2kg/m3)。
此外，可以根據設計條件適宜地進行低壓縮強度及高壓縮強度的泡沫塑料塊的組合，對此沒有特別的限定。例如，對於低壓縮強度的泡沫塑料塊1a採用上述輕充填塊D-16或者D-20的情況下，上述輕充填塊D-25便可以作為高壓縮強度的泡沫塑料塊1b來使用。
在泡沫塑料材料的標準試驗法(JIS K 7220-1995)中，壓縮強度由壓縮屈服應力或者規定的歪斜壓縮應力來確定。這裡確定的(厚度方向的壓縮強度)試驗法是將5％歪斜而產生屈服點的情況作為屈服歪斜應力，而將5％歪斜不產生屈服點的情況作為5％歪斜時的壓縮應力。
上述聚苯乙烯泡沫樹脂的情況下，在5％歪斜時形成產生塑性變形，變形也被殘留。另外，對於反覆載重表示出彈塑性的反應的區域，在壓縮歪斜1％以下，壓縮比例限度是一致的，這時的載重是5％壓縮強度的1/2左右。這樣，上述允許壓縮應力便是5％壓縮強度的1/2。
因此，在培土材料採用泡沫塑料材料的情況下，通過將各部分泡沫塑料塊的壓縮應力設計在上述允許壓縮應力以下，便能夠防止發生塑性歪斜，從而能夠製成穩定性、可靠性高的輕質培土結構。
在本發明的第1個輕質培土結構中，採用高壓縮強度的泡沫塑料塊1b的範圍根據低壓縮強度泡沫塑料塊1a的允許壓縮應力以及上述滑動力的大小來進行適宜的設計。具體地說，例如滑動力為9噸力/m2，採用低壓縮強度的泡沫塑料塊1a的允許壓縮應力為5噸力/m2(上述輕充填塊D-20)的情況下，在寬度W(參照圖1)為1.8m以下的層中最好採用上述輕充填塊DX-29(允許壓縮應力14噸力/m2)作為高壓縮強度的泡沫塑料塊1b。
適合於高壓縮強度的泡沫塑料塊1b的擠出發泡聚苯乙烯在通常的製造設備中，不能夠製造出把發泡性聚苯乙烯塊作為原材料的型內發泡聚苯乙烯那樣厚的大件，例如在500mm厚的擠出聚苯乙烯發泡體的商業製造中，設備特殊，製造費用高，無法以經濟的理由來實現。另外，在一般的擠出發泡中，中心部的密度低，在500mm厚的擠出聚苯乙烯發泡體中不能得到安裝在厚度方向上均勻的製品，難以得到穩定的製品，從製造技術的理由來講是不現實的。現實中，100mm以上厚度就會出現製品的均勻性極差的問題，因此擠出聚苯乙烯發泡體在商業製造的場合，100mm左右的厚度被稱為現實的界限。
為此，本發明的高壓縮強度泡沫塑料塊1b在採用擠出泡沫聚苯乙烯時，最好採用將多片擠出泡沫聚苯乙烯板狀體由粘合劑層積形成塊狀的產品。
即，在通常的設備中可能的產量下，將確保產品均勻性的厚度(具體例中為100mm)的多片擠出泡沫聚苯乙烯板用粘合劑形成一體，構成泡沫塑料塊，這樣便在大的泡沫塑料塊的製造中不需要特殊的製造設備，從而能夠降低製造成本，同時，這樣形成的泡沫塑料塊還能夠基本保持擠出泡沫聚苯乙烯板所具有的優異的壓縮強度以及耐水性能，從而能夠構築穩定性、可靠性高的輕質培土結構。
下面對本發明的第2個輕質培土結構進行說明。
圖2是表示本發明第2個輕質培土結構的一個例子的縱向剖視圖。而且與圖1相同的表示了相同的部件，1c是具有比較高的壓縮強度的泡沫塑料塊。
在傾斜地寬幅培土結構中，一旦作為特殊重量物的鋪裝體10形成於最上部，地震時產生了極大的水平力，會由該水平力使輕質培土體的重心朝前面壁一側偏移，前面壁一側的地盤反力增大。這種增大的地盤反力作為大的壓縮力作用於前面壁背面正後方的泡沫塑料塊上。
這裡，在本發明的第2個輕質培土結構中，在前面壁的背面正後方的部分上，通過採用壓縮強度更高(在大多數場合具有更高的密度)的泡沫塑料塊1c，能夠充分抵抗因地震時的地盤反力引起的壓縮，從而防止在該部分的泡沫塑料塊上產生大的塑性歪斜。
此外，對於高壓縮強度的泡沫塑料塊1c，可以採用與上述高壓縮強度泡沫塑料塊1b相同的產品。
在本發明的第2輕質培土結構中，採用高壓縮強度的泡沫塑料塊1c的範圍根據低壓縮強度的泡沫塑料塊1a的允許壓縮應力以及上述地盤反力的大小進行適宜的設計。具體地說，例如在低密度泡沫塑料塊1a採用允許壓縮應力為5噸力/m2(上述輕充填塊D-20)的情況下，在地震時前面壁一側的地盤反力超過5噸力/m2的部分(但是低於14噸力/m2)中，最好將上述輕充填塊DX-29(允許壓縮應力14噸力/m2)作為高壓縮強度的泡沫塑料塊1c來使用。
本發明的第1和第2個輕質培土結構可以實施相互組合。圖3是表示該輕質培土結構的一個例子的縱向剖視圖，與圖1及圖2相同的符號表示了相同的部件。
如圖3所示，在培土材料充填層的下層以及前面壁的背面正後方，通過分別採用壓縮強度高的泡沫塑料塊1b及1c，能夠防止由於上述滑動及地震時的地盤反力而在該部分泡沫塑料塊上產生大的塑性歪斜。在這種情況下，泡沫塑料塊1b和泡沫塑料塊1c最好用相同的材料，也可以採用按照各部分的壓縮應力的不同的材料。
下面對本發明第3輕質培土結構進行說明。
圖4是表示本發明第3個輕質培土結構的一個例子的縱向剖視圖。而且，與圖1相同的符號表示相同的部件，1d是具有比較高壓縮強度的泡沫塑料塊，12a及12b是相面對的壁體。
本發明的第3個輕質培土結構是將有關傾斜地寬幅培土結構的本發明第2個輕質培土結構的技術思想用於自立壁的輕質培土結構中。
在如圖4所示的自立壁輕質培土結構中，在最上部形成有特大規模的高的作為重量物的鋪裝體10，在地震時產生極大的水平力，由該水平力而使輕質培土體的重心朝兩壁體12a、12b一側偏移，使兩壁體12a、12b一側的地盤反力增大。如此增大的地盤反力對兩壁體12a、12b背面正後方的泡沫塑料塊作用了很大的壓縮力。
這裡，在本發明的第3個輕質培土結構中，在兩壁體12a、12b背面正後方的部分上，通過採用更高壓縮強度(大多數情況下是更高密度)的泡沫塑料塊1d，便能夠有效抵抗上述地震時的地盤反力帶來壓縮，從而防止在該部分泡沫塑料塊上發生大的塑性歪斜。
此外，對於高壓縮強度的泡沫塑料塊1d，可以採用與上述泡沫塑料塊1b相同的材料。另外，採用本發明第3個輕質培土結構的高壓縮強度泡沫塑料塊1d範圍的設計方法也與上述本發明第2個輕質培土結構相同。
在上面說明的本發明輕質培土結構中，如圖5-圖8所示，可以再在輕質培土材料的最上層採用高壓縮強度的泡沫塑料塊1e。這樣，能夠使上述鋪裝體10的厚度薄，實現培土結構的輕質化，同時也可以進行更經濟的道路設計。此外，對於該高壓縮強度的泡沫塑料塊1e，也可以與上述泡沫塑料塊1b相同。
這種本發明的輕質培土結構中的泡沫塑料塊的上下層積狀態有各種形態，將其簡單表述成圖11a至圖11c那樣。
圖11a表示的是將與圖1相同的壓縮強度不同的兩種泡沫塑料塊上層、下層層積的形態，在下層以高壓縮強度的泡沫塑料塊1b、在上層以低壓縮強度的泡沫塑料塊1a進行層積。在這種情況下，本發明的輕質培土結構中，高壓縮強度的泡沫塑料塊1b最好用到層積結構體的高度的1/2以下。如果該高壓縮強度的泡沫塑料塊1b超過了層積結構體的高度的1/2，則是非常不利於成本的設計。
圖11b表示的是將與圖5相同的壓縮強度不同的兩種泡沫塑料塊在上層、中層、下層層積的形態，在下層用高壓縮強度的泡沫塑料塊1b，在中層用低壓縮強度的泡沫塑料塊1a，在上層用高壓縮強度的泡沫塑料塊1e進行層積。
圖11c表示的是不同的3種泡沫塑料塊在上層、中層、下層層積的形態，在下層用中等壓縮強度的泡沫塑料塊1b』，在中層用低壓縮強度的泡沫塑料塊1a，在上層用高壓縮強度的泡沫塑料塊1e』進行層積。在這種本發明的輕質培土結構中，不限於將具有最高壓縮強度的泡沫塑料塊用於最下層的情況。
而且，本發明的輕質培土結構並不限於上述的實施形態，例如在傾斜地寬幅培土結構中採用作為基礎的H鋼材製成的樁基礎，為了提高背面傾斜地與泡沫塑料充填層的一體性，在混凝土面板4及5內埋設錨杆，可以通過將該錨杆的一端固定在構成前面壁3的H鋼樁等上，另一端深埋於背面傾斜地2中的錨來架設。另外，在自立壁的培土結構中也同樣在混凝土面板4及5內埋設錨杆，可以將該錨杆的兩端架設固定於構成壁體12a、12b的H鋼樁等上。
權利要求
1.一種輕質培土結構，它在前面壁與背面傾斜地的空間中將泡沫塑料塊用做培土材料的傾斜地寬幅培土結構中，其特徵是，將含有空間最底部的至少一層中所用的泡沫塑料塊的壓縮強度做得比其上方部所用的泡沫塑料塊更高。
2.一種輕質培土結構，它在前面壁與背面傾斜地的空間中將泡沫塑料塊用做培土材料的傾斜地寬幅培土結構中，其特徵是，將前面壁的背面後方所用的泡沫塑料塊的壓縮強度做得比其後方部所用的泡沫塑料塊的要高。
3.一種輕質培土結構，它在壁體之間的空間中將泡沫塑料塊用做培土材料的自立壁培土結構中，其特徵是，將壁體背面後方所用的泡沫塑料塊的壓縮強度做得比中間部所用的泡沫塑料塊的要高。
4.如權利要求1-3中任何一項所述的輕質培土結構，其特徵是，上述高壓縮強度的泡沫塑料塊是由擠出發泡聚苯乙烯製成，比它壓縮強度要低的泡沫塑料塊是由型內發泡聚苯乙烯製成。
5.如權利要求4所述的輕質培土結構，其特徵是，上述高壓縮強度的泡沫塑料塊是通過多片擠出發泡聚苯乙烯板狀體用粘合劑層積而形成。
6.如權利要求1-3中任何一項所述的輕質培土結構，其特徵是，上述高壓縮強度的泡沫塑料塊的密度比22kg/m3還要大。
7.如權利要求4所述的輕質培土結構，其特徵是，上述高壓縮強度的泡沫塑料塊的密度比22kg/m3還要大。
8.如權利要求5所述的輕質培土結構，其特徵是，上述高壓縮強度的泡沫塑料塊的密度比22kg/m3還要大。
9.如權利要求1-3中任何一項所述的輕質培土結構，其特徵是，上述空間的最上層也採用壓縮強度高的泡沫塑料塊，該壓縮強度高的泡沫塑料塊是由多片擠出發泡聚苯乙烯板狀體用粘合劑層積而形成。
10.如權利要求4所述的輕質培土結構，其特徵是，上述空間的最上層也採用壓縮強度高的泡沫塑料塊，該壓縮強度高的泡沫塑料塊是由多片擠出發泡聚苯乙烯板狀體用粘合劑層積而形成。
11.如權利要求5所述的輕質培土結構，其特徵是，上述空間的最上層也採用壓縮強度高的泡沫塑料塊，該壓縮強度高的泡沫塑料塊是由多片擠出發泡聚苯乙烯板狀體用粘合劑層積而形成。
12.如權利要求6所述的輕質培土結構，其特徵是，上述空間的最上層也採用壓縮強度高的泡沫塑料塊，該壓縮強度高的泡沫塑料塊是由多片擠出發泡聚苯乙烯板狀體用粘合劑層積而形成。
13.如權利要求7所述的輕質培土結構，其特徵是，上述空間的最上層也採用壓縮強度高的泡沫塑料塊，該壓縮強度高的泡沫塑料塊是由多片擠出發泡聚苯乙烯板狀體用粘合劑層積而形成。
14.如權利要求8所述的輕質培土結構，其特徵是，上述空間的最上層也採用壓縮強度高的泡沫塑料塊，該壓縮強度高的泡沫塑料塊是由多片擠出發泡聚苯乙烯板狀體用粘合劑層積而形成。
全文摘要
本發明防止了在用做培土材料的泡沫塑料塊中產生塑性歪斜,能夠更經濟地構築結構穩定的輕質培土結構。它是在前面壁3與背面傾斜地2之間充填泡沫塑料塊的傾斜地寬幅培土結構中,讓至少包含充填層最底部的一層所用的泡沫塑料塊1b比其上方部所用的泡沫塑料塊1a具有更高的壓縮強度。
文檔編號E02D29/02GK1346001SQ0012950
公開日2002年4月24日 申請日期2000年9月29日 優先權日2000年9月29日
發明者天辻吏慶, 安野健夫 申請人:陶氏化工株式會社, 安野健夫