CN103835203B - 一种深厚软基后顶升轻质路堤结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深厚软基后顶升轻质路堤结构，在软弱土层上设有对浅层地表土进行固化处理形成的浅层固化板，浅层固化板上依次铺设有分隔层和砂垫层；在砂垫层上部设置后顶升系统，所述系统包括液压顶升底板、液压千斤顶和液压顶升顶板；在液压顶升底板与液压顶升顶板的外侧对称设置可伸缩的土工隔板；土工隔板外侧填筑碎石填料，填料内设置后注浆花管；千斤顶顶升完成后，通过后注浆花管向碎石填充料内压浆；千斤顶取出后在土工隔板之间填充轻质填料。本发明实现了在不影响公路正常运营、不破坏路面结构层的前提下快速协调公路差异变形、防止路面病害、延长养护周期的目的。本发明还公开了一种深厚软基后顶升轻质路堤结构的施工方法。

Description

一种深厚软基后顶升轻质路堤结构的施工方法

技术领域

本发明涉及一种深厚软基后顶升轻质路堤结构及施工方法，属于公路工程领域，适用于工后沉降量大、差异沉降明显的道路工程变形控制结构，尤其适用于深厚软土地区含结构物路段、不同地基处理方式衔接段、地质条件复杂路段的路堤结构设计。

背景技术

我国沿海诸省、长江三角洲、珠江三角洲地区的地基土中通常存在一定厚度的软土，它通常具有含水率高、压缩性大、渗透性低、灵敏度高等特点，建造在软土地基上的高等级公路易出现累计沉降量大、差异沉降明显等问题，严重影响道路的通行质量和养护费用，甚至会对道路的行车安全产生不利影响。

对此，为提高软土地基的承载能力、控制道路的工后沉降变形量，目前工程中通常采用排水固结法或复合地基对含深厚软基的路段进行处理，也取得了较好的加固效果，但各加固方法均存一定不足，如排水固结法加固路基的后期沉降变形量通常较大、复合地基的有效加固深度有限且处理费用高、不同地基处理路段衔接处的差异沉降明显，导致路段的沉降变形异常问题累见不鲜。

在路堤结构设计过程中，为降低路堤结构的重量，一些工程中采用轻质填土材料（如气泡混凝土、EPS轻质土或粉煤灰等）替代普通回填土填筑路堤。这一措施虽可有效降低路堤填筑在路基中引起的附加应力，但由于不同地基加固的机理不同，加之上部车辆荷载的累积，亦会引起路堤的沉降变形量过大、变形不均匀的问题。

为降低工后沉降过大对道路寿命、性能的影响，目前，建造于软土地基上的路基工程常采用过渡性路面、设置搭板、调整地基处理方式等措施。过渡性路面是在道路施工过程中，通过加铺路面结构材料的方式，控制道路后期的沉降变形量和标高；搭板是在结构物与路段之间设置的连接板，用以协调两部分的差异变形；调整地基处理方式通常是采用复合地基与排水固结法相结合、调整桩体长度、改变桩体密度等方式，但考虑到工后沉降问题的复杂性和不确定性，在设计时虽已采取了一些有针对性的病害防治措施，但一些路段在投入运营后一段时间内，仍然会发生软基沉降异常现象，甚至会出现路堤失稳的情况。

综上所述，尽管路基工程中已有一些处治软土路基沉降异常问题的方法，各处理措施、方法在适宜的工程条件下取得了良好的加固效果，但大多施工工序较为复杂繁琐，一些路段在后期仍会出现沉降异常的问题。

鉴于此，为有效控制路堤的工后沉降对道路结构的影响，减小路面结构病害，目前亟需发明一种可协调路面结构差异变形、控制路面结构高程、提高道路行车舒适性的新型深厚软基后顶升轻质路堤结构及施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可在不影响公路正常运营、不破坏路面结构层的前提下，能动态控制道路差异变形量、调整路面结构标高的新型深厚软基后顶升轻质路堤结构及施工方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种深厚软基后顶升轻质路堤结构，其特征在于在软弱土层上设有对浅层地表土进行固化处理形成的浅层固化板，浅层固化板上依次铺设有分隔层和砂垫层；在砂垫层上部设置后顶升系统，所述系统包括液压顶升底板、液压千斤顶和液压顶升顶板；在液压顶升底板与液压顶升顶板的外侧对称设置可伸缩的土工隔板；土工隔板外侧填筑碎石填料，填料内设置后注浆花管；千斤顶顶升完成后，通过后注浆花管向碎石填充料内压浆；千斤顶取出后在土工隔板之间填充轻质填料。

所述液压顶升底板和液压顶升顶板沿道路横向通长布设，均为矩形预制钢筋混凝土板；板的横向坡度与路拱横坡相同；在液压顶升顶板的下部设置与液压千斤顶接触的横梁。

所述液压千斤顶沿横向均匀布设于液压顶升底板的上表面，并与液压油泵相连，同时在液压千斤顶外侧设置有与铁丝绳或拉杆连接的凸榫。

所述可伸缩土工隔板的材料为PVC板、PE板或薄混凝土板，隔板两端分别与液压顶升底板和液压顶升顶板固定连接，隔板中间设可伸缩的土工织物或滑动连接板。

所述注浆花管沿横向预埋于碎石填充料内；注浆花管的中部设出浆孔，一端封闭，另一端与压浆设备连通。

所述轻质填料采用气泡混凝土、EPS轻质填料或粉煤灰填料。

对浅层地表土进行固化处理的固化材料可采用水泥、石灰或固化剂，固化后在垫层与地基土之间设置竖向排水通道。

本发明还提供了一种深厚软基后顶升轻质路堤结构的施工方法，包括以下施工步骤：

步骤一、施工前准备：根据设计图纸，处理施工场地，测量出桩位，画出桩位轮廓线；

步骤二、地基处理施工：采用浅层固化法对地基进行固化处理，形成浅层固化板，并在浅层固化板内设置竖向排水体的通道；

步骤三、分隔层铺设：在浅层固化板上方上铺设土工分隔层；

步骤四、砂垫层铺设：在分隔层的上方上铺设厚300mm~500mm的砂垫层，在垫层上铺设土工布；

步骤五、液压顶升底板施工：根据设计要求，在垫层上铺设液压顶升底板；

步骤六、顶升装置设置：在液压顶升底板上放置液压千斤顶和土工隔板，隔板的外侧填充碎石填充料，填充料内设置后注浆花管；

步骤七、液压顶升顶板施工：在液压千斤顶和碎石上方放置液压顶升顶板；

步骤八、轻质土摊铺：在液压顶升顶板的上表面铺设轻质土层；

步骤九、路面结构层施工：轻质土摊铺完成后进行路面结构层的施工；

步骤十、千斤顶顶升：道路投入运营后，根据道路沉降变形情况，进行千斤顶顶升，顶升完成后通过后注浆花管向碎石填充料内压浆，形成后注浆增强体；

步骤十一、千斤顶取出：压浆结束后，先卸除顶升力，再借助拉绳或拉杆将千斤顶取出；

步骤十二、轻质填料施工：千斤顶取出后，向土工隔板内浇注轻质填充料。

施工过程中，可根据道路变形情况，确定顶升施工的位置、顶升力、填充料。

一次顶升施工完成后，还可进行多次千斤顶顶升，顶升后在后注浆增强体与液压顶升顶板之间的空隙内通过插薄板或通薄管注浆的方式进行补充注浆。

顶升施工完成后，亦可向土工隔板内放入橡胶支座，支座的两端分别与液压顶升底板和液压顶升顶板连接。

本发明具有以下特点和有益效果：

（1）通过液压千斤顶顶升液压顶升顶板，可在不影响道路通车的情况下抬升上部路堤，进而起到调整路堤顶面的高程，改善道路平整度的目的；

（2）千斤顶顶升完成后，通过注浆花管向碎石填充料内压浆形成的后注浆增强体，可将千斤顶荷载分担至隔板外侧的填料内，可确保调整后路面标高稳定，防止千斤顶破坏；

（3）可伸缩土工隔板的设置可防止千斤顶顶升、压浆过程中外侧路堤填料、浆液进入千斤顶顶升空间内，影响后期千斤顶顶升和千斤顶的更换；

（4）千斤顶可根据道路标高要求进行多次顶升，实现了对路堤标高的动态、实时控制。

附图说明

图1是本发明深厚软基后顶升轻质路堤结构的横断面图；

图2是图1沿A-A线的深厚软基后顶升轻质路堤结构剖面图；

图3是本发明液压千斤顶局部布设图；

图4是本发明可伸缩土工隔板示意图。

图中：1—软弱土层；2—塑料排水板；3—浅层固化板；4—砂垫层；5—防水土工布；6—分隔层；7—轻质土；8—液压顶升顶板；9—液压千斤顶；10—液压顶升底板；11—路面结构层；12—土工隔板；13—碎石填充料；14—后注浆花管。

具体实施例

塑料排水板的参数及施工技术要求、轻质土的施工技术要求、浅层固化板的设计参数及施工要求、路面结构的设计和施工技术要求等，本实施方式不再累述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。

图1是本发明深厚软基后顶升轻质路堤结构的横断面图，图2是图1沿A-A线的深厚软基后顶升轻质路堤结构剖面图，图3是本发明液压千斤顶局部布设图，图4是本发明可伸缩土工隔板示意图。参照图1～图4所示，公路横断面由浅层固化板3、轻质土7、液压顶升顶板8、液压千斤顶9、液压顶升底板10、路面结构层11等部分组成。

浅层固化板3采用水泥与浅层地表土拌合而成，在固化板内预留与竖向排水体2相对应的竖向排水通道；排水通道直径为100mm，通道内填充中粗砂。

竖向排水体2采用塑料排水板，横向间距为1000mm，呈梅花形布设，塑料排水板的抗拉强度的选择不得小于1KN，延伸率2%-10%，抗撕裂度应超过300N，透水性≥10-3ml/s，滤膜渗透系数不小于4.2×10-4cm/s。

在浅层固化板3上方上铺设分隔层6，分隔层6采用无纺土工布材料。

在分隔层6的上方上铺设厚约500mm的砂垫层4，砂垫层采用粒径均匀的中粗砂材料；在砂垫层4上铺设防水土工布5，防水土工布5采用针刺无纺布与PE膜复合无纺土工布，规格为300g/m²，具体参数要求参见表1；相邻土工布2间的搭接长度不小于200mm。

表1 防水土工布具体参数表 

单位面积质量偏差

厚度

幅度偏差

断裂强力

断裂伸长率

CBR顶破强力

等效孔径

撕破强力

7%

≥2.4 mm

-0.5%

≥9.5  KN/m

25～100%

≥1.5kN

0.07～0.2mm

≥0.24 kN

在砂垫层上部铺设液压顶升底板10，液压顶升底板10的宽度为500mm，厚度为150mm，沿路堤横断面通长布设，在顶升底板10的上表面等间距预设液压千斤顶9的限位凹槽；液压千斤顶9的顶升行程不小于400mm，液压千斤顶9与液压油泵相连，同时在液压千斤顶9外侧焊接与铁丝绳连接的凸榫。

在液压千斤顶9的上部设置顶升顶板8，板厚为110mm，沿路堤纵横向通长布设，在于顶升底板10相对应的位置设置高度为100mm的横梁，横梁底面设置与预压千斤顶9的限位凹槽。 

在顶升顶板8与顶升底板10之间设置可伸缩的土工隔板12；土工隔板12的材料为薄PVC板，板的两端与顶升顶板8与顶升底板10锚固连接，板的中央设置可拉长土工布，土工布可伸缩值不小于400mm。

在土工隔板12的外侧填充碎石填充料13，碎石填充料13内设置后注浆花管14，注浆花管采用直径为30mm的钢管，注浆花管14在距离两端500mm的中间段钻设花孔。

在液压顶升顶板8的上表面依次铺设轻质土7，轻质土7采用气泡混凝土、EPS轻质填料或粉煤灰填筑。

道路投入运营后，根据道路沉降变形情况，通过千斤顶9顶升顶板8，顶升施工完成后，向土工隔板12内放入橡胶支座。随后通过后注浆花管14向碎石填充料13内压浆，形成后注浆增强体。

压浆结束后，卸除顶升力，借助拉绳将千斤顶取出。千斤顶9取出后，向土工隔板12内浇注轻质填充料。

深厚软基后顶升轻质路堤结构的施工方法，包括以下施工步骤：

步骤一、施工前准备：根据设计图纸，处理施工场地，测量出桩位，画出桩位轮廓线；

步骤二、地基处理施工：采用浅层固化法对地基进行固化处理，形成浅层固化板3，并在浅层固化板3内设置竖向排水体的通道；

步骤三、分隔层6铺设：在浅层固化板3上方上铺设分隔层6；

步骤四、砂垫层4铺设：在分隔层6上方上铺设厚300mm~500mm的砂垫层4，在砂垫层4上铺设土工布5；

步骤五、液压顶升底板10施工：按照规范要求，在砂垫层4上铺设液压顶升底板10；

步骤六、液压千斤顶9放置：在液压顶升底板10上放置液压千斤顶9和土工隔板12，土工隔板12外侧填充碎石填充料13，碎石填充料13内设置后注浆花管14；

步骤七、液压顶升顶板8施工：在液压千斤顶9和碎石填充料13上方放置液压顶升顶板8，相邻的液压顶升顶板8的缝隙与液压千斤顶9错开；

步骤八、轻质土7摊铺：在液压顶升顶板8的上表面铺设轻质土7；

步骤九、路面结构层11施工：轻质土7摊铺后进行路面结构层11的施工；

步骤十、千斤顶9顶升施工：道路投入运营后，根据道路沉降变形情况，进行千斤顶9顶升，顶升的同时，通过后注浆花管14向碎石填充料13内压浆，形成后注浆增强体；

步骤十一、取出千斤顶：压浆结束后，卸除顶升力，借助拉绳将千斤顶9取出；

步骤十二、轻质填料施工：千斤顶9取出后，向土工隔板12内浇注轻质填充料。

Claims (4)

1.一种深厚软基后顶升轻质路堤结构的施工方法，其特征在于，所述深厚软基后顶升轻质路堤结构在软弱土层上设有对浅层地表土进行固化处理形成的浅层固化板，浅层固化板上依次铺设有分隔层和砂垫层；在砂垫层上部设置后顶升系统，所述系统包括液压顶升底板、液压千斤顶和液压顶升顶板；在液压顶升底板与液压顶升顶板的外侧对称设置可伸缩的土工隔板；土工隔板外侧填筑碎石填料，填料内设置后注浆花管；千斤顶顶升完成后，通过后注浆花管向碎石填充料内压浆；千斤顶取出后在土工隔板之间填充轻质填料

所述施工方法包括以下施工步骤：

步骤一、施工前准备：根据设计图纸，处理施工场地，测量出桩位，画出桩位轮廓线；

步骤二、地基处理施工：采用浅层固化法对地基进行固化处理，形成浅层固化板，并在浅层固化板内设置竖向排水通道；

步骤三、分隔层铺设：在浅层固化板上方上铺设土工分隔层；

步骤四、砂垫层铺设：在分隔层的上方上铺设厚300mm~500mm的砂垫层，在垫层上铺设土工布；

步骤五、液压顶升底板施工：根据设计要求，在垫层上铺设液压顶升底板；

步骤六、顶升装置设置：在液压顶升底板上放置液压千斤顶和土工隔板，隔板的外侧填充碎石填充料，填充料内设置后注浆花管；

步骤七、液压顶升顶板施工：在液压千斤顶和碎石上方放置液压顶升顶板；

步骤八、轻质土摊铺：在液压顶升顶板的上表面铺设轻质土层；

步骤九、路面结构层施工：轻质土摊铺完成后进行路面结构层的施工；

步骤十、千斤顶顶升：道路投入运营后，根据道路沉降变形情况，进行千斤顶顶升，顶升完成后通过后注浆花管向碎石填充料内压浆，形成后注浆增强体；

步骤十一、千斤顶取出：压浆结束后，先卸除顶升力，再借助拉绳或拉杆将千斤顶取出；

步骤十二、轻质填料施工：千斤顶取出后，向土工隔板内浇注轻质填充料。

2.根据权利要求1所述的深厚软基后顶升轻质路堤结构的施工方法，其特征在于可根据道路变形情况，确定顶升施工的位置、顶升力、填充料。

3. 根据权利要求1所述的深厚软基后顶升轻质路堤结构的施工方法，其特征在于一次顶升施工完成后，还可进行多次千斤顶顶升，顶升后在后注浆增强体与液压顶升顶板之间的空隙内通过插薄板或通薄管注浆的方式进行补充注浆。

4. 根据权利要求1所述的深厚软基后顶升轻质路堤结构的施工方法，其特征在于顶升施工完成后，可向土工隔板内放入橡胶支座，支座的两端分别与液压顶升底板和液压顶升顶板连接。