[0001] 本发明涉及预制路基技术领域，特别地，涉及一种路基块及路基施工方法。

[0002] 公路工程、市政道路工程和铁路工程普遍涉及路基工程施工。路基作为公路或铁路的重要组成部分，既是道路线形的主体，也是路面结构的基础。根据道路交通施工的规范，当前的道路可以划分为多个结构层次。通常的道路从上至下可以分为面层、基层、底基层和路基，其中面层直接与大气及车辆、行人接触，要求高的强度、刚度、平整度、抗滑、耐磨等；基层与底基层则是道路的主要承重结构，起到了承受拉应力的重要功能；而路基则是直接与土基接触的层次，良好的路基结构应当具备稳定的特性，能够适应一定程度的地质变化，从而保障上部路面的健康。

[0003] 虽然装配式建筑发展已有较长时间，但对于路基结构来说，相关的预制化研究内容较少，现有的预制路基普遍存在装配后稳定性差、连接不紧密，容易导致路面开裂等问题，难以达到填料堆砌铺装作业路基的施工效果；强度较高、稳定性较好的预制块则成本较高，如公开号CN217922871U公开的一种装配式路基构造结构、公开号中CN211036589U公开的一种钢渣干硬性混凝土装配式路基石以及公开号CN106894306A公开的承插连锁装配式预制道路路基，目前常见的装配式路基结构均采用了水泥混凝土、水泥稳定碎石等硬质结构作为预制路基结构，这与路基结构的功能需求是相矛盾的，路基结构的核心功能需求是稳定，可以允许有沉降，但经沉降期后应稳定，不得再有压缩沉降，现有硬质材料的预制路基结构直接消除了沉降，路基结构有强度要求，但要求不高(其强度低到无法用抗压强度描述，改用CBR描述)。现有预制路基结构所采用的水泥混凝土(抗压强度10MPa以上)、水泥稳定碎石(抗压强度3‑10MPa)等材料强度远远地超出了路基结构的性能要求，硬质预制路基结构之间是硬连接，因此施工安装的难度极大，路基体的空间形状不规则时用固定形状、尺寸的预制块去拼装不规则的空间体，必然产生大量的缝隙，而这些缝隙在硬质预制路基结构施工完成承载受力或在平衡态受到一定扰动时，发生突然的脆性变形或破坏，造成路基失稳。因此该类硬质预制路基结构实际应用中甚至难以保证路基的稳定。硬质预制路基结构之间连接的缝隙虽然可以通过填塞粉体、砂、水泥砂浆、沥青、橡胶等柔性材料予以减少或者缓冲，但是由于硬质预制路基结构本身的强度过高，填缝料的强度应与其匹配，因此填缝料的强度和成本也偏高，效果较差。

[0052] 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

[0053] 图1是本发明优选实施例的路基块的结构示意图；图2是本发明优选实施例的路基块的铺装结构示意图；图3是本发明优选实施例的吊装结构示意图一；图4是本发明优选实施例的吊装结构示意图二；图5是本发明优选实施例的吊架结构示意图；图6是本发明一实施例的固定装置结构示意图；图7是本发明另一实施例的固定装置结构示意图；图8是本发明优选实施例的重锤轴承结构示意图；图9是本发明优选实施例的重锤轴承剖视图；图10是本发明优选实施例的阻尼结构的结构示意图；图11是本发明优选实施例的设计流程图。

[0054] 如图1至图11所示，本实施例的路基施工方法，路基块包括相叠合的固废散体结构1以及轻质板2，固废散体结构使用目标施工场地内的建筑固废制成，轻质板用于支撑固废散体结构并用于在吊装时与吊装装置连接；本路基块为叠合结构，就近利用建筑固废作为主要材料碾压成为传统的软性散体材料作为路基块上部的固废散体结构1，降低材料成本，其具有高黏聚力和相对低的内摩擦角，使预制路基块成为能够维持总体形状，又具有一定变形能力的柔性块，路基块下部设置轻质板2，降低了硬质材料用量占比，克服了使用高强结构块的不利影响，有效降低成本，通过具有一定强度的轻质板2提高路基块底部抗弯性能同时使路基块更便于吊装，且吊装过程更为稳定，解决了使用软性散体材料制备的预制路基块在吊装过程中受自重荷载易解体、散落的问题。

[0055] 另一方面，本实施例的提供一种路基施工方法，施工方法包括：

[0056] S1.路基块设计；

[0057] S2.路基块生产；

[0058] S3.路基块吊装转运存储；

[0059] S4.路基块吊装转运装配。

[0060] 在一实施例中，步骤S1包括：

[0061] S11.设计准备；具体的，根据施工图纸以及施工前勘察情况，统计宜使用装配式固废与轻质板2叠合路基的路基段，并调查相关路基段的面积、填高、施工要求施工条件等，并对拟建工程中的固废进行预估统计；

[0062] S12.固废收集分类及性质研究；

[0063] S13.筛选固废并根据路基性能指标综合配比；

[0064] S14.确定轻质板2材料及烧制工艺；

[0065] S15.根据轻质板2材料性质以及固废散体结构材料性质匹配厚度比；

[0066] S16.路基块尺寸设计；

[0067] S17.试验确定固废散体结构施工需求。

[0068] 可以理解的是，本设计方法通过对施工场地中的的固废收集分类性质研究，筛选符合需求的固废并综合考虑进行配比，使后续生产制备成型的固废散体结构1的形状无需包装物约束，使碾压成型后达到最低限度的粘聚力需求，再根据固废散体结构1材料性质和轻质板2材料性质匹配二者的厚度比，基于此进行路基块尺寸设计，使路基块成品既经济适用同时便于吊装；最终综合考虑固废性能指标及预制路基块性能需求经试验确定固废散体结构1的施工需求，使得整体路基具有足够的强度、稳定性以及足够的柔性变形适应能力，既减少了沉降、缩短了沉降期，又能够适应不同的路基空间形状，具有较强的适应性。

[0069] 在一实施例中，步骤S12包括：就近确定固废来源，确定各固废的性能指标，性能指标包括抗压性、吸水性、可压缩性、密度等影响预制路基块性能的相关指标；根据各固废性能指标统计结果进行筛选，选择适宜固废并取样研究。

[0070] 在一实施例中，步骤S13包括：根据筛选得出的可用固废进行混合配合比，确定满足路基稳定性、耐久性、强度性能指标的最佳配合，并满足碾压成型后的最低限度的粘聚力要求，成型固废散体结构1无需包装物约束其形状，其在吊装和装配过程中能够保持整体形状，而在装配路基结构后仍具有一定空间变形的适应能力。

[0071] 步骤S14中，根据施工情况确定轻质板2材料及烧制工艺，并根据轻质板2及固废散体材料的性质，以经济适用、便于施工的原则确定叠合结构上层固废散体结构1及下层轻质板2的厚度比。

[0072] 在一实施例中，步骤S16包括：

[0073] S161.考虑吊装工效、生产效率、生产成本、生产效率因素设计路基块总体尺寸；

[0074] S162.计算单个预制路基块总重，根据总重设计轻质板2的厚度与强度。

[0075] 具体的，平衡预制路基块总体尺寸，总体尺寸越大，吊装循环次数越少，吊装工效越高，但总重越大；尺寸适中便于碾压固结，提高预制路基块的生产效率；尺寸过大会对下层轻质板2的厚度与强度要求高，成本增加；尺寸太小会降低预制路基块的生产效率。

[0076] 在一实施例中，步骤S17包括：根据压实需求经试验确定固废散体结构1的含水率、生产碾压遍数、碾压成型方式如一次碾压成型或分层碾压成型等。

[0077] 进一步的，步骤S17还包括：施工中采用低强度的无机、有机胶凝材料(例如二灰砂、二灰土、沥青等材料)以最简单的方式形成块间链接，并构成块体、块间变形的水平缓冲层；胶凝材料采用较长的龄期(如90d、180d、360d)达到设计强度，以与预制路基块装配成型后的自然沉降期相匹配。

[0078] 本实施例的路基施工方法，用于施工上述装配式路基结构，轻质板2设置有多个功能孔21，在下轻质板2上预留功能孔21，功能孔21能够减轻预制路基块的重量，让预制路基块更加便于安装；预制路基块下方的功能孔21可作为预制路基块的辅助吊装机构，通过吊杆5、夹具等机构对预制路基块进行吊装运输和安装等，功能孔21还作为路基结构内渗水的排水通道，可避免路基由于渗水难以排出而导致的整体稳定性问题；功能孔21还可穿设负压管连接真空设备提供负压吸水，基于真空辅助水夯方式人为加速路基路基沉降密实，使路基结构快速进入稳定状态，加快施工进度；

[0079] 需要说明的是，固废散体结构1使用建筑固体废物混合制成，建筑固体废物通常简称建筑固废，指在建筑、装修和城市化进程中产生的废弃物，如砂石、水泥、砖块等，我国每年建筑施工过程中产生的废弃物约为20亿吨，其中大部分为可再生资源，在路基填筑中可将建筑固体废物加以利用，既能降低施工成本、减少资源浪费，又能处理固废，避免对周边环境造成污染。例如，专利号：201920494909.5中公开的一种废弃物及不良土固化封装成预制装配，即利用建筑固废及不良土混合制备装配式路基模块，实现资源循环利用。

[0080] 由于路基受力沿深度方向是递减的，一般来说路基面以下0.6m范围内上方荷载产生的动应力衰减最急剧，路基面以下3m处动应力对路基变形的影响可忽略不计，因此预制路基块其本身的强度不需要太高，按照传统路基材料的标准设计即可；而导致现有硬质预制路基结构超出路基结构本身功能需求大幅提高材料强度的根本原因在于预制路基块是采用吊装的方式进行安装的。在吊装过程中，常规路基的软性散体材料即便是按照成型路基的要求碾压密实厚，仍会因吊装过程中其自身重力所形成荷载解体、散落。

[0081] 基于此，步骤S3包括：

[0082] S31.于预设的功能孔穿设吊杆，吊杆与吊装装置连接；

[0083] S32.将路基块吊装转运；

[0084] S33.堆叠路基块，取消与吊装装置连接，拆除吊杆；

[0085] 步骤S4包括：

[0086] S41.于预设的功能孔穿设吊杆，吊杆与吊装装置连接；

[0087] S42.将路基块吊装转运；

[0088] S43.铺设路基块，取消与吊装装置连接，拆除吊杆。

[0089] 通过设置功能孔21以穿设吊杆5进而与吊装设备配合实现吊装，减少了使用软性散体材料制备的预制路基块在吊装过程中受自重荷载易解体、散落的问题。

[0090] 步骤S31和步骤S41中将穿设吊杆连接时，施工方法还包括：：于功能孔21的两端分别设置固定装置固定吊杆5；

[0091] 固定装置用于固定吊杆5，减少吊杆5在吊装过程中的晃动，使路基块在吊装转运中更为平稳，进一步避免散体结构解体、散落；固定装置包括螺纹连接于吊杆5的两端的自锁螺母4，吊杆5的两端车丝，通过两端的自锁螺母4旋紧抵接至轻质板2进而固定吊杆5，防止吊装过程中吊杆5晃动；自锁螺母4的内端设置有外径呈逐渐减小的嵌入段41，随着自锁螺母4的锁紧，两嵌入段41逐渐嵌入至功能孔21内，限制吊杆5的径向移动，有效防止吊杆5晃动；

[0092] 在一实施例中，固定装置包括呈对称分布的设置于功能孔21内壁的弧形弹性片31，弧形弹性片31之间的间距小于或等于吊杆5的直径，弧形弹性片31用于在吊装路基块时分别抵接于吊杆5的外壁两侧，具体的，固定装置包括与功能孔21的内径匹配的卡环32，弧形弹性片31设置于卡环32，将卡环32分别嵌设于功能孔21的两端，吊装时，小于功能孔21直径的吊杆5穿设于功能孔21和卡环32内，再卡环32内壁及弧形弹性片31的作用下对吊杆5三点定位，限制吊杆5径向移动，使吊装过程更为稳定。

[0093] 在一实施例中，吊装装置6包括吊装点、吊架62、设置于吊架62上的阻尼结构64以及吊绳63，吊绳63用于连接吊装点和阻尼结构64以及连接阻尼结构64和吊杆5，步骤S31和步骤S41中将吊杆与吊装装置连接时，施工方法还包括：将各吊装点的吊绳63分别与对应位置的吊杆5连接，吊绳63经阻尼结构64后聚拢连接至吊装点。

[0094] 其中，吊架62由钢材如钢管、角钢、槽钢等焊接成型形成框架结构，在吊架62的支撑下，吊绳63与预制路基块之间保持一定距离，防止吊装过程中吊绳63的晃动碰撞路基块，导致固废散体结构1的磕碰掉角；吊绳63经吊架62后聚拢连接至吊装点，吊绳63聚拢后一定程度上减小吊装时的振动；吊架62的边沿设置多个连接点，各连接点则设置阻尼结构64，当整体吊装系统受到瞬间冲击时，阻尼结构64能够促使其迅速恢复到稳定状态，确保系统的平稳运行，减小吊装时由于风力等外力作用引起的振动，防止结构因动应力达到极限而引发破坏，保障路基块的完整性；阻尼结构64还用于缓解吊装起吊或放下时带来的瞬时冲击，迅速吸收因颠簸产生的震动，防止路基块受到过大冲击而损坏，具体的，阻尼结构64包括第二壳体641，穿设于第二壳体641的第一受力杆642和第二受力杆643，第一受力杆642用于与吊架62连接，第二受力杆643用于经吊绳63与吊杆5连接，第一受力杆642套设有高阻尼的减震弹簧645；第一受力杆642和第二受力杆643的端部均设置有限位块644，以与第二壳体641的内壁抵接实现轴向限位，减震弹簧645的两端则分别连接于第一受力杆642端部的限位块644和第二壳体641上端的内壁之间，吊装作业过程中，减震弹簧645能吸收由于碰撞带来的大部分能量，使起吊或者放下瞬间吊装物体能保持平稳。

[0095] 在一实施例中，吊装点设置有重锤轴承61，包括第一壳体611、设置于第一壳体611上端的第一板式吊环612以及与第一板式吊环612连接的泄力器613，第一壳体611内设置第一转轴614，第一转轴614的于第一壳体611的下端位置连接球形转轴615，球形转轴615与第二板式吊环619连接，第一转轴614连接有陀螺仪616，第一转轴614和第一壳体611内壁之间设置有阻尼填充层；陀螺仪616高速旋转时产生较大转动惯量，有效减少吊装过程中风力导致的吊装系统转动，同时反抗任何改变转子轴向的力，该物理现象称为陀螺仪616的定轴性或稳定性，并具有以下特点：转子的转动惯量愈大，稳定性愈好；转子角速度愈大，稳定性愈好；本吊装结构通过利用陀螺仪616转动的定轴性较程度减少风力对吊装作业的影响；阻尼填充层贴合第一壳体611的内壁顶部设置，阻尼填充层包括阻尼填充材料617以及阻尼弹簧618，利用陀螺仪616的定轴性、阻尼弹簧618以及填充的阻尼材料为转轴提供阻尼，减少吊绳63与重锤轴承61的相对摆动，进一步提高吊具整体的稳定性。

[0096] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。