CN106120523A - 一种综合应用桩和竖向土工材料处理公路软基的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合应用桩和竖向土工材料处理公路软基的施工方法，并对施工工艺作了详细介绍，该地基处理方式的实施步骤包括：1）测量放线，确定桩和竖向土工材料的植入位置并标记；2）按照步骤1）中放线设定的位置进行桩施工；3）采用专用的施工机械进行竖向土工材料分段植入；4）进行竖向土工材料和桩连接；5）进行垫层和路堤填土施工。本发明在地基土中植入竖向土工材料，使得竖向土工材料和桩共同工作，在桩限制地基土竖向沉降的基础上，通过竖向土工材料实现对地基土侧向变形的限制，进一步改善地基处理的效果。

Description

一种综合应用桩和竖向土工材料处理公路软基的施工方法

技术领域

本发明涉及公路软土地基处理领域，特别涉及到一种综合应用桩和竖向土工材料进行地基处理的施工方法。

背景技术

我国经济发达地区主要集中在沿江、沿湖或者沿海地区，在上述地区的地基土多为淤泥、淤泥质粘土或淤泥质亚粘土。1988年国内修建了第一条高速公路，随着我国经济的快速发展，交通基础设施有了长足的发展，其中软土地基上修建高速公路占到很大比例，并且由于目前的交通量日益增加，很多既有高速公路已经出现拥堵情况，不能承受巨大的通行压力，面临拓宽。目前广佛高速公路、沪杭甬高速公路和沈大高度公路等高速公路已经完成了拓宽，均采用了双侧直接加宽方式。

软土本身不稳定，对附加荷载十分敏感，在其上修建公路时，新建路堤荷载或扩建路堤荷载作用下软土地基会产生明显的沉降，不仅会影响公路的使用寿命，并且会影响运行期间行车安全性。公路的沉降控制历来是一个工程难题，影响沉降量的因素有很多，其中包括交通荷载情况、路堤填筑高度、地基土性质等，其中地基土性质起到了关键的作用，目前主要通过植入竖向增强体或者进行土性改良进行公路软土地基处理，从而来降低竖向沉降，但对地基土的侧向变形控制关注较少。

在工程实际中，路堤荷载作用会使地基土产生侧向变形，尤其在软土情况下，侧向变形更加明显，侧向变形会引起地基的附加竖向沉降，研究表明，地基土侧向变形引起的附加竖向沉降在有的情况下能达到总沉降的25％以上，并且侧向变形会对路堤边坡安全稳定产生不利影响。如果能够有效的控制地基土的侧向变形，则能够进一步的降低竖向沉降，并对路堤边坡稳定性有利。

目前在公路工程施工中，常采用水平向的土工材料来改善复合地基的变形特性、提高路堤的整体性和降低不均匀沉降，并且随着材料工艺的发展，目前能生产的土工材料已经能够很好的适应工程实际需求，具有强度高、抵抗变形能力强和耐久性强等特点。

在深厚软土地基情况下，利用桩进行地基处理很多时候地基土中的持力层会比较深，为了更好的控制地基土竖向沉降需要的桩长相对较长，会造成工程成本的相应增加，同时由于桩自身承受竖向荷载能够提高桩的侧向承载性能，而工程中并没有有效利用到桩的侧向承载性能。因此有必要发明一种新式的地基处理方式，充分利用桩的侧向承载能力来控制地基土的侧向变形，进一步降低地基土的竖向沉降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种综合应用桩和竖向土工材料进行公路软基处理的施工方法。在桩间植入竖向土工材料能够将桩间土的侧向力传递到桩身，发挥桩的侧向承载能力。通过此种方式，能够控制桩间土的侧向变形，从而能够进一步降低地基土竖向沉降。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种综合应用桩和竖向土工材料的公路软基处理施工方法按照如下步骤进行：

1)测量放线，确定桩和竖向土工材料的植入位置并标记；

2)按照放线设定的位置进行桩施工；

3)采用专用的施工机械进行竖向土工材料分段植入；

4)进行竖向土工材料和桩连接；

5)进行垫层和路堤填土施工。

所述步骤1)中采用全站仪进行测量放线，分别确定竖向土工材料和桩的位置，并做好标记。其中竖向土工材料紧靠桩进行布置，便于两者协同工作。

所述步骤2)中进一步包括：

2-1)按照步骤1)的放线结果进行桩基施工，并保证位置的准确性。

2-2)桩基施工采用螺旋钻机施工，桩身采用混凝土材料，保证施工质量，并且保证桩为竖直状态；

2-3)桩径以及混凝土标号的选择根据路堤填筑高度和沉降控制标准确定，确保在桩受到竖向土工材料传递的力时不会发生破坏。

所述步骤3)中进一步包括：

3-1)竖向土工材料进行分段植入，设计专门的段间接口，并保证接口的可靠性，植入深度根据工程实际需要确定，深度为2-4m为宜，便于施工。

3-2)竖向土工材料植入过程中采用直接插入方式，材料下端应做成刀刃状，便于施工过程中竖向土工材料对地基土进行切削。

3-3)植入采用专门的施工机械进行，采用专门的夹具夹紧竖向土工材料两端完成竖向植入，植入过程中始终保持竖向土工材料处于紧张状态，确保植入过程不会对已经入位的竖向土工材料的位置产生影响。

3-4)竖向土工材料植入过程中会产生较大的侧摩阻力，故竖向土工材料表面不设水平向肋条。

3-5)竖向土工材料植入完成后应在地表以上预留一定长度，便于后续施工中与垫层连接。

所述步骤4)中进一步包括：当桩达到强度标准之后进行桩和竖向土工材料连接，连接过程中只对地表附近的竖向土工材料进行与桩的连接，保证在实施后续工序时不会影响竖向土工材料的位置准确性。

所述步骤5)中进一步包括：桩和竖向土工材料施工完成之后，进行垫层填筑，并将步骤3)中预留在地面以上的土工材料水平埋置在垫层之中，确保在后续变形过程中，土工材料不会有过大的竖向沉降。垫层施工完成之后进行路堤填土的分层施工，在施工底层土体时应注意对竖向土工材料的保护。

本发明综合应用桩和竖向土工材料进行软土地基处理，利用了桩的竖向和侧向承载能力，并充分发挥了土工材料的材料特性，两者协同作用起到一种类似隔离墙的作用，限制地基土侧向变形的同时能够进一步降低竖向沉降。

附图说明

图1为本发明的具体结构形式示意图；

图2为桩施工过程示意图；

图3为竖向土工材料施工过程示意图；

图4为竖向土工材料连接方式示意图；

图5为竖向土工材料施工完成俯视效果图；

图6为竖向土工材料与桩和水平垫层连接示意图。

图中：1-竖向土工材料；2-桩；3-地表；4-长螺旋钻机钻杆；5-混凝土泵送车；6-完成施工的竖向土工材料；7-正在施工的竖向土工材料；8-段间接头；9、10、11-施工用组合杆件；12-竖向土工材料接头部分；13-接头间部分；

18-路堤；19-垫层；20-钢钉。

具体实施方式

参照图1至图6，本发明的总体施工工艺为：

测量放线→按照放线位置进行桩施工→采用专门的施工机械进行竖向土工材料分段植入→进行竖向土工材料和桩连接→垫层和路堤填土施工。

以下结合附图详细说明本发明的整个施工过程：

参照图1的布置方式进行放线，确定桩位以及竖向土工材料的植入位置，并在地面上做好相应的标记。应用全站仪进行测量放线，保证位置的准确性，其中桩间距和桩径以及竖向土工材料的植入深度根据填土高度和沉降控制标准确定。

参照图2并依据地面放线标志进行桩施工，桩机就位之后进行桩施工，施工之前应进行相应调试，使得桩机螺旋钻杆4处于竖直状态，确保成桩为竖直状态。如图2a、2b所示，混凝土桩成孔；长螺旋桩机中的螺旋钻杆4钻桩孔，并施工至设计标高；之后参照2c、2d进行钻杆上提，边上提钻杆4边应用混凝土泵送车5进行混凝土泵送灌注，浇注过程中保证混凝土质量，直到达到地面3设计标高，之后停止该混凝土桩施工，按顺序进行下一根桩施工。

完成一定数量桩施工后进行竖向土工材料施工，参照图3进行竖向土工材料施工，竖向土工材料分段进行施工，分段长度视情况而定，一般分成1-3m每段，便于进行竖向插入施工，竖向土工材料下端应做刀刃状，以降低植入过程中切削软土地基土的阻力。植入过程如图3中所示，其中6为完成施工的竖向土工材料，7为正在施工的竖向土工材料，8为段间的接头部分，接头的具体构成详见图4，图4中12为竖向土工材料段间接头部分，13为接头间部分，接头间长度为1-3m。

施工过程主要由施工用组合杆件9、10、11交替工作来完成，组合杆件10、11夹紧正在植入的竖向土工材料7，进行竖向植入，组合杆件9为上一段竖向土工材料施工过程中留在软土中，为保证本段施工过程中接头8不会发生位置的变化，并对接头8起到一定的保护作用。组合杆件10、11向下插入，经过3b所示直到3c所示的部位即能够停止该段竖向土工材料的施工，之后将组合杆件9、10拔出，组合杆件11留在软土内，在下一段施工过程中起保护段间接头作用。施工完成后的竖向土工材料与桩的布置情况如图5所示。

施工竖向土工材料过程中，应使竖向土工材料能够达到紧靠桩的位置，并注意竖向土工材料的保护，避免施工过程对竖向土工材料破坏，并注意在地表3以上留出不小于30cm的竖向土工材料，便于后续施工过程中与垫层进行连接。

竖向土工材料施工完成之后，即能够进行竖向土工材料1与桩2的连接，采用特制的钢钉14将竖向土工材料钉入到桩体，保证竖向土工材料不会因外力的作用而改变与桩之间的位置关系，从而能确保桩和竖向土工材料能够协同作用，之后进行垫层13施工，在施工垫层13时，按照图6处理预留在地表以上的竖向土工材料，垫层施工完成之后进行路堤12的施工。

综上所述，本发明提出了一种新型的公路工程软基处理方式，并对其施工工艺进行了详细的说明，采用相应的施工工艺，能够通过竖向土工材料与桩的综合应用取得更好的地基处理效果。同时由于竖向土工材料为连续的，该技术同样可以用作防渗，但是因在本文施工工艺情况下竖向土工材料的植入深度不宜过深，故仅可以应用于浅层防渗工程。本发明的保护范围并不仅限于上述所揭示的技术内容，凡依据本发明的形状、构造及原理所做的等效变化，均涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种综合应用桩和竖向土工材料处理公路软基的施工方法，通过在桩一侧植入竖向土工材料，使得竖向土工材料能够将桩间土的侧向力传递到桩，进而能够发挥桩的侧向承载性能，并能够限制桩间土侧向变形，能够进一步降低地基土的竖向沉降，起到更好加固公路软土地基的作用，其特征在于按如下步骤进行：

1）测量放线，确定桩和竖向土工材料植入位置并做好标记；

2）按照步骤1）放线设定的位置进行桩施工；

3）采用专用的施工机械进行竖向土工材料分段植入；

4）竖向土工材料和桩连接；

5）进行垫层和路堤填土施工；

所述的竖向土工材料进行分段植入，需设计专门的段间接口，并保证接口的可靠性，植入深度为2-4m；竖向土工材料植入过程中采用直接插入方式，材料下端应做成刀刃状，便于施工过程中竖向土工材料对地基土进行切削；植入采用专门的施工机械进行，夹紧竖向土工材料两端完成竖向植入，植入过程中始终保持竖向土工材料保持紧张状态，并确保植入过程不会对已经入位的竖向土工材料位置产生影响；竖向土工材料植入完成后在地表以上预留一定长度，便于后续施工中与垫层连接。

2.根据权利要求1所述的一种综合应用桩和竖向土工材料处理公路软基的施工方法，其特征在于：所述步骤4）进一步包括：

当桩达到强度标准之后进行桩和竖向土工材料的连接，连接过程中只对地表附近的竖向土工材料与桩连接，保证在实施后续工序时不会影响竖向土工材料的位置。

3.根据权利要求1所述的一种综合应用桩和竖向土工材料处理公路软基的施工方法，其特征在于：所述步骤5）进一步包括：

桩和竖向土工材料施工完成之后，进行垫层填筑，并将步骤3）中预留在地面以上的土工材料水平埋置在垫层之中，确保在后续变形过程中，土工材料不会有过大的竖向沉降，垫层施工完成之后进行路堤填土施工，在施工底层土体时应注意对竖向土工材料的保护。

4.根据权利要求2所述的一种综合应用桩和竖向土工材料处理公路软基的施工方法，其特征在于：所述竖向土工材料之间的连接方式进行专门设计，在施工过程中进行与已完工部分竖向土工材料的连接。