CN108086077A - 软地基道路结构及采用该道路结构的沉降快速修复工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软地基道路结构及采用该道路结构的沉降快速修复工艺,其技术方案要点是:包括从下至上依次铺设在软地基上的夯实土层、混凝土碎石垫层、沥青基层以及沥青路面层,所述混凝土碎石垫层与沥青基层之间设置有膨胀层,所述膨胀层包括有若干膨胀垫体以及分隔相邻膨胀垫体的隔膜,所述膨胀垫体包括有橡胶外衣和贴设在橡胶外衣上的增强纤维布,所述橡胶外衣与隔膜之间形成有供树脂胶填充的内腔,所述内腔的内壁上预先涂覆有使树脂胶固化的固化剂,所述混凝土碎石垫层中穿设有与内腔连通的注浆管,所述沥青基层中穿设有与内腔连通的排气管,用于软地基道路在后期沉降时进行快速修复。
Description
技术领域
本发明涉及道路沉降修复,特别涉及一种软地基道路结构及采用该道路结构的沉降快速修复工艺。
背景技术
我国地域广阔,由南至北的地区的土质也各有千秋,部分地区的土质较软。在软地基上修建的公路由于之前的地基不够坚固,检测后容易发生地基下沉拉裂造成路面沉降的问题,因此需要对软地基进行处理,使其沉降变得足够坚固,达到地基的固结度和稳定性至设计的要求,这个过程叫做软地基处理。
目前,软地基处理工法一般是以预处理为主,如:复合地基法、塑料排水板联合堆载、塑料排水板联合真空预压、强夯法和无排水砂垫层真空预压法等。但是如果前期的处理不到位,或者由于后期由于天气、地下水沉降、小型地震等环境因素导致路面下降时,却没有较好的处理方法。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种软地基道路结构,用于软地基道路在后期沉降时进行快速修复。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种软地基道路结构,包括从下至上依次铺设在软地基上的夯实土层、混凝土碎石垫层、沥青基层以及沥青路面层,所述混凝土碎石垫层与沥青基层之间设置有膨胀层,所述膨胀层包括有若干膨胀垫体以及分隔相邻膨胀垫体的隔膜,所述膨胀垫体包括有橡胶外衣和贴设在橡胶外衣上的增强纤维布,所述橡胶外衣与隔膜之间形成有供树脂胶填充的内腔,所述内腔的内壁上预先涂覆有使树脂胶固化的固化剂,所述混凝土碎石垫层中穿设有与内腔连通的注浆管,所述沥青基层中穿设有与内腔连通的排气管。
通过采用上述技术方案,该软地基道路结构通过在混凝土碎石垫层和沥青基层之间设置有膨胀层,在道路出现沉降的时候,能够通过向位于沉降路段的膨胀垫体内注射树脂胶,在树脂胶注入后,膨胀垫体膨胀,通过垫体膨胀的压力,将沉降路面向上撑起,继而使沉降道路的路面恢复原状,且树脂胶与固化剂混合后,能够使树脂胶硬化,达到接近混凝土的强度,达到对沉降路面的修复效果;相较于现有技术,无需打孔压注混凝土拌合物,方便了沉降道路的修复,且树脂胶的固化时间要远小于混凝土拌合物的固化时间,因此能够节省修复工程所用的时间,达到快速修复的目的。
作为优选,所述内腔中还设置有支撑体,所述支撑体为棉线、毛线或亚麻线的一种或两种。
通过采用上述技术方案,支撑体的设计能够避免两端面的橡胶外衣完全贴合在一起,避免了橡胶外衣贴合致无法注浆的问题,且棉线、毛线和亚麻线均具有较好的吸水效果,能够起到导流树脂胶的作用,提高树脂胶的填充效果,且当树脂胶固化后,作为支撑体的棉线、毛线或亚麻线能够成为嵌合在固化后胶水内部的纤维骨架,与增强纤维布协同使用,提高固化后树脂胶的结构强度的同时,能够提高树脂胶与橡胶外衣之间的粘接性。
作为优选,所述内腔中还设置有支撑体,所述支撑体包括有刚性骨架以及连接刚性骨架与橡胶外衣的弹性垫,所述刚性骨架包括有与注浆管连通的横向管件以及纵向管件拼接而成,所述横向管件和纵向管件开设有若干与内腔连通的连接孔。
通过采用上述技术方案,刚性骨架能够用于导流树脂胶,使树脂胶在膨胀体内的填充更加均匀。
作为优选,所述混凝土碎石垫层与膨胀层之间以及沥青基层与膨胀层之间均通过丙烯酸胶层连接。
通过采用上述技术方案,丙烯酸胶层的作用能够提高膨胀层与沥青基层和混凝土碎石垫层之间的粘接牢固度,避免膨胀层发生滑移;丙烯酸胶层还能够起到防水效果,避免橡胶外衣与水接触;同时,丙烯酸胶层能够起到增韧橡胶外衣的效果,避免橡胶外衣膨胀出现裂痕。
本发明的第二个目的是提供一种软地基道路沉降快速修复工艺,具有修复工期短的特点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种软地基道路沉降快速修复工艺,包括如下步骤:
Step1确定道路沉降路段并在位于该沉降路段下方的两隔膜之间架设定位架,定位架与沉降路段之间形成补充腔;
Step2通过注液管向内腔中充入与固化剂配合使用的树脂胶,树脂胶顺着支撑体充满内腔,内腔中的气体通过排气管排出;
Step3持续向内腔中注树脂胶,至道路沉降路段拱起并充满补充腔;
Step4封堵注浆管以及排气管,在定位架覆盖土工布,进行道路养护,至树脂胶与固化剂充分混合固化后,撤去定位架和土工布,完成道路沉降的修复。
通过采用上述技术方案,定位架的架设能够起到导向膨胀垫体膨胀方向的作用,在定位板的压设下,能够使膨胀垫体膨胀形状与沉降道路的补充腔形状一致,使路面恢复与原状,在树脂胶与固化剂混合后,通过养护使树脂胶固化,定位架能够避免树脂胶在固化过程中发生形变,当树脂胶固化后,使路面恢复平整,即可完成道路沉降的修复。
作为优选,所述定位架包括有分别插接在道路两侧的两第一定位板以及架设在两第一定位板上的第二定位板。
通过采用上述技术方案,第一定位板能够避免膨胀体在膨胀过程中,位于膨胀体的上方的道路结构层出现径向膨胀,第二定位板的设计则能够用于使路面恢复平整。
作为优选,道路两侧预埋有供第一定位板插接的预埋槽,所述预埋槽的侧边与混凝土碎石垫层和膨胀层的侧边通过排水孔连通。
通过采用上述技术方案,预埋槽的设计能方便第二定位板的安装;同时,在日常状态下,预埋槽还能够起到排水效果,提高排水效率,使无法下渗的路面水从排水槽中排出,避免沥青路面雨水受损。
作为优选,所述固化剂为环氧树脂固化剂,树脂胶为刚性环氧树脂胶。
通过采用上述技术方案,固化后的环氧树脂交联密度高,呈三维网状结构,具有良好的物理、化学性能,它对金属和非金属材料的表面都具有优异的粘接强度,变形收缩率小,尺寸稳定性好,硬度高,强度也能够达到混凝土的水平。
作为优选,所述刚性环氧树脂胶由以下组分组成,各组分以及各组分的质量份数如下:双酚A型环氧树脂45-55份、丙二醇单甲醚15-25份、丙二醇二缩水甘油醚5-8份、粉末碳酸钙20-30份、粉末氢氧化镁20-30份、硅烷偶联剂1-2份。
通过采用上述技术方案,双酚A型环氧树脂含有苯环结构,固化后刚性强,硬度高;丙二醇单甲醚作为有机溶剂,能够降低环氧树脂的粘度,方便工人操作;丙二醇二缩水甘油醚的分子解耦股中存在脂肪长链,能够自由旋转且具有弹性,能够提高环氧树脂的抗冲击轻强度,粉末碳酸钙和粉末氢氧化镁能够起到补强增韧的作用,提高环氧树脂复合物的拉伸强度和冲击强度,使环氧树脂复合物的牵拉结构更加致密,基体塑性变形更加明显,硅烷偶联剂的添加能够用于粉末碳酸钙和粉末氢氧化镁和环氧树脂界面之间的粘接,提高分散性,同时有利于增强和增韧。
作为优选,所述粉末碳酸钙和粉末氢氧化镁的粒径处于60-80μm之间。
通过采用上述技术方案,粉末碳酸钙和粉末氢氧化镁粒径过大会导致树脂胶的细度不够,影响粘接性能;如果粒径太小,则导致粉末碳酸钙和粉末氢氧化镁难以分散,导致粘接不均匀,选择粒径处于60-80μm之间的粉末碳酸钙和粉末氢氧化镁能够在保证分散性的同时,保证粘接性能。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
该修复工艺具有耗时短、修复效果好的特点,由于预埋在路面结构中的膨胀层的设计,在修复过程中,只需向膨胀垫体内腔中注入环氧树脂,通过环氧树脂撑开膨胀垫体,从而使消除路面沉降,在环氧树脂固化后,其力学性能优于混凝土,因此具有较好的稳定效果,且环氧树脂的固化周期远短于混凝土,因此能够缩短养护工期,提高修复效率。
附图说明
图1为一种软地基道路结构的整体结构示意图;
图2为实施例1a-实施例1e的支撑体结构示意图;
图3为实施例1f的支撑体而结构示意图;
图4为定位架的结构示意图。
图中,1、夯实土层;2、混凝土碎石垫层;3、丙烯酸胶层;4、膨胀层;41、膨胀垫体;411、橡胶外衣;412、纤维增强布;42、隔膜;43、内腔;44、固化剂;45、注浆管;46、排气管;47、支撑体;471、刚性骨架;4711、纵向管件;4712、横向管件;472、弹性垫;473、吸水线材;5、沥青基层;6、沥青路面层;7、预埋槽;71、底座;72、封板;73、排水孔;8、定位架;81、第一定位板;82、第二定位板;83、补充腔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1a
参见图1,一种软地基道路结构,包括有从下至上依次铺设在原始软地基上的夯实土层1、混凝土碎石垫层2、丙烯酸胶层3、膨胀层4、丙烯酸胶层3、沥青基层5以及沥青路面层6。
参见图1,道路两侧开设有预埋槽7。预埋槽7为方形管槽,包括有底座71以及通过螺栓固设在底座71上的封板72。底座71的一侧壁与道路边沿抵接,且该侧边开设有与预埋槽7的槽腔连通的若干排水孔73。排水孔73开设在丙烯酸胶层3与沥青基层5的连接处、混凝土碎石垫层2的侧边和膨胀层4的侧边。
参见图1和图2,软地基在铺设夯实土层1前先经过抽水压实处理,随后回填素土并进行夯实,得到夯实土层1。膨胀层4包括有通过丙烯酸胶层3粘接在混凝土碎石垫层2和沥青基层5之间的若干膨胀垫体41以及等距设置在膨胀垫体41之间的若干隔膜42,膨胀垫体41与两隔膜42之间围合形成有内腔43。膨胀垫体41包括有橡胶外衣411以及贴设在橡胶外衣411朝向内腔43的纤维增强布412。橡胶外衣411和隔膜42同为聚乙烯或者聚氯乙烯材料制成;纤维增强布412选为碳纤维布或者钢纤维布。橡胶外衣411、纤维增强布412以及隔膜42朝向内腔43的端面均涂抹有固化剂44,固化剂44选为双氰胺固化剂44体系的环氧树脂固化剂44。
参见图1和图2,混凝土碎石垫层2上穿设有若干分别与内腔43连通的注浆管45,注浆管45连通在橡胶外衣411远离路面的端面,也就是混凝土碎石垫层2上;沥青基层5上穿设有若干分别与内腔43连通的排气管46,排气管46连通在橡胶外衣411靠近路面的端面上,也就是说注浆管45相对路面的深度要深于排气管46的相对路面的深度。且排气管46的管径要小于注浆管45的管径。
参见图1和图2,内腔43中还填充有支撑体47,支撑体47为缠绕成团状后压成片状的吸水线材473,本实施例中该吸水线材473选为棉线、毛线或者亚麻线的其中一种。当道路沉降时,向内腔43中充入树脂胶,树脂胶选为与环氧树脂固化剂44配合使用的刚性还氧树脂胶。随着树脂胶充入量的增大,使膨胀垫体41膨胀,树脂胶将路面顶起,树脂胶与固化剂44混合固化后,起到填充沉降部分的效果,使路面恢复原样。
实施例1b
实施例1b与实施例1a的区别仅在于,实施例二的支撑体47选为毛线。
实施例1c
实施例1c与实施例1a的区别仅在于,实施例三的支撑体47选为亚麻线。
实施例1d
实施例1d与实施例1a的区别仅在于,实施例四的支撑体47选为棉线和亚麻线按照质量比为1:1混合使用。
实施例1e
实施例1e与实施例1a的区别仅在于,实施例五的支撑体47选为棉线和毛线按照质量比为1:1混合使用。
实施例1f
参见图1和图3,实施例1f与实施例1a的区别仅在于,实施例六的支撑体47包括有刚性骨架471以及连接在刚性骨架471与橡胶外衣411之间的弹性垫472。刚性骨架471包括有垂直路面设置的若干纵向管件4711以及垂直连通纵向管件4711的若干横向管件4712。横向管件4712与注浆管45和排气管46连通,横向管件4712和纵向管件4711上均开设有若干连通横向管件4712和纵向管件4711管腔与内腔43的连接孔。
实施例2
一种软地基道路沉降快速修复工艺,包括如下步骤:
(1)确定道路沉降路段,架设定位架8;
1.1在位于该沉降路段的两侧取下封板72,随后向预埋槽7内插接第一定位板81;
1.2调节第一定位板81的高度使其与原始路面高度平齐;
1.3将第二定位板82架设在两第一定位板81之上,并通过螺纹连接将第一定位板81和第二定位板82固设;
1.4第一定位板81、第二定位板82和沉降路段的表面围合形成与沉降体积一致补充腔83。
(2)通过注液管向内腔43中充入刚性环氧树脂胶,刚性环氧树脂胶顺着支撑体47充满内腔43,内腔43中的气体通过排气管46排出;
(3)持续向内腔43中注刚性环氧树脂胶,至道路沉降路段拱起并充满补充腔83;
(4)使用水泥封堵注浆管45以及排气管46,在定位架8覆盖土工布,进行道路养护,至刚性环氧树脂胶与环氧树脂固化剂44充分混合固化后,撤去定位架8和土工布,完成道路沉降的修复。
实施例3a
实施例3a中的上述实施例1a-1f和实施例2采用的刚性环氧树脂胶由以下组分组成,各组分以及各组分的质量份数如下:双酚A型环氧树脂45份、丙二醇单甲醚15份、丙二醇二缩水甘油醚5份、粒径为60μm粉末碳酸钙20份、粒径为60μm粉末氢氧化镁20份、硅烷偶联剂1份。
实施例3b
实施例3b中的上述实施例1a-1f和实施例2采用的刚性环氧树脂胶由以下组分组成,各组分以及各组分的质量份数如下:双酚A型环氧树脂55份、丙二醇单甲醚25份、丙二醇二缩水甘油醚8份、粒径为80μm粉末碳酸钙30份、粒径为80μm粉末氢氧化镁30份、硅烷偶联剂2份。
实施例3c
实施例3c中的上述实施例1a-1f和实施例2采用的刚性环氧树脂胶由以下组分组成,各组分以及各组分的质量份数如下:双酚A型环氧树脂50份、丙二醇单甲醚20份、丙二醇二缩水甘油醚6份、粒径为70μm粉末碳酸钙25份、粒径为70μm粉末氢氧化镁25份、硅烷偶联剂1份。
实施例3d
实施例3d中的上述实施例1a-1f和实施例2采用的刚性环氧树脂胶由以下组分组成,各组分以及各组分的质量份数如下:双酚A型环氧树脂50份、丙二醇单甲醚20份、丙二醇二缩水甘油醚6份、粒径为70μm粉末碳酸钙20份、粒径为80μm粉末氢氧化镁30份、硅烷偶联剂1.5份。
实施例3e
实施例3e中的上述实施例1a-1f和实施例2采用的刚性环氧树脂胶由以下组分组成,各组分以及各组分的质量份数如下:双酚A型环氧树脂45份、丙二醇单甲醚20份、丙二醇二缩水甘油醚6份、粒径为75μm粉末碳酸钙28份、粒径为65μm粉末氢氧化镁20份、硅烷偶联剂1.5份。
采用实施例1a-实施例1f进行沉降路段修复,路面沉降最大值为20cm,沉降面积为15x20m2,记录施工时间以及养护时间;并测量修复路面高度x1,在车流量超过10000,再次测量修复路面高度x2,并通过x2-x1记录修复路面沉降值。
测试结果见下表:
将实施例3a-3e的环氧树脂和固化剂混合后制成样片,用邵氏硬度计D进行硬度测试;
将实施例3a-3e的环氧树脂和固化剂混合后制成标准样条,按照GB/T 2567-2008进行拉伸强度试验;
将实施例3a-3e的环氧树脂和固化剂混合后制成4x10x80mm3的标准样条,按照GB/T9341-2000进行弯曲强度试验;
将实施例3a-3e的环氧树脂和固化剂混合后制成4x10x80mm3的标准样条,按照GB/T12587-2003进行抗压强度试验。
从环氧树脂试样的抗压强度性能可知,环氧树脂的性能要远好与C35混凝土的标准值,因此可以代替混凝土用于沉降段的补强,从修复路面沉降值可知,修复后的道路在经过车辆碾压之后的变形较小,修复路面高度x2与近修复路面高度x1的值几乎相同,具有较好的修复效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种软地基道路结构,包括从下至上依次铺设在软地基上的夯实土层(1)、混凝土碎石垫层(2)、沥青基层(5)以及沥青路面层(6),其特征在于,所述混凝土碎石垫层(2)与沥青基层(5)之间设置有膨胀层(4),所述膨胀层(4)包括有若干膨胀垫体(41)以及分隔相邻膨胀垫体(41)的隔膜(42),所述膨胀垫体(41)包括有橡胶外衣(411)和贴设在橡胶外衣(411)上的增强纤维布,所述橡胶外衣(411)与隔膜(42)之间形成有供树脂胶填充的内腔(43),所述内腔(43)的内壁上预先涂覆有使树脂胶固化的固化剂(44),所述混凝土碎石垫层(2)中穿设有与内腔(43)连通的注浆管(45),所述沥青基层(5)中穿设有与内腔(43)连通的排气管(46)。
2.根据权利要求1所述的一种软地基道路结构,其特征在于,所述内腔(43)中还设置有支撑体(47),所述支撑体(47)为棉线、毛线或亚麻线的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种软地基道路结构,其特征在于,所述内腔(43)中还设置有支撑体(47),所述支撑体(47)包括有刚性骨架( 471)以及连接刚性骨架( 471)与橡胶外衣(411)的弹性垫(472),所述刚性骨架( 471)包括有与注浆管(45)连通的横向管件(4712)以及纵向管件(4711)拼接而成,所述横向管件(4712)和纵向管件(4711)开设有若干与内腔(43)连通的连接孔。
4.根据权利要求2或3所述的一种软地基道路结构,其特征在于,所述混凝土碎石垫层(2)与膨胀层(4)之间以及沥青基层(5)与膨胀层(4)之间均通过丙烯酸胶层(3)连接。
5.根据权利要求4所述的一种软地基道路沉降快速修复工艺,其特征在于,包括如下步骤:
Step1确定道路沉降路段并在位于该沉降路段下方的两隔膜(42)之间架设定位架(8),定位架(8)与沉降路段之间形成补充腔(83);
Step2通过注液管向内腔(43)中充入与固化剂(44)配合使用的树脂胶,树脂胶顺着支撑体(47)充满内腔(43),内腔(43)中的气体通过排气管(46)排出;
Step3持续向内腔(43)中注树脂胶,至道路沉降路段拱起并充满补充腔(83);
Step4封堵注浆管(45)以及排气管(46),在定位架(8)覆盖土工布,进行道路养护,至树脂胶与固化剂(44)充分混合固化后,撤去定位架(8)和土工布,完成道路沉降的修复。
6.根据权利要求5所述的一种软地基道路沉降快速修复工艺,其特征在于,所述定位架(8)包括有分别插接在道路两侧的两第一定位板(81)以及架设在两第一定位板(81)上的第二定位板(82)。
7.根据权利要求6所述的一种软地基道路沉降快速修复工艺,其特征在于,道路两侧预埋有供第一定位板(81)插接的预埋槽(7),所述预埋槽(7)的侧边与混凝土碎石垫层(2)和膨胀层(4)的侧边通过排水孔(73)连通。
8.根据权利要求5所述的一种软地基道路沉降快速修复工艺,其特征在于,所述固化剂(44)为环氧树脂固化剂(44),树脂胶为刚性环氧树脂胶。
9.根据权利要求8所述的一种软地基道路沉降快速修复工艺,其特征在于,所述刚性环氧树脂胶由以下组分组成,各组分以及各组分的质量份数如下:双酚A型环氧树脂45-55份、丙二醇单甲醚15-25份、丙二醇二缩水甘油醚5-8份、粉末碳酸钙20-30份、粉末氢氧化镁20-30份、硅烷偶联剂1-2份。
10.根据权利要求9所述的一种软地基道路沉降快速修复工艺,其特征在于,所述粉末碳酸钙和粉末氢氧化镁的粒径处于60-80μm之间。
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