加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)，包括從上到下的路堤、硬殼層、軟土層和硬土層，所述路堤開有若干樁孔，每個樁孔從路堤穿過硬殼層、軟土層貫穿至硬土層，樁孔從路堤下端開始向下的一定深度直徑比上下直徑大。以地平面為分界線，分界線以上樁孔內(nèi)為中粗砂，分界線以下樁孔內(nèi)為凝固的水泥漿或水泥砂漿。本發(fā)明還公開了加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)的施工方法。本發(fā)明在出現(xiàn)病害的公路軟基中設(shè)置釘形鉆孔樁，與樁間土形成復合地基，從而增強路基穩(wěn)定性、減少路基沉降。
【專利說明】加固路堤軟基的釘形鉆孔粧復合地基結(jié)構(gòu)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及出現(xiàn)過大沉降或裂縫等病害的既有公路路堤下軟基處理技術(shù)，具體涉 及一種加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于不均勻沉降、路基穩(wěn)定性差等原因，軟黏土地基上的公路通車后路面開裂的 現(xiàn)象較為普遍。為保證行車質(zhì)量，需要對既有公路路堤下的軟土地基進行加固。采用CFG 樁、管樁、攪拌樁加固對路基路面破壞太大，不能采用；為減少對路基路面的破壞，通常采用 注漿、高壓旋噴樁等進行加固。工程實踐表明，在軟黏土地基中，注漿屬于劈裂注漿，無論是 鋼花管注漿還是袖閥管注漿，均難以形成樁體，加固效果難以保證，且擠土效應顯著。高壓 旋噴樁施工時噴射壓力高達25MPa以上，對地基土擾動非常嚴重，經(jīng)常導致裂縫和位移，且 返漿量大，易污染路面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種加固出現(xiàn)病害的路堤下軟 基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)，在出現(xiàn)病害的公路軟基中設(shè)置釘形鉆孔樁，與樁間土形成 復合地基，從而增強路基穩(wěn)定性、減少路基沉降。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于提供加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)的施工方 法。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):本加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基 結(jié)構(gòu)，包括從上到下的路堤、硬殼層、軟土層和硬土層，所述路堤開有若干樁孔，每個樁孔從 路堤穿過硬殼層、軟土層貫穿至硬土層，樁孔從路堤下端開始向下的一定深度直徑比上下 直徑大；以地平面為分界線，分界線以上樁孔內(nèi)為中粗砂，分界線以下樁孔內(nèi)為凝固的水泥 漿或水泥砂漿。
[0006]所述樁孔大直徑段的直徑為300-500mm，樁孔小直徑段的直徑為110_150mm，樁孔 大直徑段的深度為400-800mm。
[0007]當路堤的地基較軟，使用一定時間之后便會產(chǎn)生路面沉降和路面開裂，此時可以 采用本發(fā)明的施工方法進行維修:
[0008]一種加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟:
[0009](I)、地質(zhì)鉆機的地質(zhì)鉆頭下鉆出現(xiàn)病害的路堤，地質(zhì)鉆頭后面跟進套管護壁，鉆 穿路堤之后地質(zhì)鉆頭停止；
[0010](2)、上提地質(zhì)鉆機的地質(zhì)鉆頭，更換為可擴縮鉆頭；
[0011](3)、可擴縮鉆頭在收縮后下放到孔底，向樁孔內(nèi)注滿設(shè)計密度的泥漿進行護壁， 地質(zhì)鉆機下壓和旋轉(zhuǎn)，通過硬殼層的反作用力和可擴縮鉆頭旋轉(zhuǎn)的離心力，將可擴縮鉆頭 擴張開，可擴縮鉆頭向下鉆出樁孔大直徑段，樁孔大直徑段的直徑為可擴縮鉆頭的最大寬 度，當樁孔大直徑段到達設(shè)定深度H，停止可擴縮鉆頭；[0012](4)、上提可擴縮鉆頭，可擴縮鉆頭在自重和上部樁孔小直徑段的約束力作用下收 縮，將可擴縮鉆頭上提到地面，然后更換為地質(zhì)鉆頭；
[0013](5)、下放到孔底后，鉆孔至硬土層；
[0014](6)、當樁孔總深度為設(shè)定深度L，將地質(zhì)鉆頭上提到地面；
[0015](7)、將注漿管插入孔底，利用注漿管自下而上灌注水泥漿或水泥砂漿直至設(shè)定的 高度，泥漿密度低，在灌注水泥漿或水泥砂漿的過程中泥漿上浮流出路堤面；
[0016](8)、待水泥漿或水泥砂漿凝固后形成釘形樁，抽回套管，向樁孔內(nèi)密實回填中粗 砂至路床頂面。
[0017]所述地質(zhì)鉆頭的直徑為110-150mm,可擴縮鉆頭的最大直徑為300-500mm,設(shè)定深 度 H 為 400-800mm。
[0018]所述可擴縮鉆頭包括鉆桿連接頭、4個鉸釘和4個擴縮桿，4個擴縮桿通過4個鉸 釘相互鉸接，形成平行四邊形結(jié)構(gòu)，位于最上端的鉸釘設(shè)置在鉆桿連接頭上，下方2個擴縮 桿的下面設(shè)有鉆齒，鉆桿連接頭設(shè)有限制擴縮桿打開角度的限位部。
[0019]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點:
[0020](I)本發(fā)明技術(shù)適用于出現(xiàn)過大沉降或裂縫等病害的路堤下軟基的加固，利用地 質(zhì)鉆機、可擴縮鉆頭在出現(xiàn)病害的路堤的軟土地基中打粧孔，在路堤、路面中的鉆孔直徑為 110-150mm，對路基路面破壞?。?br> [0021](2)在路堤中鉆孔時采用套管跟進法進行護壁，避免了對路堤土的浸泡；
[0022](3)樁孔采用鉆具回鉆成孔，相對高壓旋噴樁利用高壓流體沖切成孔而言，本發(fā)明 的成孔直徑更容易保證、對地基沒有擠土效應；
[0023](4)釘形樁上部直徑大，釘形樁上部樁凈間距小，利于路堤中形成土拱，從而利于 將路堤荷載轉(zhuǎn)移到釘形粧頂，減小粧間土的荷載，利于減少地基沉降、提聞路基穩(wěn)定性；
[0024](5)經(jīng)過合理設(shè)計，樁直徑上大下小能滿足既有路堤加固要求，因此把釘形樁下部 直徑設(shè)計的比較小，能夠降低鉆孔費用，節(jié)約樁身材料，工程造價低；
[0025](6)鉆孔過程中，路堤部分鉆孔采用套管跟進法護壁，地基部分鉆孔采用在樁孔內(nèi) 注滿設(shè)計密度的泥漿進行護壁，避免塌孔或縮孔。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0027]圖2是為可擴縮鉆頭示意圖。
[0028]圖中:1:路堤、2:軟土層、3:釘形樁、4:硬土層、5:鉆桿連接頭、6:鉸釘、7:限位 部、8:擴縮桿、9:鉆齒、10:硬殼層、11:中粗砂。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0030]如圖1所示的加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)，包括從上到下的路堤1、 硬殼層10、軟土層2和硬土層4，路堤I開有若干樁孔(樁孔的橫向個數(shù)根據(jù)不同的路堤確 定，樁孔的縱向個數(shù)根據(jù)出現(xiàn)病害路堤的長度確定，樁孔之間的間距根據(jù)地基的受力情況 確定)，每個樁孔從路堤I穿過硬殼層10、軟土層2貫穿至硬土層4，樁孔從路堤I下端開始向下的一定深度直徑比上下直徑大。以地平面為分界線，分界線以上樁孔內(nèi)為中粗砂11，分 界線以下樁孔內(nèi)為凝固的水泥或凝固的水泥砂。
[0031]樁孔大直徑段的直徑為450mm，樁孔小直徑段的直徑為130mm，樁孔大直徑段的深 度為600mm。
[0032]上述的加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟:
[0033](I)、地質(zhì)鉆機的地質(zhì)鉆頭下鉆出現(xiàn)病害的路堤1，地質(zhì)鉆頭后面跟進套管護壁，鉆 穿路堤I之后地質(zhì)鉆頭停止；
[0034](2)、上提地質(zhì)鉆機的地質(zhì)鉆頭，更換為可擴縮鉆頭；
[0035](3)、可擴縮鉆頭在收縮后下放到孔底，向樁孔內(nèi)注滿設(shè)計密度的泥漿進行護壁， 地質(zhì)鉆機下壓和旋轉(zhuǎn)，通過硬殼層10的反作用力和可擴縮鉆頭旋轉(zhuǎn)的離心力，將可擴縮鉆 頭擴張開，可擴縮鉆頭向下鉆出樁孔大直徑段，樁孔大直徑段的直徑為可擴縮鉆頭的最大 寬度，當樁孔大直徑段到達設(shè)定深度H (600_)，停止可擴縮鉆頭；
[0036](4)、上提可擴縮鉆頭，可擴縮鉆頭在自重和上部樁孔小直徑段的約束力作用下收 縮，將可擴縮鉆頭上提到地面，然后更換為地質(zhì)鉆頭；
[0037](5)、下放到孔底后，鉆孔至硬土層；
[0038](6)、當樁孔總深度為設(shè)定深度L (15.3m)，將地質(zhì)鉆頭上提到地面；
[0039](7)、將注漿管插入孔底，利用注漿管自下而上灌注水泥漿或水泥砂漿直至設(shè)定的 高度，泥漿密度低，在灌注水泥漿或水泥砂漿的過程泥漿上浮流出路堤面；
[0040](8)、待水泥漿或水泥砂漿凝固后形成釘形樁3，抽回套管，向樁孔內(nèi)密實回填中粗 砂11至路床頂面。
[0041]地質(zhì)鉆頭的直徑為130mm,可擴縮鉆頭的最大直徑為450mm,設(shè)定深度H為600mm。
[0042]如圖2所示，可擴縮鉆頭包括鉆桿連接頭5、4個鉸釘6和4個擴縮桿8，4個擴縮 桿8通過4個鉸釘6相互鉸接，形成平行四邊形結(jié)構(gòu)，位于最上端的鉸釘6設(shè)置在鉆桿連接 頭5上，下方2個擴縮桿8的下面設(shè)有鉆齒9，鉆桿連接頭5設(shè)有限制擴縮桿8打開角度的 限位部7。
[0043]上述【具體實施方式】為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不能對本發(fā)明進行限定，其他的任 何未背離本發(fā)明的技術(shù)方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護 范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括從上到下的路堤、硬 殼層、軟土層和硬土層，所述路堤開有若干樁孔，每個樁孔從路堤穿過硬殼層、軟土層貫穿 至硬土層，樁孔從路堤下端開始向下的一定深度直徑比上下直徑大；以地平面為分界線，分 界線以上樁孔內(nèi)為中粗砂，分界線以下樁孔內(nèi)為凝固的水泥漿或水泥砂漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)，其特征在于:所 述樁孔大直徑段的直徑為300-500mm，樁孔小直徑段的直徑為110_150mm，樁孔大直徑段的 深度為 400-800mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)的施工方法，其特 征在于:包括以下步驟:(1)、地質(zhì)鉆機的地質(zhì)鉆頭下鉆出現(xiàn)病害的路堤，地質(zhì)鉆頭后面跟進套管護壁，鉆穿路 堤之后地質(zhì)鉆頭停止；(2)、上提地質(zhì)鉆機的地質(zhì)鉆頭，更換為可擴縮鉆頭；(3)、可擴縮鉆頭在收縮后下放到孔底，向樁孔內(nèi)注滿設(shè)計密度的泥漿進行護壁，地質(zhì) 鉆機下壓和旋轉(zhuǎn)，通過硬殼層的反作用力和可擴縮鉆頭旋轉(zhuǎn)的離心力，將可擴縮鉆頭擴張 開，可擴縮鉆頭向下鉆出樁孔大直徑段，樁孔大直徑段的直徑為可擴縮鉆頭的最大寬度，當 樁孔大直徑段到達設(shè)定深度H，停止可擴縮鉆頭；(4)、上提可擴縮鉆頭，可擴縮鉆頭在自重和上部樁孔小直徑段的約束力作用下收縮， 將可擴縮鉆頭上提到地面，然后更換為地質(zhì)鉆頭；(5)、下放到孔底后，鉆孔至硬土層；(6)、當樁孔總深度為設(shè)定深度L，將地質(zhì)鉆頭上提到地面；(7)、將注漿管插入孔底，利用注漿管自下而上灌注水泥漿或水泥砂漿直至設(shè)定的高 度，泥漿密度低，在灌注水泥漿或水泥砂漿的過程中泥漿上浮流出路堤面；(8)、待水泥漿或水泥砂漿凝固后形成釘形樁，抽回套管，向樁孔內(nèi)密實回填中粗砂至 路床頂面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)的施工方法，其特 征在于:所述地質(zhì)鉆頭的直徑為110-150mm,可擴縮鉆頭的最大直徑為300-500mm,設(shè)定深 度 H 為 400-800mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加固路堤軟基的釘形鉆孔樁復合地基結(jié)構(gòu)的施工方法，其特 征在于:所述可擴縮鉆頭包括鉆桿連接頭、4個鉸釘和4個擴縮桿，4個擴縮桿通過4個鉸釘 相互鉸接，形成平行四邊形結(jié)構(gòu)，位于最上端的鉸釘設(shè)置在鉆桿連接頭上，下方2個擴縮桿 的下面設(shè)有鉆齒，鉆桿連接頭設(shè)有限制擴縮桿打開角度的限位部。
【文檔編號】E02D5/48GK103556555SQ201310470457
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】劉吉福, 楊粵黔, 安關(guān)峰, 劉添俊, 張洪彬 申請人:廣州市市政集團有限公司