CN106968147A - 一种钻孔灌注桩复合路基结构及其构建方法 - Google Patents

一种钻孔灌注桩复合路基结构及其构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及路基加固技术领域，公开了一种钻孔灌注桩复合路基结构及其构建方法，包括：路基本体，在所述路基本体的上表面构造有纵向贯穿所述路基本体并部分伸入到岩层中的钻孔；设置在所述钻孔内的加强体；设置在所述加强体的上表面的垫层结构；以及设置在所述垫层结构的上表面的填筑路基，该方法包括：碾压路基本体；在碾压后的路基本体上进行钻孔作业；向钻孔内泵压混凝土；向灌注混凝土的钻孔内下放钢筋笼；铺设垫层结构；在所述垫层结构上碾压铺设填筑路基。该钻孔灌注桩复合路基结构具有防止工后沉降和提高承载力的优点。

Description

一种钻孔灌注桩复合路基结构及其构建方法
技术领域
本发明涉及路基加固技术领域，特别是涉及一种钻孔灌注桩复合路基结构及其构建方法。
背景技术
对于铁路、市政公路、码头以及水库等的既有路基，由于受修建时技术和经济条件的限制，往往存在填筑压实标准较低的情况，在道路或铁路投入运营后，在车辆的长期振动或碾压下，既有路基很容易出现整体或局部沉降以及承载能力低的情况。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种钻孔灌注桩复合路基结构及其构建方法，以解决现有技术中的既有路基容易出现整体或局部沉降以及承载能力低的情况。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供一种钻孔灌注桩复合路基结构，包括：路基本体，在所述路基本体的上表面构造有纵向贯穿所述路基本体并部分伸入到岩层中的钻孔；设置在所述钻孔内的加强体；设置在所述加强体的上表面的垫层结构；以及设置在所述垫层结构的上表面的填筑路基。
其中，所述钻孔的数量为多个，所述加强体的数量与所述钻孔的数量相同，各所述钻孔内均设有所述加强体。
其中，所述加强体构造为钢筋混凝土桩，所述钢筋混凝土桩包括桩体和设置在所述桩体的上表面的桩帽，其中，所述桩帽的横向宽度大于所述桩体的横向宽度，所述桩帽的上表面与所述路基本体的上表面相齐平。
其中，所述钻孔灌注桩复合路基结构还包括连接梁，在相邻的两个所述钢筋混凝土桩的所述桩帽之间连接有一个所述连接梁。
其中，所述垫层结构包括从下至上依次设置的碎石垫层、中粗砂垫层以及土工格栅，其中，所述碎石垫层设置在所述路基本体的上表面。
其中，所述碎石垫层的含泥量的大小范围为大于0且小于等于5％，所述中粗砂垫层的含泥量的大小范围为大于0且小于等于3％，所述土工格栅的双向拉伸强度的大小范围为大于等于80KN/m。
根据本发明的第二方面，还提供一种钻孔灌注桩复合路基结构的构建方法，包括：碾压路基本体；在碾压后的路基本体上进行钻孔作业；向钻孔内泵压混凝土；向灌注混凝土的钻孔内下放钢筋笼；铺设垫层结构；在所述垫层结构上碾压铺设填筑路基。
其中，所述方法还包括通过带有合金钻头的长螺旋钻机进行干法钻孔作业。
其中，钻孔作业完成后，清洗钻孔，并通过所述长螺旋钻机中的钻杆泵压混凝土，当所述钻杆内部的混凝土充满2/3时，提升所述钻杆并使得所述钻杆的钻头埋入混凝土的深度的大小范围为大于等于2米。
其中，在向钻孔内泵压混凝土前，将带有附着式振动器的导向管穿入所述钢筋笼的内部并使得所述导向管的下端与所述钢筋笼的下端相抵接，同时，通过带有紧线器的拉环将所述钢筋笼的上端与所述导向管的上端连接。
(三)有益效果
本发明提供的钻孔灌注桩复合路基结构，与现有技术相比，具有如下优点：
通过在路基本体上构造钻孔，并将加强体设置在钻孔内，从而大大地增强了路基本体的结构强度，提高了路基本体的刚性，提升了路基本体的承载能力，使得加固后的路基本体的承载能力大于等于200KPa，避免路基本体发生工后沉降的情况。
此外，本申请的钻孔灌注桩复合路基结构的构建方法与现有的构建方法相比，具有如下优点：
在对钢筋混凝土桩进行施工的过程中，逆做混凝土灌注桩一体成桩，大大地提高了施工功效，有效地避免了塌孔和缩孔情况的发生，同时，在施工的过程中，施工振动小、降低了噪音，无泥浆施工保护了环境，其与旋挖钻机施工相比节约造价30％，提高功效35％。
附图说明
图1为本申请的实施例的钻孔灌注桩复合路基结构的整体结构示意图；
图2为图1中的垫层结构的整体结构示意图；
图3为本申请的实施例的钻孔灌注桩复合路基结构的构建方法的步骤流程示意图；
图4为实施图3所述的方法而使用到的设备的整体结构示意图；
图5为图4的内部结构示意图(A-A剖面)。
图中，100：钻孔灌注桩复合路基结构；1：路基本体；11：钻孔；2：加强体；21：钢筋混凝土桩；211：桩体；212：桩帽；3：垫层结构；31：碎石垫层；32：中粗砂垫层；33：土工格栅；4：填筑路基；5：连接梁；6：钢筋笼；7：附着板；8：振动器；9：导向管；20：拉环；30：定位绳。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，图1示意性地显示了该钻孔灌注桩复合路基结构100包括路基本体1、加强体2、垫层结构3以及填筑路基4。
在本申请的实施例中，该路基本体1为既有路基，在该路基本体1的上表面构造有纵向贯穿该路基本体1并部分伸入到岩层中的钻孔11。需要说明的是，该岩层位于路基本体1的下方。
加强体2设置在钻孔11内，用于提高路基本体1的刚性，从而提高路基本体1的承载能力，避免工后沉降情况的发生。
垫层结构3设置在加强体2的上表面。该垫层结构3的设置，能够为铺设如下所述的填筑路基4打好基础，确保填筑路基4铺设后不会发生沉降和承载能力降低的情况。此外，垫层结构3的设置，还能起到排水、防水以及防冻的作用。
在一个实施例中，该垫层结构3在进行施工的过程中，可采用小型压路机静压或采用小型打夯机夯压，需要说明的是，在对垫层结构3进行碾压的过程中，不得重压。
填筑路基4设置在垫层结构3的上表面。需要说明的是，填筑路基4可根据铁路等级及设计要求来进行分层填筑。这样，通过在路基本体1上构造钻孔11，并将加强体2设置在钻孔11内，从而大大地增强了路基本体1的结构强度，提高了路基本体1的刚性，提升了路基本体1的承载能力，使得加固后的路基本体1的承载能力大于等于200KPa，避免路基本体1发生工后沉降的情况。
为进一步优化上述技术方案中的钻孔11，在上述技术方案的基础上，该钻孔11的数量为多个，加强体2的数量与钻孔11的数量相同，各钻孔11内均设有加强体2。也就是说，钻孔11的数量为多个并呈间隔式布置，优选地，俯视看去，由多个钻孔11构造成的外轮廓形状类似为“梅花”形。通过在每个钻孔11内均设有一个加强体2，从而大大地提高了路基本体1的结构强度，进一步地，提高了路基本体1的承载能力，避免发生工后沉降的情况。
如图1所示，图1示意性地显示了该加强体2构造为钢筋混凝土桩21，该钢筋混凝土桩21包括桩体211和设置在桩体211的上表面的桩帽212，其中，桩帽212和桩体211之间可通过混凝土实现固定连接。需要说明的是，该钢筋混凝土桩21采用C30钢筋混凝土进行灌注，桩体211的直径为60厘米，桩体211伸入岩层中的深度大于等于2米。这样，便可确保加强体2具有一定的结构强度，同时，确保加强体2定位的稳固性。
桩帽212的横向宽度大于桩体211的横向宽度，从而用于减少桩体211的受力压强，避免桩体211发生压坏的情况。
在一个实施例中，该桩帽212的上表面与路基本体1的上表面相齐平，从而方便垫层结构3的铺设，确保垫层结构3铺设的平整度。
如图1所示，在一个优选的实施例中，该钻孔灌注桩复合路基结构100还包括连接梁5，在相邻的两个钢筋混凝土桩21的桩帽212之间连接有一个该连接梁5。也就是说，该连接梁5的设置，能够起到将相邻的桩帽212连成一体的作用，从而提高每个加强体2之间定位的牢固性。需要说明的是，该连接梁5可通过混凝土实现与桩帽212的固定连接。
如图2所示，在本申请的一个比较优选的技术方案中，该垫层结构3包括从下至上依次设置的碎石垫层31、中粗砂垫层32以及土工格栅33，其中，该碎石垫层31设置在路基本体1的上表面。该垫层结构3的设置，可以起到防水、排水和防冻的作用，同时，为保证该垫层结构3具有一定的刚度，需使得该垫层结构3的整体压实系数不大于0.65，厚度的大小范围为大于等于0.6米且小等于0.9米。优选的厚度值为0.6米、0.75米以及0.9米。其中，碎石垫层31中的碎石的最大粒径不大于50毫米，含泥量的大小范围为大于0且小于等于5％，中粗砂垫层32的含泥量的大小范围为大于0且小于等于3％，土工格栅33的双向拉伸强度的大小范围为大于等于80KN/m。需要说明的是，该土工格栅33的延伸率小于等于15％，搭接的宽度不小于2米，临边时向内折回不小于2米。由此可见，本申请的垫层结构3由三层结构构造而成，因而，大大地提高了垫层结构3的刚度。在一个实施例中，该土工格栅33采用热熔焊接，焊接完成并检验合格后，进行填筑覆盖，从而完成了垫层结构3的制造。
如图3、图4和图5所示，根据本申请的第二方面，还提供一种钻孔灌注桩复合路基结构的构建方法，包括：
步骤S1，碾压路基本体1。需要说明的是，在碾压路基本体1之前，首先需对路基本体1进行平整场地，采用冲击碾压追加压密，具体地，可采用25吨三边冲击式压实机进行碾压，碾压完毕后，测量碾压后的压实度，若满足压实的要求，则测量放钢筋混凝土桩21的位置，钻机就位。钻机就位后，利用左右垂直标杆(图中未示出)校正钢筋混凝土桩21的垂直度，并确保该垂直度小于等于1％。
步骤S2，在碾压后的路基本体1上进行钻孔作业。具体地，采用长螺旋钻机进行干法成孔，需要说明的是，采用干法成孔工艺不会破坏路基本体1。在采用长螺旋钻机进行钻孔作业的过程中，同时还采取了以钻进电流值控制进入到岩层中的深度的方法，从而解决了在钻进过程中无法由钻碴直接判断入岩深度的问题。
在一个实施例中，长螺旋钻机的钻头选取合金钻头，从而大大地提高了钻头的钻进刚度，降低了钻头在钻进的过程中发生损坏的机率。需要说明的是，采用合金钻头后，可钻穿硬土层、圆粒层、中粗砂垫层32以及粒径不大于60厘米的卵石层。
钻孔完成后，改换带阀门的钻头对钻孔11进行清洗，使钻孔11的孔底的沉渣钻到钻杆飞叶上。需要说明的是，钻孔完毕后，应及时进行下一道工序，若间歇时间较长时，钻孔11的孔口必须进行遮盖，以防人畜坠入钻孔11，同时，防止雨水进入到钻孔11内。
步骤S3，向钻孔11内泵压混凝土。具体地，当钻杆芯管中的混凝土充满钻杆的三份之二时，开始提升钻杆，此时钻头的阀门打开，钻头埋入混凝土内，埋入的深度大于等于2米，此时，需要保证混凝土的塌落度的大小范围为大于等于19厘米且小于等于22厘米。优选的塌落度的大小为19厘米、20厘米、21厘米以及22厘米。需要说明的是，严禁先拔管后泵送混凝土，混凝土应该连续灌注成桩，避免断桩情况的发生。然而，为了确保钢筋混凝土桩21的成桩质量，在桩顶设计达到标高后，仍需加灌0.5米至1米厚度的混凝土。
步骤S4，向灌注混凝土的钻孔11内下放钢筋笼6。具体地，构造成桩身的钢筋笼6采用反插施工工艺，在桩身混凝土灌注前，采用机械起吊，并配合人工进行操作，钢筋笼6焊接好后将带有附着板7和振动器8的导向管9穿入钢筋笼6内，并使得导向管9的下端与钢筋笼6的下端相抵接，同时，用带有紧线器的拉环20将钢筋笼6的上端与导向管9的上端连接，从而实现对钢筋笼6的固定。起吊机(图中未示出)将钢筋笼6起吊并对准孔位，旁边人工用定位绳30调整钢筋混凝土桩21的桩位，就位后靠钢筋笼6的自重缓慢插入钢筋混凝土桩21内3米至4米，利用测量仪器(图中未示出)对导向管9进行测量，一旦发现导向管9的定位有偏离，需及时对其进行调整，调整完毕后，打开振动器8，以提供给钢筋笼6竖直向下的作用力，从而加快钢筋笼6插入钢筋混凝土桩21内。松开紧线器，缓慢拔出导向管9，成桩。
步骤5，铺设垫层结构3。具体地，在路基本体1的上表面从下至上依次铺设碎石垫层31、中粗砂垫层32以及土工格栅33。需要说明的是，在对垫层结构3进行分层铺设时，应当采取边铺设边碾压的方式。
步骤S6，在垫层结构3上碾压铺设填筑路基4。填筑路基4采用分层铺设的方式。
综上所述，通过在路基本体1上构造钻孔11，并将加强体2设置在钻孔11内，从而大大地增强了路基本体1的结构强度，提高了路基本体1的刚性，提升了路基本体1的承载能力，使得加固后的路基本体1的承载能力大于等于200KPa，避免路基本体1发生工后沉降的情况。
此外，在对钢筋混凝土桩21进行施工的过程中，逆做混凝土灌注桩一体成桩，大大地提高了施工功效，有效地避免了塌孔和缩孔情况的发生，同时，在施工的过程中，施工振动小、降低了噪音，无泥浆施工保护了环境，其与旋挖钻机施工相比节约造价30％，提高功效35％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻孔灌注桩复合路基结构，其特征在于，包括：
路基本体，在所述路基本体的上表面构造有纵向贯穿所述路基本体并部分伸入到岩层中的钻孔；
设置在所述钻孔内的加强体；
设置在所述加强体的上表面的垫层结构；以及
设置在所述垫层结构的上表面的填筑路基。
2.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩复合路基结构，其特征在于，所述钻孔的数量为多个，所述加强体的数量与所述钻孔的数量相同，各所述钻孔内均设有所述加强体。
3.根据权利要求2所述的钻孔灌注桩复合路基结构，其特征在于，所述加强体构造为钢筋混凝土桩，所述钢筋混凝土桩包括桩体和设置在所述桩体的上表面的桩帽，其中，所述桩帽的横向宽度大于所述桩体的横向宽度，所述桩帽的上表面与所述路基本体的上表面相齐平。
4.根据权利要求3所述的钻孔灌注桩复合路基结构，其特征在于，所述钻孔灌注桩复合路基结构还包括连接梁，在相邻的两个所述钢筋混凝土桩的所述桩帽之间连接有一个所述连接梁。
5.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩复合路基结构，其特征在于，所述垫层结构包括从下至上依次设置的碎石垫层、中粗砂垫层以及土工格栅，其中，所述碎石垫层设置在所述路基本体的上表面。
6.根据权利要求5所述的钻孔灌注桩复合路基结构，其特征在于，所述碎石垫层的含泥量的大小范围为大于0且小于等于5％，所述中粗砂垫层的含泥量的大小范围为大于0且小于等于3％，所述土工格栅的双向拉伸强度的大小范围为大于等于80KN/m。
7.一种钻孔灌注桩复合路基结构的构建方法，其特征在于，包括：
碾压路基本体；
在碾压后的路基本体上进行钻孔作业；
向钻孔内泵压混凝土；
向灌注混凝土的钻孔内下放钢筋笼；
铺设垫层结构；
在所述垫层结构上碾压铺设填筑路基。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过带有合金钻头的长螺旋钻机进行干法钻孔作业。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，钻孔作业完成后，清洗钻孔，并通过所述长螺旋钻机中的钻杆泵压混凝土，当所述钻杆内部的混凝土充满2/3时，提升所述钻杆并使得所述钻杆的钻头埋入混凝土的深度的大小范围为大于等于2米。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在向钻孔内泵压混凝土前，将带有附着式振动器的导向管穿入所述钢筋笼的内部并使得所述导向管的下端与所述钢筋笼的下端相抵接，同时，通过带有紧线器的拉环将所述钢筋笼的上端与所述导向管的上端连接。
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