一種新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)及施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)原路基邊坡修整為臺階狀，原路基邊坡墊層下設(shè)有高壓旋噴樁，在原路基墊層處采用加壓持續(xù)注漿形成漿固承載板，原路基部分孔腔內(nèi)回灌有細石混凝土或砂漿；采用地基處理樁加固拓寬區(qū)域地基，地基處理樁頂端通鋪排水墊層；排水墊層上部鋪設(shè)有土工布，土工布上置水泥土板，水泥土板中設(shè)置有高強鋼筋網(wǎng)片；拓寬區(qū)域路堤由施工過程中的開挖土及輕質(zhì)填料分層填筑形成。本發(fā)明可增強拓寬區(qū)域兩側(cè)路基土的承載能力和原路基邊坡強度，提高路堤結(jié)構(gòu)的整體性，減少新老路基結(jié)合處由于差異沉降等而誘發(fā)的縱向裂縫產(chǎn)生，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。本發(fā)明還公開了該新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)的施工方法。
【專利說明】一種新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)及施工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可同時提高拓寬區(qū)域新舊路基承載能力和整體性、減少新老路基 結(jié)合處由于差異沉降等而誘發(fā)的縱向裂縫產(chǎn)生的新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)及施工方法。屬于 公路工程領(lǐng)域，適用于舊路改擴建工程中的單側(cè)或雙側(cè)公路拓寬工程，特別適用于軟土地 區(qū)公路改擴建工程。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，公路交通量逐年遞增，一些公路的交通量已接 近飽和交通量。對此，為滿足日益增長的交通需求和社會發(fā)展需要，公路改擴建項目越來越 多，這些項目雖對提高道路等級和改善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有較高的技術(shù)經(jīng)濟價值，但由于舊路路 基沉降變形基本穩(wěn)定，而新路路基的沉降固結(jié)時間較短，加之新路路堤后期的自密沉降量 通常大于舊路路堤，致使新舊路堤易出現(xiàn)差異沉降量過大、路面開裂、局部沉陷等工程質(zhì)量 問題。工程實踐表明，路基加寬的技術(shù)難題主要是減小新老路基之間的差異沉降，并保證新 老路基的有效銜接，避免道路通車后路面出現(xiàn)縱、橫向裂縫等病害。
[0003] 工程中，為加強新舊路面的結(jié)合、控制新舊路基的不均勻沉降，目前通常采用新舊 路堤結(jié)合處開挖臺階、鋪設(shè)土工合成材料加筋層、采用輕質(zhì)材料填筑路堤等工程技術(shù)措施。 其中，新舊路堤結(jié)合處開挖臺階是在舊路路堤填料范圍內(nèi)開挖臺階，該法施工簡單，可在一 定程度上增強新舊路堤結(jié)合處的連接強度；設(shè)置土工合成材料加筋墊層、加筋土路堤是在 新路堤填料范圍內(nèi)鋪設(shè)土工格柵、鋼筋網(wǎng)片等材料，以增強填料的整體性和強度；輕質(zhì)路堤 填筑是采用輕質(zhì)材料作為路堤填料，該法可在很大程度上減輕新填筑路堤的重量，減小新 填路堤對舊路堤基礎(chǔ)的附加應(yīng)力。實踐證明，上述措施在適宜的工程條件下均取得了較好 的加固效果，但仍存一定的不足，如舊路路堤開挖臺階會形成潛在滑動面，在路基下臥層地 質(zhì)條件較差工況下，并不能有效減少新路基的總沉降量和工后沉降量；局部加筋處理對新 舊路堤差異變形的控制效果有限，常常只能延緩裂縫發(fā)展的速率，而不能從根本上阻斷裂 縫；輕質(zhì)路堤填筑費用較高，接觸部位存在明顯接觸面，難以解決路基基礎(chǔ)不均勻固結(jié)引起 的沉降不均勻問題等等。
[0004] 目前，已有在不影響正常通車情況下，通過路堤橫向鉆孔配合輕質(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，進而實現(xiàn)控制后 期沉降的目的。但是方法未能實現(xiàn)對路堤結(jié)構(gòu)的橫向加勁補強，以及上部荷載的深層傳遞， 對差異沉降的控制效果有限。
[0005] 綜上所述，盡管工程中已有一些可用于解決舊路加寬區(qū)域差異沉降問題的措施， 各種措施的組合應(yīng)用對于控制路堤后期差異變形、增強新舊路堤結(jié)合部位的整體性具有積 極意義，但既有措施主要針對新填筑路堤，鮮有涉及舊路路堤承載能力提1?的設(shè)計，對于路 堤填筑高度大、差異沉降控制要求高的路段難以適用。
[0006] 鑒于此,為有效控制新路基工后沉降和總沉降,減少道路拓寬后新老路堤的差異 沉降量，提1?公路路基的整體性，目如亟待發(fā)明一種可有效改善新老路基承載環(huán)境，大幅提 高路堤結(jié)構(gòu)層的整體性和抗裂性能的新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種可有效提高路基承載能力、控制新舊路堤總沉降量和 差異沉降量的新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)。
[0008] 為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案： 一種新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)原路基邊坡修整為臺階狀，原路基 邊坡墊層下設(shè)有高壓旋噴樁，在原路基墊層處采用加壓持續(xù)注漿形成漿固承載板，原路基 部分孔腔內(nèi)回灌有細石混凝土或砂漿；采用地基處理樁加固拓寬區(qū)域地基，地基處理樁頂 端通鋪排水墊層；排水墊層上部鋪設(shè)有土工布，土工布上置水泥土板，水泥土板中設(shè)置有高 強鋼筋網(wǎng)片；拓寬區(qū)域路堤由施工過程中的開挖土及輕質(zhì)填料分層填筑形成。
[0009] 原路基邊坡修整為設(shè)有內(nèi)傾角的臺階狀，臺階的堅直高度和寬度控制在 50(Tl000mm之間，臺階面上設(shè)內(nèi)傾角；從各臺階面或隔級臺階，向下垂直引孔至原路基墊 層底面。
[0010] 排水墊層分兩次攤鋪，可采用級配均勻的粗砂、碎石或清宕渣，上表面鋪設(shè)有土工 布。
[0011] 所述地基處理樁為弱擠土樁，可采用水泥攪拌樁或鉆孔灌注樁，樁頂位于排水墊 層底面下。
[0012] 水泥土板由開挖土與水泥、石灰或固化劑拌合均勻、分層攤鋪壓實而成，內(nèi)置高強 鋼筋網(wǎng)片。
[0013] 輕質(zhì)填料為泡沫珠混合輕質(zhì)土、氣泡混合輕質(zhì)土或EPS顆粒輕質(zhì)土。
[0014] 在不同路堤填料交界處、臺階延伸水平面鋪設(shè)有土工加筋材料，土工加筋材料可 采用無紡?fù)凉げ?、有紡?fù)凉げ肌⑺芰贤凉じ駯?、鋼塑土工格柵或玻璃纖維土工格柵。
[0015] 所述的新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)，主要施工過程如下： 1) 整治施工現(xiàn)場：清平拓寬部分場地，下挖土層至排水墊層設(shè)計底部高度，并鋪設(shè) 1/3至1/2設(shè)計厚度的排水墊層； 2) 原路基邊坡修整：原路基邊坡整治為臺階狀，對臺階上表面設(shè)置2~4%的內(nèi)傾角，自 各級臺階或隔級臺階上表面向下堅直引孔至原路基墊層底面； 3) 高壓旋噴樁施工：進行高壓旋噴樁施工，高壓旋噴樁樁頂面標高與原路堤墊層底面 標1?齊平； 4) 漿固墊層板成形：高壓旋噴樁達到原路堤墊層部位后，降低旋噴管提升速率，或進 暫停拔管持續(xù)注漿，使噴漿與原路基墊層材料充分結(jié)合，形成漿固承載板； 5) 孔腔回填：漿固墊層板壓漿完成后，拔出旋噴管，向孔腔內(nèi)灌入細石混凝土或砂 漿； 6) 地基處理樁施工：在拓寬區(qū)域根據(jù)設(shè)計要求布置樁位，在樁位附近區(qū)域開挖排水墊 層，進行地基處理樁施工，樁頂標高齊平于排水墊層底面； 7) 鋪設(shè)排水墊層：待地基處理樁達到設(shè)計強度后，第二次鋪設(shè)排水墊層，排水墊層外 緣應(yīng)鋪設(shè)至設(shè)計排水溝邊緣，排水墊層上均勻攤鋪土工布； 8) 填筑水泥土板：在土工布上分層填筑水泥土，并內(nèi)置高強鋼筋網(wǎng)片形成加筋水泥土 板； 9) 拓寬路基回填：待水泥土板達到設(shè)計強度后，填筑路基，在不同路堤填料交界處、開 挖臺階延伸水平面處鋪設(shè)土工加筋材料，其中上部路堤采用輕質(zhì)填料填筑； 10) 邊坡防水、路面結(jié)構(gòu)施工：待輕質(zhì)填料達到設(shè)計強度后，輕質(zhì)填料段做防水處理， 并進行上部路面結(jié)構(gòu)施工。
[0016] 本發(fā)明具有以下的特點和有益效果： (1)對老路基、路基墊層和路基下土體通過旋噴注漿和高強材料局部置換等手段進行 前期加固，可起到協(xié)調(diào)舊路堤沉降變形，提高新舊路堤接觸區(qū)域路堤承載能力的目的，減小 因拓寬部分路基施工及原邊坡填筑新路基填料對其產(chǎn)生的影響。
[0017] (2)采用弱擠土樁與加筋水泥土板加固新路路基，可將上部荷載均勻傳至路基下 部持力土層，從而有效控制新填筑路堤的總沉降量和工后沉降量，并且對原路基結(jié)構(gòu)影響 小。
[0018] (3)水泥土板采用現(xiàn)場挖出土方拌合水泥、石灰及固化劑固化而成，其內(nèi)設(shè)置高強 鋼筋網(wǎng)片，既可改善水泥土板的抗彎拉強度和抗裂性能，還可提高路堤填筑材料的利用率； 水泥土板下設(shè)置的排水墊層，可同時起到阻斷運營期地下水上升通道、加速施工期下臥軟 土固結(jié)、協(xié)調(diào)上部變形的作用。
[0019] (4)采用輕質(zhì)填料回填新拓寬路堤的上路堤，可充分利用輕質(zhì)材料重量輕、強度 高、耐久性好的優(yōu)點，改善了路堤填料物理、力學(xué)性能，可不做水穩(wěn)層，節(jié)省造價；只在上部 路基采用輕質(zhì)填料，防止路基自重過小，引起路基上浮。
[0020] 總之，本發(fā)明的特點在于既可提高新老路基的承載力，又可改善結(jié)合部附近結(jié)構(gòu) 層的性能，還可減輕拓寬區(qū)域路堤的重量，實現(xiàn)了多角度控制新舊路基差異變形、防止路面 結(jié)構(gòu)病害的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)斷面圖。
[0022] 圖中：1 一原路基、2-原路基墊層、3-原路面結(jié)構(gòu)層、4一拓寬郃分路面結(jié)構(gòu)層、 5 一回灌體、6-輕質(zhì)填料填筑層、7 -防水層、8-植被種植層、9 一楽固承載板、10 - 1?壓旋 噴樁、11一土工加筋材料、12-拓寬部分普通回填路基、13-水泥土板、14 一排水墊層、15- 高強鋼筋網(wǎng)片、16-土工布、17-排水溝、18-地基處理樁、19 一軟弱土層、20-相對硬土 層。 具體實施例
[0023] 本實施方式中舊路路堤邊坡臺階開挖施工技術(shù)要求，地基處理樁、高壓旋噴樁、輕 質(zhì)氣泡混凝土、細石混凝土的設(shè)計及施工技術(shù)要求，高強鋼筋網(wǎng)片、土工布、土工加筋材料 的鋪設(shè)施工技術(shù)要求，路基邊坡防護、路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計及施工技術(shù)要求等本實施例中不再 累述，重點闡述本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)的實施方式。
[0024] 圖1是本發(fā)明新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)斷面圖。參照圖1所示，新型公路路堤拓寬 結(jié)構(gòu)由回灌體5、輕質(zhì)填料填筑層6、漿固墊層板9、高壓旋噴樁10、土工加筋材料11、拓寬部 分普通回填路基12、水泥土板13、排水墊層14、土工布16、地基處理樁18等組成。
[0025] 清理施工現(xiàn)場，拓寬部分地坪下挖至原路基墊層2下600mm，整平后上部鋪設(shè) 300mm厚排水墊層14,墊層材料采用粗砂，適當壓實，便于機械進場。
[0026] 原路基1邊坡填料修整為臺階狀，臺階的堅向高度和橫向?qū)挾染鶠?000mm，臺階 面上設(shè)3%的內(nèi)傾角；以該臺階面為頂面，向下堅直引孔至旋噴樁底部設(shè)計高程以下500mm ; 引孔的縱向間隔為3000mm，橫向間隔為1000mm (每級臺階面設(shè)置一道)。
[0027] 以堅向引孔為基礎(chǔ)進行高壓旋噴樁10施工，高壓旋噴樁10通過高壓旋噴樁機在 路基圖內(nèi)旋噴而成；高壓旋噴樁10的直徑為600mm，采用二管法高壓旋噴，高壓旋噴樁機壓 力控制在25MPa左右，噴射量60L/min，旋轉(zhuǎn)速度8~10rpm，提升速度100mm/min，并進行一次 復(fù)噴。
[0028] 高壓旋噴樁機旋噴至原路基墊層2的底面高度時，高壓旋噴樁機的壓力加大至 50MPa，并提高水泥漿噴射量、旋轉(zhuǎn)速度，降低提管速度；在原路基墊層2范圍內(nèi)多次復(fù)噴， 使原路基墊層材料與水泥漿充分混合，各臺階旋噴凝結(jié)后形成漿固墊層板9。
[0029] 旋噴結(jié)束后立即拔出旋噴管，并向路堤鉆孔孔腔內(nèi)回填細石混凝土，通過注漿管 自下而上置換出孔腔內(nèi)旋噴溢出廢棄漿液，最終形成回灌體5,細石混凝土的抗壓強度等級 為 C25。
[0030] 在已鋪設(shè)排水墊層14上定位地基處理樁18樁位，除去上部墊層材料，進行地基處 理樁18施工。地基處理樁18采用水泥攪拌樁，地基處理樁18的直徑為500mm，樁的縱橫向 間距均為3000mm，穿透軟弱土層19,樁底部伸入相對硬土層20內(nèi)500mm，樁頂位于排水墊層 14下。樁機為雙軸深層攪拌樁機，采用"四攪四噴"法施工。地基處理樁18符合現(xiàn)行相關(guān) 規(guī)程、規(guī)范之要求。
[0031] 水泥攪拌樁達到設(shè)計強度后修復(fù)排水墊層坑洞，并繼續(xù)填高300mm排水墊層14， 橫向攤鋪至排水17溝的側(cè)面，鋪設(shè)過程中應(yīng)進行震動壓實。
[0032] 排水墊層14鋪設(shè)完成后對墊層表面進行整平處理，隨后在其上鋪設(shè)土工布作為 土工布16 ;土工布采用針刺無紡?fù)凉げ?，?guī)格為300g/m2,具體參數(shù)要求參見表1 ;相鄰?fù)凉?布16間的搭接長度不小于200mm。
[0033] 表1 土工布具體參數(shù)表

【權(quán)利要求】
1. 一種新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)原路基邊坡修整為臺階狀，原路 基邊坡墊層下設(shè)有高壓旋噴樁，在原路基墊層處采用加壓持續(xù)注漿形成漿固承載板，原路 基部分孔腔內(nèi)回灌有細石混凝土或砂漿；采用地基處理樁加固拓寬區(qū)域地基，地基處理樁 頂端通鋪排水墊層；排水墊層上部鋪設(shè)有土工布，土工布上置水泥土板，水泥土板中設(shè)置有 高強鋼筋網(wǎng)片；拓寬區(qū)域路堤由施工過程中的開挖土及輕質(zhì)填料分層填筑形成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)，其特征在于原路基邊坡修整為設(shè) 有內(nèi)傾角的臺階狀，臺階的堅直高度和寬度控制在50(Tl000mm之間；從各臺階面或隔級臺 階，向下垂直引孔至原路基墊層底面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)，其特征在于所述排水墊層分兩次攤 鋪，可采用級配均勻的粗砂、碎石或清宕渣，上表面鋪設(shè)有土工布。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)，其特征在于所述地基處理樁為弱擠 土樁，可采用水泥攪拌樁或鉆孔灌注樁，樁頂位于排水墊層底面下。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)，其特征在于所述水泥土板由開挖土 與水泥、石灰或固化劑拌合均勻、分層攤鋪壓實而成，內(nèi)置高強鋼筋網(wǎng)片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)，其特征在于所述輕質(zhì)填料為泡沫珠 混合輕質(zhì)土、氣泡混合輕質(zhì)土或EPS顆粒輕質(zhì)土。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)，其特征在于不同路堤填料交界處、 臺階延伸水平面鋪設(shè)有土工加筋材料，土工加筋材料可采用無紡?fù)凉げ?、有紡?fù)凉げ肌⑺芰?土工格柵、鋼塑土工格柵或玻璃纖維土工格柵。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1~7所述的新型公路路堤拓寬結(jié)構(gòu)，主要施工過程如下： 1) 整治施工現(xiàn)場：清平拓寬部分場地，下挖土層至排水墊層設(shè)計底部高度，并鋪設(shè) 1/3至1/2設(shè)計厚度的排水墊層； 2) 原路基邊坡修整：原路基邊坡整治為臺階狀，對臺階上表面設(shè)置2~4%的內(nèi)傾角，自 各級臺階或隔級臺階上表面向下堅直引孔至原路基墊層底面； 3) 高壓旋噴樁施工：進行高壓旋噴樁施工，高壓旋噴樁樁頂面標高與原路堤墊層底面 標1?齊平； 4) 漿固墊層板成形：高壓旋噴樁達到原路堤墊層部位后，降低旋噴管提升速率，或進 暫停拔管持續(xù)注漿，使噴漿與原路基墊層材料充分結(jié)合，形成漿固承載板； 5) 孔腔回填：漿固墊層板壓漿完成后，拔出旋噴管，向孔腔內(nèi)灌入細石混凝土或砂 漿； 6) 地基處理樁施工：在拓寬區(qū)域根據(jù)設(shè)計要求布置樁位，在樁位附近區(qū)域開挖排水墊 層，進行地基處理樁施工，樁頂標高齊平于排水墊層底面； 7) 鋪設(shè)排水墊層：待地基處理樁達到設(shè)計強度后，第二次鋪設(shè)排水墊層，排水墊層外 緣應(yīng)鋪設(shè)至設(shè)計排水溝邊緣，排水墊層上均勻攤鋪土工布； 8) 填筑水泥土板：在土工布上分層填筑水泥土，并內(nèi)置高強鋼筋網(wǎng)片形成加筋水泥土 板； 9) 拓寬路基回填：待水泥土板達到設(shè)計強度后，填筑路基，在不同路堤填料交界處、開 挖臺階延伸水平面處鋪設(shè)土工加筋材料，其中上部路堤采用輕質(zhì)填料填筑； 10) 邊坡防水、路面結(jié)構(gòu)施工：待輕質(zhì)填料達到設(shè)計強度后，輕質(zhì)填料段做防水處理， 并進行上部路面結(jié)構(gòu)施工。
【文檔編號】E01C3/04GK104278608SQ201310281073
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】孫瑋, 何相之, 黃小衛(wèi), 陳偉泰, 劉慶懷, 董正軍, 寧永紅, 武仁玉, 宋勤 申請人:杭州華水市政工程有限公司