CN103556551B - 加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构，包括从上到下的路堤、硬壳层、软土层和硬土层，所述路堤开有若干桩孔，每个桩孔从路堤穿过硬壳层、软土层贯穿至硬土层，桩孔有两段为大直径段，第一个大直径段从路堤下端开始向下延伸一定深度，第二个大直径段位于桩底端的硬土层中；以地平面为分界线，分界线以上桩孔内为中粗砂，分界线以下桩孔内为凝固的水泥浆或水泥砂浆。本发明还公开了加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构的施工方法。本发明在出现病害的公路软基中设置哑铃形钻孔桩，与桩间土形成复合地基，从而增强路基稳定性、减少路基沉降。

Description

加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构的施工方法

技术领域

本发明涉及出现过大沉降或裂缝等病害的既有公路路堤下软基处理技术，具体涉及一种加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构的施工方法。

背景技术

由于不均匀沉降、路基稳定性差等原因，软黏土地基上的公路通车后路面开裂的现象较为普遍。为保证行车质量，需要对既有公路路堤下的软土地基进行加固。采用CFG桩、管桩、搅拌桩加固对路基路面破坏太大，不能采用；为减少对路基路面的破坏，通常采用注浆、高压旋喷桩等进行加固的施工方法。工程实践表明，在软黏土地基中，现有施工方法注浆属于劈裂注浆，无论是钢花管注浆还是袖阀管注浆，均难以形成桩体，加固效果难以保证，且挤土效应显著。高压旋喷桩施工时喷射压力高达25MPa以上，对地基土扰动非常严重，经常导致裂缝和位移，且返浆量大，易污染路面。

发明内容

本发明为了克服以上现有技术施工方法存在的不足，提供了

一种加固出现病害的路堤下软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构的施工方法，它在出现病害的公路软基中设置哑铃形钻孔桩，与桩间土形成复合地基，从而增强路基稳定性、减少路基沉降。哑铃形钻孔桩有两段为大直径段，第一个大直径段从路堤下端开始向下延伸一定深度，第二个大直径段位于桩底端的硬土层中；以地平面为分界线，分界线以上桩孔内为中粗砂，分界线以下桩孔内为凝固的水泥或凝固的水泥砂。

本发明的技术方案适用于加固路堤软基开有穿过硬壳层、软土层贯穿至硬土层的哑铃形钻孔桩复合地基结构，是一种加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构的施工方法，该施工方法，包括以下步骤：

(1)、地质钻机的地质钻头下钻出现病害的路堤，地质钻头后面跟进套管护壁，钻穿路堤之后地质钻头停止；

(2)、上提地质钻机的地质钻头，更换为可扩缩钻头；

(3)、可扩缩钻头在收缩后下放到孔底，向桩孔内注满设计密度的泥浆进行护壁，地质钻机下压和旋转，通过硬壳层的反作用力和可扩缩钻头旋转的离心力，将可扩缩钻头扩张开，可扩缩钻头向下钻出桩孔第一个大直径段，第一个大直径段的直径为可扩缩钻头的最大宽度，当第一个大直径段到达设定深度H1，停止可扩缩钻头；

(4)、上提可扩缩钻头，可扩缩钻头在自重和上部桩孔小直径段的约束力作用下收缩，将可扩缩钻头上提到地面，然后更换为地质钻头；

(5)、下放到孔底后，钻孔至硬土层；

(6)、上提地质钻机的地质钻头，更换为可扩缩钻头；

(7)、可扩缩钻头在收缩后下放到孔底，地质钻机下压和旋转，通过硬土层的反作用力和可扩缩钻头旋转的离心力，将可扩缩钻头扩张开，可扩缩钻头向下钻出桩孔第二个大直径段，第二个大直径段的直径为可扩缩钻头的最大宽度，当第二个大直径段到达设定深度H2，停止可扩缩钻头，此时桩孔总深度为设定深度L；

(8)、上提可扩缩钻头，可扩缩钻头在自重和上部桩孔小直径段的约束力作用下收缩，将可扩缩钻头上提到地面；

(9)将注浆管插入孔底，利用注浆管自下而上灌注水泥浆或水泥砂浆直至设定的高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆或水泥砂浆的过程中的泥浆上浮流出路堤面；

(10)、待水泥浆或水泥砂浆凝固后形成哑铃形桩，抽回套管，向桩孔内密实回填中粗砂至路床顶面。

本发明所述的加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特征还在于：

所述地质钻头的直径为110-150mm，可扩缩钻头的最大直径为300-500mm，设定深度H1为400-800mm，设定深度H2为400-800mm。

所述可扩缩钻头包括钻杆连接头、4个铰钉和4个扩缩杆，4个扩缩杆通过4个铰钉相互铰接，形成平行四边形结构，位于最上端的铰钉设置在钻杆连接头上，下方2个扩缩杆的下面设有钻齿，钻杆连接头设有限制扩缩杆打开角度的限位部。

所述哑铃形桩孔大直径段的直径为300-500mm，桩孔小直径段的直径为110-150mm，两个大直径段的深度为400-800mm。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

(1)本发明技术适用于出现过大沉降或裂缝等病害的路堤下软基的加固，利用地质钻机、可扩缩钻头在出现病害的路堤的软土地基中打桩孔，在路堤、路面中的钻孔直径为110-150mm，施工桩时对路基路面破坏小；

(2)在路堤中钻孔时采用套管跟进法进行护壁，避免了对路堤土的浸泡；

(3)桩孔采用钻具回钻成孔，相对高压旋喷桩利用高压流体冲切成孔而言，本发明的成孔直径更容易保证、对地基没有挤土效应；

(4)哑铃形桩上端直径大，哑铃形桩两端桩净间距小，利于路堤中形成土拱，从而利于将路堤荷载转移到哑铃形桩顶，减小桩间土的荷载，利于减少地基沉降、提高路基稳定性；

(5)哑铃形桩下端直径大，充分利用桩底端硬土层承载力高的特点，利于提高桩的端承力；

(6)经过合理设计，桩直径两端大、中间小能满足既有路堤加固要求，因此把桩中间直径设计的比较小，能够降低钻孔费用，节约桩身材料，工程造价低；

(7)钻孔过程中，路堤部分钻孔采用套管跟进法护壁，地基部分钻孔采用在桩孔内注满设计密度的泥浆进行护壁，避免塌孔或缩孔。

附图说明

图1是本发明的加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构剖面图。

图2是为可扩缩钻头示意图。

图中：1：路堤、2：软土层、3：哑铃形桩、4：硬土层、5：钻杆连接头、6：铰钉、7：限位部、8：扩缩杆、9：钻齿、10：硬壳层、11：中粗砂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示的加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构，包括从上到下的路堤1、硬壳层10、软土层2和硬土层4，路堤1开有若干桩孔(桩孔的横向个数根据不同的路堤确定，哑铃形桩3桩孔的纵向个数根据出现病害路堤的长度确定，桩孔之间的间距根据地基的受力情况确定)，每个哑铃形桩3桩孔从路堤1穿过硬壳层10、软土层2贯穿至硬土层4，桩孔有两段为大直径段，第一个大直径段从路堤1下端开始向下延伸一定深度，第二个大直径段位于桩底端的硬土层中；以地平面为分界线，分界线以上桩孔内为中粗砂11，分界线以下桩孔内为凝固的水泥浆或水泥砂浆。

所述哑铃形桩桩孔大直径段的直径为300-500mm，桩孔小直径段的直径为110-150mm，两个大直径段的深度为400-800mm。

上述的加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构的施工方法，包括以下步骤：

(1)、地质钻机的地质钻头下钻出现病害的路堤1，地质钻头后面跟进套管护壁，钻穿路堤1之后地质钻头停止；

(2)、上提地质钻机的地质钻头，更换为可扩缩钻头；

(3)、可扩缩钻头在收缩后下放到孔底，向桩孔内注满设计密度的泥浆进行护壁，地质钻机下压和旋转，通过硬壳层10的反作用力和可扩缩钻头旋转的离心力，将可扩缩钻头扩张开，可扩缩钻头向下钻出桩孔第一个大直径段，第一个大直径段的直径为可扩缩钻头的最大宽度，当第一个大直径段到达设定深度H1(721mm)，停止可扩缩钻头；

(4)、上提可扩缩钻头，可扩缩钻头在自重和上部桩孔小直径段的约束力作用下收缩，将可扩缩钻头上提到地面，然后更换为地质钻头；

(5)、下放到孔底后，钻孔至硬土层；

(6)、上提地质钻机的地质钻头，更换为可扩缩钻头；

(7)、可扩缩钻头在收缩后下放到孔底，地质钻机下压和旋转，通过硬土层4的反作用力和可扩缩钻头旋转的离心力，将可扩缩钻头扩张开，可扩缩钻头向下钻出桩孔第二个大直径段，第二个大直径段的直径为可扩缩钻头的最大宽度，当第二个大直径段到达设定深度H2，停止可扩缩钻头，此时桩孔总深度为设定深度L(15.6m)；

(8)、上提可扩缩钻头，可扩缩钻头在自重和上部桩孔小直径段的约束力作用下收缩，将可扩缩钻头上提到地面；

(9)将注浆管插入孔底，利用注浆管自下而上灌注水泥浆或水泥砂浆直至设定的高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆或水泥砂浆的过程泥浆上浮流出路堤面；

(10)、待水泥浆或水泥砂浆凝固后形成哑铃形桩3，抽回套管，向桩孔内密实回填中粗砂11至路床顶面。

地质钻头的直径为130mm，可扩缩钻头的最大直径为450mm，设定深度H1为721mm，设定深度H2为500mm。

如图2所示，可扩缩钻头包括钻杆连接头5、4个铰钉6和4个扩缩杆8，4个扩缩杆8通过4个铰钉6相互铰接，形成平行四边形结构，位于最上端的铰钉6设置在钻杆连接头5上，下方2个扩缩杆8的下面设有钻齿9，钻杆连接头5设有限制扩缩杆8打开角度的限位部7。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构的施工方法，该方法适用于加固路堤软基开有穿过硬壳层、软土层贯穿至硬土层的哑铃形钻孔桩复合地基结构，其特征在于：该施工方法包括以下步骤：

(1)、地质钻机的地质钻头下钻出现病害的路堤，地质钻头后面跟进套管护壁，钻穿路堤之后地质钻头停止；

(2)、上提地质钻机的地质钻头，更换为可扩缩钻头；

(3)、可扩缩钻头在收缩后下放到孔底，向桩孔内注满设计密度的泥浆进行护壁，地质钻机下压和旋转，通过硬壳层的反作用力和可扩缩钻头旋转的离心力，将可扩缩钻头扩张开，可扩缩钻头向下钻出桩孔第一个大直径段，第一个大直径段的直径为可扩缩钻头的最大宽度，当第一个大直径段到达设定深度H1，停止可扩缩钻头；

(4)、上提可扩缩钻头，可扩缩钻头在自重和上部桩孔小直径段的约束力作用下收缩，将可扩缩钻头上提到地面，然后更换为地质钻头；

(5)、下放到孔底后，钻孔至硬土层；

(6)、上提地质钻机的地质钻头，更换为可扩缩钻头；

(7)、可扩缩钻头在收缩后下放到孔底，地质钻机下压和旋转，通过硬土层的反作用力和可扩缩钻头旋转的离心力，将可扩缩钻头扩张开，可扩缩钻头向下钻出桩孔第二个大直径段，第二个大直径段的直径为可扩缩钻头的最大宽度，当第二个大直径段到达设定深度H2，停止可扩缩钻头，此时桩孔总深度为设定深度L；

(8)、上提可扩缩钻头，可扩缩钻头在自重和上部桩孔小直径段的约束力作用下收缩，将可扩缩钻头上提到地面；

(9)将注浆管插入孔底，利用注浆管自下而上灌注水泥浆或水泥砂浆直至设定的高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆或水泥砂浆的过程中护壁的泥浆上浮流出路堤面；

(10)、待水泥浆或水泥砂浆凝固后形成哑铃形桩，抽回套管，向桩孔内密实回填中粗砂至路床顶面。

2.根据权利要求1所述的加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特征在于：所述地质钻头的直径为110-150mm，可扩缩钻头的最大直径为300-500mm，设定深度H1为400-800mm，设定深度H2为400-800mm。

3.根据权利要求1所述的加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特征在于：所述可扩缩钻头包括钻杆连接头、4个铰钉和4个扩缩杆，4个扩缩杆通过4个铰钉相互铰接，形成平行四边形结构，位于最上端的铰钉设置在钻杆连接头上，下方2个扩缩杆的下面设有钻齿，钻杆连接头设有限制扩缩杆打开角度的限位部。

4.根据权利要求1所述的加固路堤软基的哑铃形钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特征在于：所述哑铃形桩桩孔大直径段的直径为300-500mm，桩孔小直径段的直径为110-150mm，两个大直径段的深度为400-800mm。