專(zhuān)利名稱(chēng)：現(xiàn)役高等級(jí)公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木和交通工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及現(xiàn)役高等級(jí)公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)高速公路建設(shè)飛速發(fā)展，而我國(guó)大部分高速公路位于東部沿海地區(qū)，在沿海地區(qū)修建高速公路，存在大量軟土地基處理的問(wèn)題。在軟土地區(qū)修建高速公路，需要解決路基的不均勻沉降問(wèn)題，特別在橋頭位置尤為重要。我國(guó)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D30-2004)規(guī)定一般路段的工后沉降小于30cm，橋頭過(guò)渡段的工后沉降小于20cm，橋頭段的工后沉降小于10cm。高速公路對(duì)地基要求甚高，建成后必須達(dá)到“快速、安全、經(jīng)濟(jì)、舒適”的服務(wù)目的。如果路面坎坷不平，就會(huì)影響行車(chē)的舒適性，阻礙行車(chē)的快速，而且路面低凹處或橋頭高差引起跳車(chē)而產(chǎn)生的沖擊力，會(huì)使路面不平整進(jìn)一步加劇，構(gòu)成惡性循環(huán)，進(jìn)而影響行車(chē)安全以及造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。由于設(shè)計(jì)、施工對(duì)軟土地基加固處理方法的不當(dāng)，目前已有較多已通車(chē)的高速公路由于差異沉降導(dǎo)致了不同程度的變形病害，主要有以下兩類(lèi)(1) 一般路段的差異沉降，主要是由于不同路段地質(zhì)情況的突變，或者不同路段采取了差異較大的地基處理方法，使得兩相鄰路段地基的剛度不同，從而導(dǎo)致地基處理方法弱、地質(zhì)條件差的路段沉降大，而其他路段沉降小，從而產(chǎn)生沉降差。(2)結(jié)構(gòu)物過(guò)渡段的差異沉降，主要是由于結(jié)構(gòu)物、過(guò)渡段和一般路段地基處理方法不同引起，特別是橋頭跳車(chē)問(wèn)題是目前國(guó)內(nèi)公路較常見(jiàn)的道路病害，而且隨著我國(guó)公路的發(fā)展這個(gè)問(wèn)題越來(lái)越突出。橋頭出現(xiàn)破壞，接縫下沉，路面損壞，出現(xiàn)了不同程度的錯(cuò)臺(tái)，這些錯(cuò)臺(tái)輕的使車(chē)輛通過(guò)時(shí)產(chǎn)生跳動(dòng)和沖擊，從而對(duì)橋梁和路面造成附加沖擊荷載，并使司乘人員感到不適；嚴(yán)重的則使通過(guò)的車(chē)輛大幅度減速，有的甚至造成行車(chē)事故，從而影響了公路的正常運(yùn)營(yíng)，受到公路界的廣泛關(guān)注。本發(fā)明之前，處理高速公路橋頭跳車(chē)或一般路段工后差異沉降常用的方法是在橋頭產(chǎn)生沉降的路段攤鋪一層路面材料，使路面與橋臺(tái)的標(biāo)高一致。但該方法的缺點(diǎn)為攤鋪的材料容重較大，作為荷載施加在路堤上，在軟土地基中產(chǎn)生了新的附加應(yīng)力，又引起地基新的壓縮變形，從而產(chǎn)生新的固結(jié)沉降，在使用一段時(shí)間后又產(chǎn)生新的差異沉降。倘若繼續(xù)采用攤鋪材料的方法解決該差異沉降，新攤鋪的材料又作為荷載產(chǎn)生附加應(yīng)力，引起進(jìn)一步的沉降，形成一個(gè)惡性循環(huán)，無(wú)法終止。對(duì)此，高速公路的營(yíng)運(yùn)養(yǎng)護(hù)單位尚無(wú)良好的對(duì)策，只能被動(dòng)的進(jìn)行加鋪和修補(bǔ)工作。要從根本上解決既有高速公路沉降病害的問(wèn)題，必須對(duì)路堤下的軟弱土地基進(jìn)行重新加固處理，但由于高速公路在產(chǎn)生差異沉降路段的路堤填土一般都較高，若要將路堤填土全部開(kāi)挖后再加固地基，工程量非常大，且施工周期長(zhǎng)，影響車(chē)輛通行。傳統(tǒng)的樁基復(fù)合地基技術(shù)加固軟土地基效果較好，如預(yù)應(yīng)力管樁、CFG樁、PCC樁、水泥土攪拌樁、碎石樁等，但傳統(tǒng)樁基的直徑較大，一般都在50cm以上，施工時(shí)需要在地基中形成與樁徑相等的粧孔，若用于加固現(xiàn)役聞等級(jí)路堤的軟土地基，將破壞原有路面和路堤結(jié)構(gòu)，使聞等級(jí)路堤結(jié)構(gòu)需要重新施工，增加了工程造價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，提供一種施工快捷、施工時(shí)不影響高速公路正常通車(chē)且對(duì)路面結(jié)構(gòu)損壞很小的現(xiàn)役高等級(jí)公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法。本發(fā)明現(xiàn)役 高等級(jí)公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法，包括以下技術(shù)步驟
(I)將待加固路段進(jìn)行分區(qū)，一般將左半幅路面分成左、右兩個(gè)區(qū)域(分別定義為第一分區(qū)和第二分區(qū))，右半幅路面也分成左、右兩個(gè)區(qū)域(分別定義為第三分區(qū)和第四分區(qū))。(2)將第一分區(qū)進(jìn)行施工圍擋，第一分區(qū)作為施工區(qū)域，其余分區(qū)可繼續(xù)通車(chē)。(3)在施工區(qū)域布置鉆孔位置，鉆孔可布置呈梅花形或方形。鉆孔布置后，在路面上做好標(biāo)記。為保證加固效果，使加固范圍最大，最邊緣的鉆孔應(yīng)盡量靠近路面邊緣。(4)在所布置的鉆孔位置進(jìn)行鉆孔，鉆孔依次穿透路面層、基層、路堤填土和軟弱土層，一直達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)深度。樁長(zhǎng)宜穿透軟弱土層到達(dá)性質(zhì)較好的土層，在沉降計(jì)算滿(mǎn)足要求的基礎(chǔ)上，也可不穿透軟土層。(5)鉆孔的同時(shí)，在施工場(chǎng)地調(diào)配好水泥漿液。水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為32. 5的普通硅酸鹽水泥，要求新鮮無(wú)結(jié)塊。一般泥漿水灰比為I :1 I :1. 5。漿液從配制好到開(kāi)始注漿使用不宜超過(guò)I小時(shí)，使用時(shí)濾去硬塊、砂石等，以免堵塞管路。(6)將鉆桿提出，向鉆孔中下放高壓射漿管，射漿管下放到鉆孔孔底。將射漿管通過(guò)泥漿泵和高壓管路與調(diào)配好的水泥漿液連通。(7)通過(guò)射漿管向鉆孔內(nèi)噴射高壓水泥漿液，邊旋轉(zhuǎn)邊上拔，直到到達(dá)軟土層頂面停止射漿，拔出射漿管，從而在地基中形成高強(qiáng)水泥土樁。射漿時(shí)，可通過(guò)調(diào)整射漿壓力和射漿時(shí)間形成變直徑樁。(8)繼續(xù)在鉆孔中填入水泥砂漿，使路堤填土中的孔洞被砂漿填滿(mǎn)至路面結(jié)構(gòu)層
。(9)繼續(xù)用浙青面層材料填滿(mǎn)路面結(jié)構(gòu)層范圍內(nèi)的鉆孔。(10)待第一分區(qū)施工完畢后，將施工圍擋拆除，并分別在其他分區(qū)設(shè)置施工圍擋，重復(fù)步驟(3) (9)，直到整個(gè)道路完成施工。所述鉆孔的直徑在8cnTl0cm,高強(qiáng)水泥土樁直徑在60cnTl00cm,鉆孔直徑遠(yuǎn)小于所形成的高強(qiáng)水泥土樁的直徑。所述射漿管可設(shè)置成多孔道，同時(shí)噴射水泥漿液、氣和水，破壞土體，提高射漿深度和成樁質(zhì)量。所述高強(qiáng)水泥土樁可采用一次射漿或多次射漿成樁。所述鉆孔中心距與待加固區(qū)域高強(qiáng)水泥土樁的設(shè)計(jì)樁間距相等。所述高強(qiáng)水泥土樁加固樁間距在I. 5^2. 0m。所述高強(qiáng)水泥土樁樁長(zhǎng)可根據(jù)沉降控制要求采用不同的長(zhǎng)度。所述射漿管端部設(shè)置多個(gè)射漿口。
所述高強(qiáng)水泥土樁為高壓射漿破壞土體結(jié)構(gòu)后固化形成的強(qiáng)度較高的樁基礎(chǔ)。所述高強(qiáng)水泥土樁在加固深度內(nèi)直徑可變，可形成T形樁、擴(kuò)底形樁、多段變徑樁等樁型。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于
(I)對(duì)于已通車(chē)高速公路，本發(fā)明采用的施工方法將路面分區(qū)施工，在一個(gè)區(qū)域施工時(shí)，其他區(qū)域可正常通車(chē)，施工期間不需要全部封閉高速公路，克服了將路堤大開(kāi)挖重新施工影響通車(chē)的缺陷。(2)由于鉆孔孔徑很小，因此鉆孔對(duì)路面結(jié)構(gòu)層損傷較小，施工后只需采用浙青層修補(bǔ)鉆孔即可，不需要重新再做路面結(jié)構(gòu)層，因此大大降低了成本。(3)通過(guò)高壓射漿形成樁徑較大的樁體，地基軟土強(qiáng)度得到提高，樁體起到了支托路堤重量的作用，大大減小了路基的工后沉降。 ( 4 )與在路面攤鋪浙青面層的方法相比，本發(fā)明方法沒(méi)有增加路堤重量，不會(huì)由于路堤自重的增加而產(chǎn)生新的附加應(yīng)力，從根本上解決了已有高速公路軟基沉降控制問(wèn)題。(5)鉆孔在路堤填土段采用水泥砂漿回填，水泥砂漿凝固后形成一種微型樁，加固了路堤填土，減小了路堤填土本身的壓縮量。同時(shí)，也具有很好的防滲效果，防止水分進(jìn)入路堤。(6)高強(qiáng)水泥土樁通過(guò)變直徑工藝，增大了樁基側(cè)壁的摩阻力或端部支承力，從而大大提高了樁基承載力，起到了很到的地基支托加固效果。本發(fā)明施工工序簡(jiǎn)明，操作方便、經(jīng)濟(jì)高效、實(shí)施效果好。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果還將在具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步描述。


圖I——本發(fā)明路堤橫斷面示意圖 圖2——本發(fā)明施工分區(qū)和鉆孔布置平面示意圖 圖3——本發(fā)明變直徑T形樁示意圖 圖4——本發(fā)明變直徑擴(kuò)底形樁示意圖 圖5——本發(fā)明變直徑多段變徑樁示意圖
圖中1為路面層；2為路堤填土 ；3為軟土地基；4為持力層；5為浙青面層；6為水泥砂楽· ；7為聞強(qiáng)水泥土粧；8為中央分隔帶；9為左幅路面；10為右幅路面；11為鉆孔位置；12為第一施工分區(qū)；13為第二施工分區(qū)；14為第三施工分區(qū)；15為第四施工分區(qū)。
具體實(shí)施例方式如圖f圖2所示，原高速公路路堤填土(2)在軟土地基(3)之上，由于路堤填土
(2)和路面層(I)的自重作用，使軟土地基(3)產(chǎn)生較大的沉降量，若不采取加固處理的措施，將產(chǎn)生嚴(yán)重病害，影響高速公路行車(chē)舒適性和安全性。本發(fā)明現(xiàn)役高等級(jí)公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法，包括以下技術(shù)步驟
I、選取工后差異沉降較大的路段作為待加固路段。將待加固路段進(jìn)行分區(qū)，一般將左幅路面(9)分成左、右兩個(gè)區(qū)域，分別定義為第一施工分區(qū)(12)和第二施工分區(qū)(13);右半幅路面(10)也分成左、右兩個(gè)區(qū)域，分別定義為第三施工分區(qū)(14)和第四施工分區(qū)(15)。中央分隔帶(8)保持不變。施工分區(qū)可以視現(xiàn)場(chǎng)情況和車(chē)流量大小，采用其他方式。例如當(dāng)車(chē)流量較小時(shí)，可以只分兩個(gè)區(qū)域，即將左幅路面(9)作為第一個(gè)施工區(qū)域，右幅路面(10)作為第二個(gè)施工區(qū)域，在左幅路面(9)施工時(shí)，采用右幅路面(10)雙向通車(chē)；在右幅路面
(10)施工時(shí)，采用左幅路面(9)雙向通車(chē)。當(dāng)需加固路段里程較長(zhǎng)時(shí)，還可以在道路行車(chē)方向再細(xì)分多個(gè)區(qū)域施工。2、將第一個(gè)施工分區(qū)進(jìn)行施工圍擋，第一個(gè)分區(qū)作為施工區(qū)域，其余分區(qū)可繼續(xù)通車(chē)。這樣不影響高速公路的通車(chē)。3、在施工區(qū)域內(nèi)布置鉆孔位置(11)，鉆孔位置(11)可布置呈梅花形或方形，鉆孔位置(11)以布滿(mǎn)整個(gè)施工區(qū)域?yàn)橐?，鉆孔的直徑在IOcm左右。所述鉆孔中心距與待加固區(qū)域樁的設(shè)計(jì)樁間距相等。 4、在所布置的鉆孔位置(11)進(jìn)行鉆孔，鉆孔依次穿透路面層(I )、路堤填土(2)和 軟土地基(3)，一直達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)深度。設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)一般以到達(dá)持力層(4)為宜，也可在沉降計(jì)算滿(mǎn)足要求的基礎(chǔ)上，不到達(dá)持力層(4)。設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)可以不等長(zhǎng)，在沉降控制需嚴(yán)格的路段，樁長(zhǎng)設(shè)置可較長(zhǎng)。在路堤中心的附加應(yīng)力較大，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)可比路堤邊緣長(zhǎng)。鉆機(jī)鉆孔旋轉(zhuǎn)速度為20r/min。5、鉆孔的同時(shí)，在施工場(chǎng)地調(diào)配好水泥漿液。水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為32. 5的普通硅酸鹽水泥，要求新鮮無(wú)結(jié)塊。一般泥漿水灰比為I :1 I :1. 5。漿液從配制好到開(kāi)始注漿使用不宜超過(guò)I小時(shí)，使用時(shí)濾去硬塊、砂石等，以免堵塞管路。6、將鉆桿提出，向鉆孔中下放高壓射漿管，射漿管下放到鉆孔孔底。將射漿管通過(guò)泥漿泵和高壓管路與調(diào)配好的水泥漿液連通。7、通過(guò)射漿管向鉆孔內(nèi)噴射高壓水泥漿液，水泥漿液應(yīng)在噴注前一小時(shí)內(nèi)攪拌，在插入射漿管前先檢查高壓水噴射情況，各處密封圈是否封閉，并作高壓射水試驗(yàn)，合格后方可噴射漿液，高壓水泥漿或高壓水的壓力應(yīng)大于20MPa。當(dāng)射漿口達(dá)到設(shè)計(jì)高程噴注開(kāi)始時(shí)先送高壓水，再送漿液和壓縮空氣，在底部先變轉(zhuǎn)動(dòng)射漿管邊噴射lmin，噴射注漿參數(shù)達(dá)到規(guī)定值后邊旋轉(zhuǎn)邊提升，以防射漿管扭斷，提升速度為20cm/min。中間發(fā)生故障時(shí)應(yīng)停止提升和射噴，以防樁體中斷，同時(shí)立即進(jìn)行檢查和排除故障，后開(kāi)始噴射注漿的孔段要與前段搭接10cm，防止固結(jié)體脫節(jié)。噴射直到到達(dá)軟土地基(3)頂面結(jié)束，從而在地基中形成高強(qiáng)度水泥土樁(7)。所述高強(qiáng)度水泥土樁(7)必要時(shí)可在原孔位采用冒漿回灌或第二次注衆(zhòng)等措施。高強(qiáng)度水泥土樁(7)直徑在60cm、70cm、80cm、90cm或100cm,樁間距在I. 5m、
I.6m、I. 7m、I. 8m、I. 9m 或 2. Om08、繼續(xù)在鉆孔中填入水泥砂漿(6 )，使路堤填土( 2 )中的孔洞被水泥砂漿(6 )填滿(mǎn)至路面層(I)底面。水泥砂漿(6)凝固后，在路堤填土(2)形成了小直徑的微型樁，同樣起到了加固路堤填土( 6 )，減小路堤填土( 6 )壓縮量的作用。9、繼續(xù)用浙青面層(5)材料填滿(mǎn)路面層(I)范圍內(nèi)的鉆孔。一般高速公路浙青面層(5)厚度在20cm左右，用浙青面層(5)填充鉆孔頂面，較好的與柔性路面結(jié)合，保證了行車(chē)的舒適性。10、待第一分區(qū)施工完畢后，將施工圍擋拆除，這是第一分區(qū)就可以繼續(xù)通車(chē)。接著并分別在其他分區(qū)設(shè)置施工圍擋，重復(fù)步驟:Γ7，直到整個(gè)道路完成施工。
本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 以具體實(shí)施方式
為限，而是由權(quán)利要求加以限定。
權(quán)利要求
1.現(xiàn)役高等級(jí)公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法，包括以下步驟 (1)將待加固路段進(jìn)行分區(qū)； (2)將一分區(qū)進(jìn)行施工圍擋，作為施工區(qū)域，其余分區(qū)繼續(xù)通車(chē)； 其特征在于還包括以下技術(shù)步驟 (3)在施工區(qū)域布置鉆孔位置，鉆孔分布可布置呈梅花形或方形，最邊緣的鉆孔靠近路面邊緣； (4)在所布置的鉆孔位置進(jìn)行鉆孔，鉆孔依次穿透路面層、基層、路堤填土和軟弱土層，一直達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)深度，在沉降計(jì)算滿(mǎn)足要求的基礎(chǔ)上，也可不穿透軟土層； (5)鉆孔的同時(shí)，在施工場(chǎng)地調(diào)配好水泥漿液，水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為32.5的普通硅酸鹽水泥，要求新鮮無(wú)結(jié)塊，泥漿水灰比為I :1 I :1. 5 ;漿液從配制好到開(kāi)始注漿使用不宜超過(guò)I小時(shí)，使用時(shí)濾去硬塊、砂石等，以免堵塞管路； (6)將鉆桿提出，向鉆孔中下放高壓射漿管，射漿管下放到鉆孔孔底，將射漿管通過(guò)泥漿泵和高壓管路與調(diào)配好的水泥漿液連通； (7)通過(guò)射漿管向鉆孔內(nèi)噴射高壓水泥漿液，邊旋轉(zhuǎn)邊上拔，直到到達(dá)軟土層頂面停止射漿，拔出射漿管，從而在地基中形成高強(qiáng)水泥土樁；射漿時(shí)，可通過(guò)調(diào)整射漿壓力和射漿時(shí)間形成變直徑樁； (8)繼續(xù)在鉆孔中填入水泥砂漿，使路堤填土中的孔洞被砂漿填滿(mǎn)至路面結(jié)構(gòu)層底面； (9)用浙青面層材料填滿(mǎn)路面結(jié)構(gòu)層范圍內(nèi)的鉆孔； (10)待第一分區(qū)施工完畢后，將施工圍擋拆除，并分別在其他分區(qū)設(shè)置施工圍擋，重復(fù)步驟(3) (9)，直到整個(gè)道路完成施工。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的現(xiàn)役高等級(jí)公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法，其技術(shù)特征在于鉆孔的直徑在8到IOcm,樁直徑在60cnTl00cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的現(xiàn)役高等級(jí)公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法，其技術(shù)特征在于高強(qiáng)水泥土樁在加固深度內(nèi)直徑可變，可形成T形樁、擴(kuò)底形樁、多段變徑樁的樁型。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了現(xiàn)役高等級(jí)公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法，包括以下技術(shù)步驟將待加固路段進(jìn)行分區(qū)；將第一個(gè)分區(qū)進(jìn)行施工圍擋；布置鉆孔位置；進(jìn)行鉆孔到設(shè)計(jì)深度；通過(guò)射漿管向鉆孔內(nèi)噴射高壓水泥漿液，邊旋轉(zhuǎn)邊上拔，直到到達(dá)軟土層頂面，形成直徑可變的高強(qiáng)度水泥土樁；在鉆孔中填入水泥砂漿，使路堤填土中的孔洞被砂漿填滿(mǎn)至路面結(jié)構(gòu)層底面；用瀝青面層材料填滿(mǎn)路面結(jié)構(gòu)層范圍內(nèi)的鉆孔；重復(fù)步驟上述步驟，直到整個(gè)道路完成施工。本發(fā)明施工時(shí)可正常通車(chē)；鉆孔對(duì)路面結(jié)構(gòu)層損傷較??；樁體起到了支托路堤重量的作用，大大減小了路基的工后沉降。本發(fā)明施工工序簡(jiǎn)明，操作方便、經(jīng)濟(jì)高效、實(shí)施效果好。
文檔編號(hào)E01C3/04GK102926303SQ20121047618
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者李平, 丁選明, 劉漢龍, 孔綱強(qiáng) 申請(qǐng)人:河海大學(xué), 南京河?？萍加邢薰?br>