CN106988178A - 一种软土地区路基拓宽结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于路基拓宽技术领域，涉及一种软土地区路基拓宽结构及其施工方法，包括自上而下依次设置的老路基、碎石垫层、软土地层以及下卧持力层，还包括竖向桩体、连接件以及加筋土挡墙；竖向桩体打穿软土地层并支承于下卧持力层上；碎石垫层铺设在竖向桩体的顶部；老路基在大幅削坡后的边坡上设置有台阶，削坡后的边坡的坡比是1：0.5~1：1；加筋土挡墙设置在碎石垫层上并与老路基边坡上的台阶相扣合；连接件置于加筋土挡墙与老路基的结合部并分别与加筋土挡墙及老路基相连。本发明提出了一种路基拓宽结构及其施工方法，占地面积小、地基处理费用低、填料需求少、施工效率高且结构稳定，尤其适用于沿海软土地区的路基拓宽工程。

Description

一种软土地区路基拓宽结构及其施工方法

技术领域

本发明属于路基拓宽技术领域，涉及一种路基拓宽结构及其施工方法，尤其涉及一种适用于沿海软土地区高速公路路基拓宽的结构及其施工方法。

背景技术

软土地区高速公路路基拓宽工程存在诸多技术难题，处理不善则易导致路面纵向裂缝、道面起伏甚至拓宽部分整体失稳，与此同时，我国早期的软土地区高速公路路基多采用排水固结、堆(超)载预压或两者兼用的方式进行地基处理，在部分深厚软土地区，路基沉降仍处在发展当中，此时盲目采用CFG桩、钢筋混凝土桩和预应力管桩等刚性桩复合地基则会造成拓宽部分地基加固强度过大，使路表呈反坡或凹状，导致路面变形和排水不畅，进而危害行车安全。因此，路基拓宽工程中既要有效控制新路基的工后沉降，确保稳定，也要充分评估对老路基变形和稳定性的影响。

自20世纪90年代中后期开始，国内工程界已在实际工程中尝试了多种解决方案，主要从以下3个方面采取措施：1)采用合理的地基处理措施，控制新老路基差异沉降，如开挖换填、排水预压和复合地基法等；2)加强新老路基的拼接，提高其整体性和协同变形能力，如在新老路基结合部开挖台阶，打设微型桩或在路基不同高度铺设土工合成材料等；3)采用EPS块、泡沫轻质土和粉煤灰等轻质填料，极大降低新路基自重，从而减小地基压缩变形和路基沉降。目前，这3个方面的措施在实际工程中均有大规模应用，其中措施1)和措施2)一般同时采用，但现有措施中的“削坡”仅限于清除老路基的坡面松土，新路基几乎全部建于原状地基上，此时不仅需要对原状地基进行处理，老路基边坡下的地基处理同样不可忽视，实际工程中经常需要通过打设边坡桩对老路基边坡下的地基进行加固，导致地基处理费用大幅提高。同时，在经济发达、城镇化程度高的沿海地区，如新路基仍采用1：1.5的坡比，将凸显以下不足：①征地和拆迁成本大幅上升，甚至无法征地，进而严重拖慢工程进度；②对填料的需求较大，不仅成本高，由新路基引起的地基附加应力也较大，进而对地基处理提出更高的要求。措施(3)中的轻质填料可方便建造成直立式路堤，但在国内的应用时间尚短，还处于经验积累阶段，虽然已经制定了部分技术规程，但具体工程仍需具体对待，对设计和施工水平要求高，且特重、极重交通荷载作用下轻质填料的适用性还需进一步研究。

发明内容

本发明针对现有路基拓宽技术的不足，结合桩承式加筋路堤和加筋土挡墙的优点，提出了一种路基拓宽结构及其施工方法，占地面积小、地基处理费用低、填料需求少、施工效率高且结构稳定，尤其适用于沿海软土地区的路基拓宽工程。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种软土地区路基拓宽结构，包括自上而下依次设置的老路基、碎石垫层、软土地层以及下卧持力层；其特征在于：所述软土地区路基拓宽结构还包括竖向桩体、连接件以及加筋土挡墙；所述竖向桩体打穿软土地层并支承于下卧持力层上；所述碎石垫层铺设在竖向桩体的顶部；所述老路基在大幅削坡后的边坡上设置有台阶，削坡后的边坡的坡比是1：0.5～1：1；所述加筋土挡墙设置在碎石垫层上并与老路基边坡上的台阶相扣合；所述连接件置于加筋土挡墙与老路基的结合部并分别与加筋土挡墙及老路基相连。

作为优选，本发明所采用的加筋土挡墙是返包式土工格栅加筋土挡墙；所述加筋土挡墙包括袋装碎石、土工格栅以及填土；所述袋装碎石是多袋；多袋袋装碎石堆叠形成加筋土挡墙的墙面；所述土工格栅是单向土工格栅；所述土工格栅的一端返包住袋装碎石，另一端平铺至老路基边坡上的台阶处；所述填土填充在土工格栅之间；所述连接件的一端与土工格栅相连，另一端锚固于老路基中。

作为优选，本发明所采用的加筋土挡墙内土工格栅的竖向间距为0.6～1.5m。

作为优选，本发明所采用的连接件是微型桩或土钉；所述连接件是微型桩时，所述微型桩的桩径小于40cm；所述微型桩的长细比大于30；所述连接件是土钉时，所述土钉为钻孔注浆钉；所述土钉采用HRB335带肋钢筋制作而成。

作为优选，本发明所采用的碎石垫层是土工格栅加筋碎石垫层或土工格室加筋碎石垫层；所述碎石垫层的厚度不小于0.5m。

作为优选，本发明所采用的碎石垫层是土工格栅加筋碎石垫层时，所述土工格栅加筋碎石垫层采用双向经编土工格栅；所述双向经编土工格栅是单层或双层铺设；所述碎石垫层是土工格室加筋碎石垫层时，所述土工格室加筋碎石垫层采用焊接土工格室；所述焊接土工格室的高度为0.1～0.2m。

作为优选，本发明所采用的竖向桩体是半刚性桩或刚性桩；所述竖向桩体是半刚性桩时，所述竖向桩体是深层水泥土搅拌桩或高压旋喷桩；所述竖向桩体是刚性桩时，所述竖向桩体是CFG桩、素混凝土桩或预应力管桩。

作为优选，本发明所采用的竖向桩体是刚性桩时，所述竖向桩体顶部设置有与竖向桩体相连的桩帽；所述桩帽设置在碎石垫层中；所述桩帽的俯视结构呈方形；所述桩帽的高度不大于0.3m。

一种基于如前所述的软土地区路基拓宽结构的施工方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)施工准备：包括测量放线，场地平整，设备进场；

2)老路基削坡：在确保老路基稳定的前提下，按照1：0.5～1：1的坡比对老路基进行大幅削坡，然后在削坡后的老路基边坡上开挖台阶，台阶高度与加筋土挡墙内土工格栅的竖向间距一致；

3)竖向桩体施工：在大幅削坡开辟的场地上打设竖向桩体，竖向桩体打穿软土地层并支承于下卧持力层上；竖向桩体是半刚性桩或刚性桩；所述竖向桩体是半刚性桩时，所述竖向桩体是深层水泥土搅拌桩或高压旋喷桩；所述竖向桩体是刚性桩时，所述竖向桩体是CFG桩、素混凝土桩或预应力管桩；竖向桩体为刚性桩时，在竖向桩体顶部现浇方形桩帽，桩帽的高度不大于0.3m；

4)加筋碎石垫层施工；在竖向桩体的顶部铺设土工格栅加筋碎石垫层或土工格室加筋碎石垫层；对于土工格栅加筋碎石垫层，采用双向经编土工格栅，在碎石垫层中单层或双层铺设；对于土工格室加筋碎石垫层，采用焊接土工格室，在碎石垫层中单层铺设；加筋垫层厚度不小于0.5m；

5)连接件施工：在加筋土挡墙与老路基的结合部设置连接件，连接件锚固于老路基内，顶部预留连接段；所述预留连接段与加筋土挡墙相连；

6)加筋土挡墙施工；所述加筋土挡墙是返包式土工格栅加筋土挡墙。

作为优选，本发明所采用的步骤6)的具体实现方式是：

6.1)在加筋碎石垫层上铺设第一层土工格栅，一端与老路基边坡上相应高度处的连接件相连，另一端预留出返包及折回后与第二层土工格栅进行连接所需的长度，土工格栅采用固定钉进行搭接，横向搭接宽度不小于15cm，纵向搭接宽度不小于20cm；

6.2)在临近墙面位置，将袋装碎石逐层堆叠在土工格栅上，然后分层填筑、压实填土，填土采用老路基削坡产生的土料，分层厚度不大于30cm，至第二层土工格栅的铺设高度时，将第一层土工格栅返包住袋装碎石，折回段采用连接棒与第二层土工格栅连接并张紧；

6.3)重复步骤6.1)～6.2)，直至返包式加筋土挡墙建造完成；建造完成时最顶层土工格栅上应有不小于50cm厚的填土。

与现有技术相比，本发明具有以下突出优点：

本发明提供的软土地区路基拓宽结构及其施工方法，包括竖向桩体、加筋碎石垫层、加筋土挡墙及连接件。竖向桩体打穿软土地层并支承于下卧持力层上；加筋碎石垫层铺设于竖向桩体顶部；加筋土挡墙建造于加筋碎石垫层上；连接件设置于加筋土挡墙与老路基的结合部并分别与加筋土挡墙及老路基相连。本发明通过对老路基进行大幅削坡，可为建造加筋土挡墙开辟场地，同时充分利用老路基边坡下固结地基的强度，减小软土地层的处理宽度和路基下的地基强度差异，大幅降低地基处理费用；通过采用加筋土挡墙可以有效收缩拓宽路基的坡脚，显著降低征地和拆迁成本，同时减少填土用量，降低地基附加应力，且加筋土挡墙对地基变形的适应性强，稳定性高，外形美观；老路基大幅削坡产生的部分土料可直接或经处理后作为加筋土挡墙的填土，大幅降低路基拓宽对填料的需求，部分路段甚至可以全部采用削坡产生的土料作为加筋土挡墙的填土，实现挖填平衡；通过在加筋土挡墙与老路基的结合部设置连接件，有效增强了加筋土挡墙与老路基的拼接，从而减小加筋土挡墙与老路基之间的差异沉降，提高路基拓宽后的稳定性。本发明提供的软土地区路基拓宽结构及其施工方法占地面积小、地基处理费用低、填料需求少、施工效率高且结构稳定的路基拓宽结构，尤其适用于沿海软土地区的高速公路路基拓宽工程。

附图说明

图1为本发明所采用的老路基大幅削坡示意图；

图2为本发明所提供的软土地区路基拓宽结构示意图；

图中标记说明如下：

1-软土地层；2-下卧持力层；3-老路基；4-碎石垫层；5-台阶；6-竖向桩体；7-桩帽；8-土工格栅或土工格室；9-连接件；10-土工格栅；11-袋装碎石；12-填土。

具体实施方式

下面结合附图和实施案例对本发明做进一步说明。

如图1和图2所示，本发明提供了一种软土地区路基拓宽结构，包括竖向桩体6、加筋碎石垫层(包括碎石垫层4和土工格栅或土工格室8)、加筋土挡墙(由土工格栅10、袋装碎石11和填土12共同组成)及连接件9。竖向桩体6打穿软土地层1并支承于下卧持力层2上；加筋碎石垫层铺设于竖向桩体6顶部；加筋土挡墙建造于加筋碎石垫层上；连接件9设置于加筋土挡墙与老路基3的结合部并分别与加筋土挡墙及老路基3相连。

加筋土挡墙为返包式土工格栅加筋土挡墙，土工格栅10和填土12交替铺设、压实，土工格栅10为单向土工格栅，竖向间距为1.2m，墙面采用袋装碎石11堆叠而成，土工格栅10的一端返包住袋装碎石11，另一端平铺至老路基3边坡上的台阶5处。

连接件9为钻孔注浆钉，采用HRB335带肋钢筋制作，连接件9锚固于老路基3内并与加筋土挡墙内的土工格栅10相连。

加筋碎石垫层为土工格室加筋碎石垫层，采用焊接土工格室8，土工格室8高度为0.2m，加筋碎石垫层厚度为0.5m。

竖向桩体6为CFG桩，在桩顶设置方形桩帽7，桩帽7高度为0.3m。

将上述软土地区路基拓宽结构应用于浙江省某高速公路拓宽工程中，将原有的双向四车道拓宽为双向八车道，原路基拓宽方案采用1：1.5的坡比放坡填筑，后由于穿越集镇地区，征地困难且拆迁成本高，遂将放坡填筑改为加筋土挡墙。通过对老路基进行大幅削坡，为建造加筋土挡墙开辟场地。

上述软土地区路基拓宽结构的施工方法主要包括以下步骤：施工准备→老路基3削坡→竖向桩体6施工→加筋碎石垫层施工→连接件9施工→加筋土挡墙施工。

进一步，上述软土地区路基拓宽结构施工方法的具体步骤如下：

1)施工准备：包括测量放线，场地平整，设备进场；

2)老路基3削坡：在确保老路基3稳定的前提下，按照1：0.5～1：1的坡比对老路基3进行大幅削坡，然后在削坡后的老路基边坡上开挖台阶5，台阶5高度与加筋土挡墙内的土工格栅10竖向间距一致；

3)竖向桩体6施工：在大幅削坡开辟的场地上打设竖向桩体6，竖向桩体6打穿软土地层1并支承于下卧持力层2上；竖向桩体6选用CFG桩，在桩顶现浇方形桩帽7，高度为0.3m；

4)加筋碎石垫层施工；在竖向桩体6顶部铺设加筋碎石垫层，加筋垫层厚度为0.5m；

5)连接件9施工：在老路基3边坡上的台阶5处设置土钉，土钉锚固于老路基3内，顶部预留连接段；

6)加筋土挡墙施工。

6.1)在加筋碎石垫层上铺设第一层土工格栅10，一端与老路基3边坡上相应高度处的土钉相连，另一端预留出返包及折回后与第二层土工格栅10进行连接所需的长度，土工格栅10采用固定钉进行搭接，横向搭接宽度为15cm，纵向搭接宽度为20cm；

6.2)在临近墙面位置，将袋装碎石11逐层堆叠在土工格栅10上，然后分层填筑、压实填土12，填土12采用老路基3削坡产生的土料，分层厚度为30cm，至第二层土工格栅10的铺设高度时，将第一层土工格栅10返包住袋装碎石11，折回段采用连接棒与第二层土工格栅10连接并张紧；

6.3)重复步骤6.1)～6.2)，直至返包式加筋土挡墙建造完成；

6.4)最顶层土工格栅10上的填土12厚60cm，以保证填土12可对该层土工格栅10提供足够的约束力。

本发明的工作原理：本发明通过对老路基3进行大幅削坡，可为建造加筋土挡墙开辟场地，同时充分利用老路基3边坡下固结地基的强度，减小软土地层1的处理宽度和路基下的地基强度差异，大幅降低地基处理费用；通过采用加筋土挡墙可以有效收缩拓宽路基的坡脚，显著降低征地和拆迁成本，同时减少填土12用量，降低地基附加应力，且加筋土挡墙对地基变形的适应性强，稳定性高，外形美观；老路基3大幅削坡产生的部分土料可直接或经处理后作为加筋土挡墙的填土12，大幅降低路基拓宽对填料的需求，部分路段甚至可以全部采用削坡产生的土料作为加筋土挡墙的填土12，实现挖填平衡；通过在加筋土挡墙与老路基3的结合部设置连接件9，有效增强了加筋土挡墙与老路基3的拼接，从而减小加筋土挡墙与老路基3之间的差异沉降，提高路基拓宽后的稳定性。

上述实施例仅用以说明本发明的具体实施方式，并非是对本发明保护范围的限制，所属领域的技术人员应当明白，凡在本发明技术方案的基础上，不需付出创造性劳动即可进行的修改或各种等效替换，均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软土地区路基拓宽结构，包括自上而下依次设置的老路基（3）、碎石垫层（4）、软土地层（1）以及下卧持力层（2）；其特征在于：所述软土地区路基拓宽结构还包括竖向桩体（6）、连接件（9）以及加筋土挡墙；所述竖向桩体（6）打穿软土地层（1）支承于下卧持力层（2）上；所述碎石垫层（4）铺设在竖向桩体（6）的顶部；所述老路基（3）在大幅削坡后的边坡上设置有台阶（5），削坡后的边坡的坡比是1：0.5~1：1；所述加筋土挡墙设置在碎石垫层（4）上并与老路基（3）边坡上的台阶（5）相扣合；所述连接件（9）置于加筋土挡墙与老路基（3）的结合部上并分别与加筋土挡墙及老路基（3）相连。

2.根据权利要求1所述的软土地区路基拓宽结构，其特征在于：所述加筋土挡墙是返包式土工格栅加筋土挡墙；所述加筋土挡墙包括袋装碎石（11）、土工格栅（10）以及填土（12）；所述袋装碎石（11）是多袋；多袋袋装碎石（11）堆叠形成加筋土挡墙的墙面；所述土工格栅（10）是单向土工格栅；所述土工格栅（10）的一端返包住袋装碎石（11），另一端平铺至老路基边坡上的台阶（5）处；所述填土（12）填充在土工格栅（10）之间；所述连接件（9）的一端与土工格栅（10）相连，另一端锚固于老路基（3）中。

3.根据权利要求2所述的软土地区路基拓宽结构，其特征在于：所述加筋土挡墙内土工格栅（10）的竖向间距为0.6~1.5 m。

4.根据权利要求3所述的软土地区路基拓宽结构，其特征在于：所述连接件（9）是微型桩或土钉；所述连接件（9）是微型桩时，所述微型桩的桩径小于40 cm；所述微型桩的长细比大于30；所述连接件（9）是土钉时，所述土钉为钻孔注浆钉；所述土钉采用HRB335带肋钢筋制作而成。

5.根据权利要求1-4任一所述的软土地区路基拓宽结构，其特征在于：所述碎石垫层（4）是土工格栅加筋碎石垫层或土工格室加筋碎石垫层；所述碎石垫层（4）的厚度不小于0.5 m。

6.根据权利要求5所述的软土地区路基拓宽结构，其特征在于：所述碎石垫层（4）是土工格栅加筋碎石垫层时，所述土工格栅加筋碎石垫层采用双向经编土工格栅；所述双向经编土工格栅是单层或双层铺设；所述碎石垫层（4）是土工格室加筋碎石垫层时，所述土工格室加筋碎石垫层采用焊接土工格室；所述焊接土工格室的高度为0.1~0.2 m。

7.根据权利要求6所述的软土地区路基拓宽结构，其特征在于：所述竖向桩体（6）是半刚性桩或刚性桩；所述竖向桩体（6）是半刚性桩时，所述竖向桩体（6）是深层水泥土搅拌桩或高压旋喷桩；所述竖向桩体（6）是刚性桩时，所述竖向桩体（6）是CFG桩、素混凝土桩或预应力管桩。

8.根据权利要求7所述的软土地区路基拓宽结构，其特征在于：所述竖向桩体（6）是刚性桩时，所述竖向桩体（6）顶部设置有与竖向桩体（6）相连的桩帽（7）；所述桩帽（7）设置在碎石垫层（4）中；所述桩帽（7）的俯视结构呈方形；所述桩帽（7）的高度不大于0.3 m。

9.一种基于如权利要求8所述的软土地区路基拓宽结构的施工方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1）施工准备：包括测量放线，场地平整，设备进场；

2）老路基（3）削坡：在确保老路基（3）稳定的前提下，按照1：0.5~1：1的坡比对老路基（3）进行大幅削坡，然后在削坡后的老路基（3）边坡上开挖台阶（5），台阶（5）的高度与加筋土挡墙内土工格栅（10）的竖向间距一致；

3）竖向桩体（6）施工：在大幅削坡开辟的场地上打设竖向桩体（6），竖向桩体（6）打穿软土地层（1）并支承于下卧持力层（2）上；竖向桩体（6）是半刚性桩或刚性桩；所述竖向桩体（6）是半刚性桩时，所述竖向桩体（6）是深层水泥土搅拌桩或高压旋喷桩；所述竖向桩体（6）是刚性桩时，所述竖向桩体（6）是CFG桩、素混凝土桩或预应力管桩；竖向桩体（6）为刚性桩时，在竖向桩体（6）顶部现浇方形桩帽（7），桩帽（7）的高度不大于0.3 m；

4）加筋碎石垫层施工；在竖向桩体（6）的顶部铺设土工格栅加筋碎石垫层或土工格室加筋碎石垫层；对于土工格栅加筋碎石垫层，采用双向经编土工格栅，在碎石垫层中单层或双层铺设；对于土工格室加筋碎石垫层，采用焊接土工格室，在碎石垫层中单层铺设；加筋垫层厚度不小于0.5 m；

5）连接件（9）施工：在加筋土挡墙与老路基（3）的结合部设置连接件（9），连接件（9）锚固于老路基内，顶部预留连接段；所述预留连接段与加筋土挡墙相连；

6）加筋土挡墙施工；所述加筋土挡墙是返包式土工格栅加筋土挡墙。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述步骤6）的具体实现方式是：

6.1）在加筋碎石垫层上铺设第一层土工格栅，一端与老路基（3）边坡上相应高度处的连接件（9）相连，另一端预留出返包及折回后与第二层土工格栅进行连接所需的长度，土工格栅（10）采用固定钉进行搭接，横向搭接宽度不小于15 cm，纵向搭接宽度不小于20 cm；

6.2）在临近墙面位置，将袋装碎石（11）逐层堆叠在土工格栅（10）上，然后分层填筑、压实填土（12），填土（12）采用老路基削坡产生的土料，分层厚度不大于30cm，至第二层土工格栅的铺设高度时，将第一层土工格栅返包住袋装碎石（11），折回段采用连接棒与第二层土工格栅连接并张紧；

6.3）重复步骤6.1）~ 6.2），直至返包式加筋土挡墙建造完成；建造完成时最顶层土工格栅上应有不小于50 cm厚的填土。