專利名稱：一種已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)及施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)及施工方法，屬于地基工程領(lǐng)域，適用于工后沉降量大、沉降變形不均勻的公路運(yùn)營(yíng)期沉降控制、病害防治工程。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)沿海諸省、長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲地區(qū)的地基土中通常含有一定厚度的軟土，它具有含水率高、壓縮性大、滲透性差、靈敏度高、強(qiáng)度低和厚度不均勻等的特點(diǎn)。工后沉降過大、差異沉降明顯是軟土地區(qū)已運(yùn)營(yíng)公路的常見病害之一，這些病害不但會(huì)引起橋頭跳車、路面結(jié)構(gòu)破壞等工程問題，還會(huì)影響行車的舒適性，造成通過車輛大幅度減速，甚至造成行車事故。因此，路基沉降問題已成為影響高等級(jí)公路等路基工程質(zhì)量、造價(jià)、運(yùn)營(yíng)修護(hù)成本、運(yùn)營(yíng)效益等重要因素，這已引起工程界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。由于工后沉降問題的復(fù)雜性和不確定性，建造于軟土地基上的路基工程，在設(shè)計(jì)時(shí)雖已采取了一定的病害防治措施，如采用剛性樁或柔性樁復(fù)合地基加固處理高填土路段或臺(tái)背填筑前地基、不同處理方式間設(shè)置過渡段、合理設(shè)置橋涵構(gòu)造物、采用輕質(zhì)土填料、嚴(yán)格控制填料質(zhì)量、設(shè)置橋臺(tái)搭板等等，但一些路段在投入運(yùn)營(yíng)后一段時(shí)間內(nèi)，仍然會(huì)發(fā)生軟基沉降異常現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)路堤失穩(wěn)的情況。目前，對(duì)已通車公路沉降異常路段的處治方法，通常有加鋪法、開挖打樁、開挖輕質(zhì)材料置換、注漿法等。加鋪法即在原路面表層以上加鋪路面材料，該法雖可迅速?gòu)浹a(bǔ)路段間的沉降差，快速改善公路的通行條件，但由于其未能改善下部基礎(chǔ)的承載性能，再加上加鋪層會(huì)加重路面結(jié)構(gòu)的重量，對(duì)于軟基沉降控制不利，易出現(xiàn)越加鋪越沉降的惡性循環(huán)，而且多次加鋪的工程費(fèi)用也較高。注漿法加固以加固淺層軟基或上部路基為目的來控制沉降，對(duì)軟土較深的情況下很難注漿至相對(duì)硬土層，對(duì)路基較寬的路段也較難注入路堤中心，同時(shí)注漿加固地基如注漿壓力或過程控制不當(dāng)也易導(dǎo)致注漿不均勻，從而導(dǎo)致路面出現(xiàn)波浪等。輕質(zhì)材料換填技術(shù)是在工程未建成之前、施工過程中實(shí)施較為合理，若在運(yùn)營(yíng)階段開挖路基換填，則會(huì)破壞原路面結(jié)構(gòu)，而且施工土方工程量大、造價(jià)高。目前已有正常通車情況下路堤橫向鉆孔輕質(zhì)置換控制沉降的方法，該法通過向路堤橫向引孔內(nèi)注入輕質(zhì)材料來降低路堤結(jié)構(gòu)重量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制后期沉降的目的。但是方法未能實(shí)現(xiàn)對(duì)路堤結(jié)構(gòu)的橫向加勁補(bǔ)強(qiáng)，以及上部荷載的深層傳遞，對(duì)工后沉降的控制效果較為有限。綜上所述，盡管工程中已有一些可用于處治已通車公路沉降異常問題的方法，大多需要破壞原路面結(jié)構(gòu)，而且需要采取封道等臨時(shí)交通管制措施，對(duì)于公路路幅寬度較小或交通飽和度較高的路段難以適用；已有正常通車情況下路堤橫向鉆孔輕質(zhì)置換控制沉降的方法難以解決荷載傳遞路徑和路堤整體性問題。鑒于此，為了豐富已通車公路沉降控制方法，更好的解決已通車公路后期沉降異常問題，目前亟需發(fā)明一種可同時(shí)滿足減少路基土附加應(yīng)力值、提高路基承載能力、不影響公路正常交通等多重目的的已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于將地基承載力提高、路基附加應(yīng)力降低兩種沉降控制方法相結(jié)合，發(fā)明一種加固效果好、施工快速、無需封閉交通的新型路堤沉降控制結(jié)構(gòu)及施工方法。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括弱擠土樁、漿固墊層承載板、注漿鋼管、混凝土蓋板、輕質(zhì)土；弱擠土樁在公路路堤兩側(cè)均勻間隔排列，注漿鋼管穿過路基墊層與兩側(cè)的弱擠土樁頂部預(yù)留鋼筋連接；注漿鋼管的中間段開設(shè)有花孔；漿固墊層承載板是通過注漿鋼管向墊層內(nèi)高壓注漿形成；弱擠土樁頂部的混凝土蓋板與漿固墊層承載板連接成一整體。所述的弱擠土樁可為灌注樁或取土植入預(yù)制樁。為了降低路堤結(jié)構(gòu)的自重，減小地基土附加應(yīng)力，采用輕質(zhì)土材料回填已開挖路堤邊坡，輕質(zhì)材料優(yōu)選為氣泡混合輕質(zhì)土、泡沫珠混合輕質(zhì)土或EPS顆粒輕質(zhì)土。通過注漿鋼管向路基墊層內(nèi)注漿，在墊層內(nèi)形成連續(xù)或間隔均勻的漿固墊層承載板，注衆(zhòng)完成后注衆(zhòng)鋼管留在路基內(nèi)；待注衆(zhòng)結(jié)束后，將注衆(zhòng)鋼管與弱擠土粧外延鋼筋連接，連接方式可采用 焊接連接或綁扎連接；再進(jìn)行弱擠土樁頂部的混凝土蓋板澆筑，使?jié){固墊層承載板、注漿鋼管與弱擠土樁頂部蓋板連接成一整體，形成豎、橫向整體承載結(jié)構(gòu) ’最后采用輕質(zhì)土回填路堤邊坡開挖處，并還原成路堤原有形狀。進(jìn)一步地，已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)的施工方法具體包括以下步驟:
步驟一、坡腳土體挖除:按照設(shè)計(jì)弱擠土樁距路堤中心線的距離，將距原路堤邊坡坡腳
一定范圍內(nèi)的填料挖除，必要時(shí)進(jìn)行支護(hù)，形成弱擠土樁的工作平面；
步驟二、打樁機(jī)就位:清理現(xiàn)場(chǎng)，并在指定位置布設(shè)打樁機(jī)；
步驟三、弱擠土樁施工:按照規(guī)范要求，在路堤兩側(cè)打設(shè)弱擠土樁，在弱擠土樁的頂部預(yù)留外延鋼筋；
步驟四、路堤墊層內(nèi)橫向鉆孔:在弱擠土樁橫截面位置，采用非開挖橫向引孔技術(shù)沿縱向在邊坡一側(cè)向路堤墊層內(nèi)橫向鉆孔，該鉆孔應(yīng)打穿路堤墊層；
步驟五、注漿鋼管插入:橫向鉆孔完成后，立刻插入相應(yīng)管徑的注漿鋼管，注漿鋼管直徑略小于鉆孔直徑，注漿鋼管的中間段設(shè)有花孔；
步驟六、注漿鋼管與鋼筋連接:將外露的路堤注漿鋼管與弱擠土樁外延鋼筋進(jìn)行焊接連接；
步驟七、路堤外部支模:在弱擠土樁頂部支模板；
步驟八、高壓注漿:將注漿鋼管的一端封閉，在另一端進(jìn)行高壓注漿，同一弱擠土樁橫截面位置對(duì)應(yīng)的鋼管同時(shí)注漿，在路基內(nèi)形成漿固墊層承載板；
步驟九、樁頂混凝土澆筑:待壓漿完成后，在弱擠土樁頂現(xiàn)澆一段緩凝混凝土形成混凝土現(xiàn)澆段，并確?，F(xiàn)澆段與漿固墊層承載板成一整體；
步驟十、路堤輕質(zhì)土回填:待混凝土蓋板中凝后，采用輕質(zhì)土對(duì)開挖部位進(jìn)行回填 本發(fā)明具有以下特點(diǎn):
(I)橫向鉆孔并注漿后形成的注漿鋼管橫梁和縱向連續(xù)或間隔均勻的漿固墊層承載板，既可作為橫向承載體將部分路堤荷載傳遞給兩側(cè)的弱擠土樁，還可提高加固區(qū)域土體的承載能力。(2)兩側(cè)的弱擠土樁作為豎向承載體，可將其承受的路堤荷載直接傳遞到深層路基土體中，減少了沉降和側(cè)向位移。(3)采用輕質(zhì)材料對(duì)開挖部位進(jìn)行回填后，可減輕路基荷載，近而減少地基沉降量。


圖1是本發(fā)明已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)的橫斷面 圖2是圖1沿A-A線的已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)剖面 圖3是圖1注漿鋼管結(jié)構(gòu)平面 圖中:1 一氣泡混凝土 ；2—衆(zhòng)固墊層承載板；3—注漿鋼管；4一弱擠土樁；5—路堤填料及墊層；6—混凝土現(xiàn)澆段；7—軟土地基；8—相對(duì)持力層；9一路面結(jié)構(gòu)層；10—注漿管未開孔段；11 一注漿鋼管未開孔段；12—注漿鋼管花孔。
具體實(shí)施例路堤邊坡坡腳土體刨除施工要求、弱擠土樁的設(shè)計(jì)參數(shù)及施工要求、路堤橫向引孔施工要求、氣泡混凝土的設(shè)計(jì)參數(shù)及施工要求、焊接施工要求等，本實(shí)施方式中不再累述，重點(diǎn)闡述本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式。圖1是本發(fā)明已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)的橫斷面圖。圖2是圖1沿A-A線的已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)剖面圖。參照?qǐng)D1、2所示，所需加固的公路為雙向四車道二級(jí)公路，公路橫斷面由浙青路面結(jié)構(gòu)層9、路堤填料及墊層5、軟土地基7、路基相對(duì)持力層8等部分組成。已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)，由弱擠土樁4、漿固墊層承載板2、注漿鋼管3和混凝土現(xiàn)澆段6組成。弱擠土樁4在公路路堤兩側(cè)均勻間隔排列，漿固墊層承載板2和注漿鋼管3穿過路基墊層5并與路堤兩側(cè)對(duì)應(yīng)的弱擠土樁4頂部固定連接為一整體。圖3是圖1注漿鋼管結(jié)構(gòu)平面圖，如圖3所示注漿鋼管3的中間段設(shè)有花孔12，兩端為未開孔段11。漿固墊層承載板2是由注漿鋼管3向路堤墊層5內(nèi)高壓注漿形成；弱擠土樁4的頂部澆筑設(shè)有混凝土現(xiàn)澆段6，該混凝土蓋板與漿固墊層承載板2現(xiàn)澆成一整體。施工前先將距公路中線15000_至路堤坡腳范圍內(nèi)的路堤填料挖除，形成弱擠土樁4的工作平面；再沿路堤縱向按2500_間隔均勻布設(shè)弱擠土樁4的位置，并打設(shè)弱擠土樁4 ;弱擠土樁直徑為600mm，縱向鋼筋采用HRB335的螺紋鋼筋(直徑為16mm)，環(huán)向箍筋采用HPB235的光面鋼筋(鋼筋直徑為8mm);弱擠土樁混凝土等級(jí)為C30。再在已開挖的工作平面內(nèi)通過液壓鑿巖機(jī)在路堤單側(cè)邊坡墊層處橫向引孔，引孔鉆進(jìn)采用直徑為105_的巖芯管；單一弱擠土樁4的橫斷面范圍內(nèi)鉆設(shè)3條引孔，鉆孔中心間距為400臟。鉆孔橫穿路堤墊層5后及時(shí)插入管徑為IOOmm的注漿鋼管3，注漿鋼管3采用45#無縫鋼管，強(qiáng)度等級(jí)為Q235，注漿鋼管3壁厚為5mm，在距鋼管兩端各1500mm的中間段范圍內(nèi)鉆花孔12。
將外露注漿鋼管3與弱擠土樁外延鋼筋焊接連接，并在弱擠土樁的上端部支設(shè)寬為1200mm,高為250mm,長(zhǎng)為1500_的木質(zhì)模板。將注漿鋼管3的一端封閉，通過另一端向路堤墊層5內(nèi)壓漿，漿液先采用水灰比為5:1的高水灰比水泥漿液,再采用水灰比為1:1的中低水灰比水泥漿液進(jìn)行注漿；水泥采用42.5#普通硅酸鹽水泥。注漿完成后將注漿鋼管3的另一端封閉，并封堵開挖面上注漿管周圍土體，防止?jié){液流出。注漿完成后，拆除封堵設(shè)施，在漿液初凝前，在開挖面注漿范圍內(nèi)清理原有填料，使注漿體露出，插入適量縱向鋼筋，聯(lián)合弱擠土樁頂?shù)哪０鍍?nèi)澆筑的混凝土現(xiàn)澆段6，兩者粘結(jié)成一整體形成漿固墊層承載板2 ;混凝土現(xiàn)澆段6的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。待混凝土現(xiàn)澆段6混凝土強(qiáng)度滿足要求后，采用氣泡輕質(zhì)混凝土 I進(jìn)行路堤邊坡回填；氣泡輕質(zhì)混凝土 I的容重不大于6kN/m3，28天強(qiáng)度不小于0.8MPa，水泥采用32.5#普通硅酸鹽水泥，氣泡比例不低于65%。
權(quán)利要求
1.一種已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，由弱擠土樁、漿固墊層承載板、注漿鋼管、混凝土蓋板、輕質(zhì)土組成；弱擠土樁在公路路堤兩側(cè)均勻間隔排列，注漿鋼管穿過路基墊層與兩側(cè)的弱擠土樁頂部預(yù)留鋼筋連接；注漿鋼管的中間段開設(shè)有花孔；漿固墊層承載板是通過注漿鋼管向墊層內(nèi)高壓注漿形成；弱擠土樁頂部的混凝土蓋板與漿固墊層承載板連接成一整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的注漿鋼管與弱擠土樁的外延鋼筋連接，連接方式可采用焊接或綁扎連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的漿固墊層承載板與弱擠土樁頂部的混凝土蓋板整體現(xiàn)澆。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的弱擠土樁可為灌注樁或取土植入預(yù)制樁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的輕質(zhì)土為氣泡混合輕質(zhì)土、泡沫珠混合輕質(zhì)土或EPS顆粒輕質(zhì)土。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)，其特征在于包括以下施工步驟: 步驟一、坡腳土體挖除:按照設(shè)計(jì)弱擠土樁距路堤中心線的距離，將距原路堤邊坡坡腳一定范圍內(nèi)的填料挖除，必要時(shí)進(jìn)行支護(hù)，形成弱擠土樁的工作平面； 步驟二、打樁機(jī)就位:清理現(xiàn)場(chǎng)，并在指定位置布設(shè)打樁機(jī)； 步驟三、弱擠土樁施工:按照規(guī)范要求，在路堤兩側(cè)打設(shè)弱擠土樁，在弱擠土樁的頂部預(yù)留外延鋼筋； 步驟四、路堤墊層內(nèi)橫向鉆孔:在弱擠土樁橫截面位置，采用非開挖橫向引孔技術(shù)沿縱向在邊坡一側(cè)向路堤墊層內(nèi)橫向鉆孔，該鉆孔應(yīng)打穿路堤墊層； 步驟五、注漿鋼管插入:橫向鉆孔完成后，立刻插入相應(yīng)管徑的注漿鋼管，注漿鋼管直徑略小于鉆孔直徑，注漿鋼管的中間段設(shè)有花孔； 步驟六、注漿鋼管與鋼筋連接:將外露的路堤注漿鋼管與弱擠土樁外延鋼筋進(jìn)行焊接連接； 步驟七、路堤外部支模:在弱擠土樁頂部支模板； 步驟八、高壓注漿:將注漿鋼管的一端封閉，在另一端進(jìn)行高壓注漿，同一弱擠土樁橫截面位置對(duì)應(yīng)的鋼管同時(shí)注漿，在路基內(nèi)形成漿固墊層承載板； 步驟九、樁頂混凝土澆筑:待壓漿完成后，在弱擠土樁頂現(xiàn)澆一段緩凝混凝土形成混凝土現(xiàn)澆段，并確?，F(xiàn)澆段與漿固墊層承載板成一整體； 步驟十、路堤輕質(zhì)土回填:待混凝土蓋板中凝后，采用輕質(zhì)土對(duì)開挖部位進(jìn)行回填。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)，由弱擠土樁、漿固墊層承載板、注漿鋼管、混凝土蓋板、輕質(zhì)土組成；弱擠土樁在公路路堤兩側(cè)均勻間隔排列，注漿鋼管穿過路基墊層與兩側(cè)的弱擠土樁頂部預(yù)留鋼筋連接；注漿鋼管的中間段開設(shè)有花孔；漿固墊層承載板是通過注漿鋼管向墊層內(nèi)高壓注漿形成；弱擠土樁頂部的混凝土蓋板與漿固墊層承載板連接成一整體。本發(fā)明既可提高路基的整體性和承載能力，又可降低路堤填料的重量，實(shí)現(xiàn)了在不影響公路正常運(yùn)營(yíng)、不破壞路面結(jié)構(gòu)層的前提下快速控制公路路基沉降的目的。本發(fā)明還公開了一種已通車公路路基沉降控制結(jié)構(gòu)的施工方法。
文檔編號(hào)E01C3/04GK103174074SQ20131009368
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者陳孫貴, 鄭芝偉, 倪松林, 鄭志強(qiáng), 桂智奇, 余賢華, 陳達(dá)健, 汪斌, 陳孫斌, 朱立軍, 童圣潔, 金忠美, 陶慧杰 申請(qǐng)人:浙江鴻安建設(shè)有限公司, 八豐控股集團(tuán)有限公司