CN103774514A - 一种预制管桩路堤结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预制管桩路堤结构，主要由预制管桩、竖向排水管、浅层固化板、薄钢筋混凝土连续板、碎石层、气泡混凝土抗碾压层、混凝土保护层、宕渣层、路面结构组成；预制管桩穿透软土层，并伸入相对持力层；预制管桩焊接端板外设置焊缝保护装置；预制管桩顶部周围设置浅层固化板；浅层固化板上设置薄钢筋混凝土连续板；预制管桩桩顶嵌入薄钢筋混凝土连续板内；在薄钢筋混凝土连续板及浅层固化板中预埋有竖向排水管道，竖向排水管道下端外包反滤土工布，与薄钢筋混凝土连续板上的碎石层贯通；在碎石层上依次设置有气泡混凝土抗碾压层，宕渣层及路面结构。本发明的预制管桩路堤结构承载力高，不均匀沉降小，结构整体稳定性高，施工方便。

Description

一种预制管桩路堤结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种预制管桩路堤结构及其施工方法，属于路基工程领域，该结构具有提高路基承载力、增强路基稳定性的优点，适用于软土地区公路铁路、市政道路中的路基处理工程。

背景技术

近年来随着长三角经济的迅速持续发展，交通流量迅猛增长，为了使通行能力适应国民经济和社会发展的需要，公路修建规模日益增大。由于长三角地区位于我国沿海，沿海地区由泥沙淤积而成，存在较为广泛的软土层，它具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的特点，路基结构常年在上部车辆荷载作用下易产生较为明显的路基沉降，影响正常使用。

日常生活中，往往会出现新造道路没使用几个月便出现路面凹陷、裂缝甚至塌陷的情况，这都是路基发生不均匀沉降所产生的。大量实际工程表明，当路基发生不均匀沉降导致路基结构发生变形，从而影响路基结构的稳定性，其上部的路堤结构性能也会随之发生改变，进而影响路面行车安全，造成安全隐患。

目前对于软土地区应对上述问题的主要措施有换填法、注浆法和排水固结法等。换填法是将软弱土层清除并清底，然后回填土并压实。该方法虽然可对软弱土层的承载力得到一定程度的提升且施工方便，但由于换填法最大有效处理深度不超过5m，因此极大的限制了换填法的适用范围。注浆法是利用注浆管对所需加固的软土区域灌入适量的水泥浆，通过固化软弱土层来提高路基的承载能力；但注浆法以加固浅层软土为主，对软土层较深的区域很难将水泥浆灌入较深软土层进行注浆固化提升承载力，同时对于注浆压力的控制不当易导致注浆不均匀，从而导致路面出现波浪。

综上所述，虽然现有路堤结构处理措施在适宜的工程条件下能取得较好的使用效果，但仍存在需要改进之处。鉴于此，根据目前工程实际的需要，亟需发明一种承载力高，不均匀沉降小，结构整体稳定性高，施工方便，环境影响小的预制管桩路堤结构。

发明内容

本发明的目的在于完善现有路堤结构存在的不足之处，提高预制管桩接桩的施工效率及连接强度，同时避免路堤填筑及压实初期导致桩顶盖板脱离而影响其承载性能；提供了一种预制管桩路堤结构。

为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种预制管桩路堤结构，其特征在于，主要由预制管桩、竖向排水管、浅层固化板、薄钢筋混凝土连续板、碎石层、气泡混凝土抗碾压层、混凝土保护层、宕渣层、路面结构组成；预制管桩穿透软土层，并伸入相对持力层；预制管桩焊接端板外设置焊缝保护装置；预制管桩顶部周围设置浅层固化板；浅层固化板上设置薄钢筋混凝土连续板；预制管桩桩顶嵌入薄钢筋混凝土连续板内；在薄钢筋混凝土连续板及浅层固化板中预埋有竖向排水管道，竖向排水管道下端外包反滤土工布，与薄钢筋混凝土连续板上的碎石层贯通；在碎石层上依次设置有气泡混凝土抗碾压层，宕渣层及路面结构。

本发明在管桩接桩部位设置焊缝保护装置，可有效保护焊接部位的完整性及焊缝质量；采用竖向排水管道，减少了地基沉降，保证了路堤结构的整体稳定。

进一步地，所述焊缝保护装置由环形耐磨橡胶及钢绞线组成，环形耐磨橡胶通过钢绞线绑扎固定于预制管桩的焊接部位外周。钢绞线可采用直径为8mm的镀锌钢绞线。

所述预制管桩底部伸入相对持力层1000mm~2000mm，桩间距为2500mm~3500mm。预制管桩可采用桩径Φ400mm，壁厚90mm的预制管桩。

浅层固化板设置在薄钢筋混凝土连续板以下，由水泥土浇筑而成，水泥土拌制宜采用强度等级42.5以上的普通硅酸盐水泥，水泥掺入比取10%~25%。

薄钢筋混凝土连续板为钢筋混凝土整体现浇板，预制管桩桩顶嵌入薄钢筋混凝土连续板50mm~100mm。

所述竖向排水管道贯穿浅层固化板及薄钢筋混凝土连续板。竖向排水管道可采用PVC管或PE管，竖向排水管管径为75mm~110mm，竖向排水管下端连接地下土部分外包反滤土工布。

上述预制管桩路堤结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

1）施工前准备：根据设计图纸，处理施工场地，测定桩基轴线及标高，根据轴线放出桩位线；

2）预制管桩打桩：打桩机就位，进行打桩试验后，对准桩位保证垂直稳定，向下打桩；

3）管桩接桩：预制管桩接桩焊接接桩时，将环形耐磨橡胶套于预制管桩外围，通过钢绞线绑扎固定，待焊接接桩工序完成后将环形耐磨橡胶翻起，包裹整个焊接部位后，用钢绞线将环形耐磨橡胶继续进行绑扎固定；

4）设置竖向排水管道：根据设计要求，确定竖向排水管道的直径及长度，并对竖向排水管道底端外包反滤土工布，预埋于浅层固化板及薄钢筋混凝土连续板中；

5）铺设浅层固化板：待预制管桩打设完毕后，采用机械开挖及人工开挖相结合的方式，下挖路基填土至桩顶以下设计标高处；将挖出的所需固化的素土去除土中杂物并进行晾晒，土壤干燥后使用土壤固化剂、石灰、水泥按比例搅拌进行固化处理，分层回填至桩顶以下设计标高处；

6）薄钢筋连续板施工：待浅层固化板具有一定强度后，在预制管桩桩顶及浅层固化板上浇筑薄钢筋混凝土连续板，预制管桩桩顶嵌入薄钢筋混凝土连续板；

7）铺设碎石层：待薄钢筋混凝土连续板达到设计强度后，拆除模板，铺设碎石垫层；

8）铺设气泡混凝土抗碾压层：碎石垫层铺设完成后，在铺设气泡混凝土抗碾压层前，在碎石层顶部预先铺设一层反滤土工布，待气泡混凝土抗碾压层铺设完毕后，回包一段反滤土工布；回包反滤土工布外侧浇筑混凝土保护层进行保护；气泡混凝土抗碾压层通过气泡机将发泡剂充分发泡，并将泡沫与普通硅酸盐水泥均匀混合；

9）铺设宕渣层：气泡混凝土抗碾压层铺设完成后，铺设宕渣层；

10）路面结构施工：根据设计要求进行路面结构施工。

本发明具有以下特点和有益效果：

（1）本发明设置气泡混凝土抗碾压层，采用气泡混凝土实现了轻质路堤，减轻了上部荷载，防止桩顶薄钢筋混凝土连续板应力集中压碎。

（2）本发明设置有焊缝保护装置，确保桩与桩焊接后焊缝位置减少外界影响，保证焊缝质量。

（3）浅层固化板能有效对桩顶周围土壤进行固化，能有效承受桩顶部薄钢筋混凝土连续板向下传递的力。

（4）薄钢筋混凝土连续板及浅层固化板中预埋竖向排水管道，连通地下土壤层与碎石层，能在施工期排出地下水，防止产生过大的工后沉降。

（5）竖向排水管下端外包反滤土工布，有效防止泥土堵塞排水管而影响排水效果。

附图说明

图1是本发明预制管桩路堤结构的立面图；

图2是图1沿A-A线剖面图；

图3是预制管桩接头部位细部示意图。

图中：1-预制管桩，2-软土层，3-相对持力层，4-焊缝保护装置，5-竖向排水管，6-反滤土工布，7-浅层固化板，8-薄钢筋混凝土连续板，9-碎石层，10-反滤土工布，11-气泡混凝土抗碾压层，12-混凝土保护层，13-宕渣层，14-路面结构。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明做进一步详细说明，以下实施例是对本发明的解释并不局限于以下实施例。

图1是本发明预制管桩路堤结构的立面图，图2是图1沿A-A线剖面图。参照图1~2所示，预制管桩路堤结构主要由预制管桩1、竖向排水管5、浅层固化板7、薄钢筋混凝土连续板8、碎石层9、反滤土工布10、气泡混凝土抗碾压层11、混凝土保护层12、宕渣层13、路面结构14等部分组成。

预制管桩1采用桩径Φ400mm，壁厚90mm的预制管桩，预制管桩穿透软弱底基层，打入持力层1000mm~2000mm，桩间距为2500mm~3500mm。预制管桩1的具体施工要求符合现行规范。

焊缝保护装置4由环形耐磨橡胶及钢绞线组成，钢绞线可采用直径为8mm的镀锌钢绞线。焊接接桩工序前将环形耐磨橡胶套于预制管桩外围后用钢绞线绑扎固定，随后进行焊接接桩工序。焊接接桩工序完成后将环形耐磨橡胶向上翻起，包裹整个焊接部位后，用钢绞线将环形耐磨橡胶继续进行绑扎固定。

浅层固化板7由水泥土铺筑而成。通过机械开挖及人工开挖相结合的方式，将土壤挖至桩顶以下设计标高处；挖出的土壤进行晾晒，去除杂质，用于水泥土拌制。水泥土拌制固化剂宜采用强度级42.5以上的普通硅酸盐水泥，水泥掺入比取10%~25%。浅层固化板7厚度为2000mm，位于薄钢筋混凝土连续板7以下。

薄钢筋混凝土连续板8为钢筋混凝土整体现浇板，混凝土强度等级为C30，薄钢筋混凝土连续板8板厚1000mm，纵向钢筋采用HRB335直径16mm的螺纹钢筋，横向钢筋采用HRB335直径12mm的螺纹钢筋。

竖向排水管5可采用PVC管或PE管，竖向排水管5管径为75mm~110mm，管长大于3000mm，竖向排水管下端连接地下土部分外包反滤土工布6，竖向排水管5在浇筑浅层固化板7工序之前进行预埋。

预制管桩路堤结构的施工过程包括：

1）施工前准备：根据设计图纸，处理施工场地，测定桩基轴线及标高，根据轴线放出桩位线。

2）预制管桩1打桩：打桩机就位，进行打桩试验后，对准桩位保证垂直稳定，向下打桩。

3）管桩接桩1外设置焊缝保护装置4：预制管桩1接桩焊接接桩时，将环形耐磨橡胶套于预制管桩外围，通过钢绞线绑扎固定，待焊接接桩工序完成后将环形耐磨橡胶翻起，包裹整个焊接部位后，用钢绞线将环形耐磨橡胶继续进行绑扎固定。

4）设置竖向排水管道5：根据设计要求，确定竖向排水管道5的直径及长度，并对竖向排水管道5底端外包反滤土工布6，预埋于浅层固化板7及薄钢筋混凝土连续板8中。

5）铺设浅层固化板7：待预制管桩1打设完毕后，采用机械开挖及人工开挖相结合的方式，下挖路基填土至桩顶以下设计标高处。将挖出的所需固化的素土去除土中杂物并进行晾晒，土壤干燥后使用土壤固化剂、石灰、水泥按比例搅拌进行固化处理，分层回填至桩顶以下设计标高处。

6）薄钢筋连续板8施工：待浅层固化板7具有一定强度后，在预制管桩1桩顶及浅层固化板7上浇筑薄钢筋混凝土连续板8，预制管桩1桩顶嵌入薄钢筋混凝土连续板8。

7）铺设碎石层：待薄钢筋混凝土连续板8达到设计强度后，拆除模板，铺设碎石垫层9。

8）铺设气泡混凝土抗碾压层11：碎石垫层9铺设完成后，在铺设气泡混凝土抗碾压层11前，在碎石层9顶部预先铺设一层反滤土工布10，待气泡混凝土抗碾压层11铺设完毕后，回包一段反滤土工布10。回包反滤土工布10外侧浇筑混凝土保护层12进行保护。气泡混凝土抗碾压层11通过气泡机将发泡剂充分发泡，并将泡沫与普通硅酸盐水泥均匀混合。

9）铺设宕渣层13：气泡混凝土抗碾压层11铺设完成后，铺设宕渣层13。

10）路面结构14：根据设计要求进行路面结构14施工。

Claims (6)

1.一种预制管桩路堤结构，其特征在于，主要由预制管桩、竖向排水管、浅层固化板、薄钢筋混凝土连续板、碎石层、气泡混凝土抗碾压层、混凝土保护层、宕渣层、路面结构组成；预制管桩穿透软土层，并伸入相对持力层；预制管桩焊接端板外设置焊缝保护装置；预制管桩顶部周围设置浅层固化板；浅层固化板上设置薄钢筋混凝土连续板；预制管桩桩顶嵌入薄钢筋混凝土连续板内；在薄钢筋混凝土连续板及浅层固化板中预埋有竖向排水管道，竖向排水管道下端外包反滤土工布，与薄钢筋混凝土连续板上的碎石层贯通；在碎石层上依次设置有气泡混凝土抗碾压层，宕渣层及路面结构。

2.根据权利要求1所述的预制管桩路堤结构，其特征在于所述焊缝保护装置由环形耐磨橡胶及钢绞线组成，环形耐磨橡胶通过钢绞线绑扎固定于预制管桩的焊接部位外周。

3.根据权利要求1所述的预制管桩路堤结构，其特征在于所述预制管桩底部伸入相对持力层1000mm~2000mm，桩间距为2500mm~3500mm。

4.根据权利要求1所述的预制管桩路堤结构，其特征在于所述薄钢筋混凝土连续板为钢筋混凝土整体现浇板，预制管桩桩顶嵌入薄钢筋混凝土连续板50mm~100mm。

5.根据权利要求1所述的预制管桩路堤结构，其特征在于所述竖向排水管道贯穿浅层固化板及薄钢筋混凝土连续板，竖向排水管可采用PVC管或PE管。

6.权利要求1~5任一权利要求所述预制管桩路堤结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

1）施工前准备：根据设计图纸，处理施工场地，测定桩基轴线及标高，根据轴线放出桩位线；

2）预制管桩打桩：打桩机就位，进行打桩试验后，对准桩位保证垂直稳定，向下打桩；

3）管桩接桩：预制管桩接桩焊接接桩时，将环形耐磨橡胶套于预制管桩外围，通过钢绞线绑扎固定，待焊接接桩工序完成后将环形耐磨橡胶翻起，包裹整个焊接部位后，用钢绞线将环形耐磨橡胶继续进行绑扎固定；

4）设置竖向排水管道：根据设计要求，确定竖向排水管道的直径及长度，并对竖向排水管道底端外包反滤土工布，预埋于浅层固化板及薄钢筋混凝土连续板中；

5）铺设浅层固化板：待预制管桩打设完毕后，采用机械开挖及人工开挖相结合的方式，下挖路基填土至桩顶以下设计标高处；将挖出的所需固化的素土去除土中杂物并进行晾晒，土壤干燥后使用土壤固化剂、石灰、水泥按比例搅拌进行固化处理，分层回填至桩顶以下设计标高处；

6）薄钢筋连续板施工：待浅层固化板具有一定强度后，在预制管桩桩顶及浅层固化板上浇筑薄钢筋混凝土连续板，预制管桩桩顶嵌入薄钢筋混凝土连续板；

7）铺设碎石层：待薄钢筋混凝土连续板达到设计强度后，拆除模板，铺设碎石垫层；

8）铺设气泡混凝土抗碾压层：碎石垫层铺设完成后，在铺设气泡混凝土抗碾压层前，在碎石层顶部预先铺设一层反滤土工布，待气泡混凝土抗碾压层铺设完毕后，回包一段反滤土工布；回包反滤土工布外侧浇筑混凝土保护层进行保护；气泡混凝土抗碾压层通过气泡机将发泡剂充分发泡，并将泡沫与普通硅酸盐水泥均匀混合；

9）铺设宕渣层：气泡混凝土抗碾压层铺设完成后，铺设宕渣层；

10）路面结构施工：根据设计要求进行路面结构施工。

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