CN108867610A - 一种在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及道路施工技术领域，具体涉及一种在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，依次包括第一阶段加固处理、第二阶段加固处理、第三阶段加固处理和路面铺设，以堆载作为静荷载施压，配合增压系统，进行施压加固，拆除加固完成的待铺路区的抽排水系统及增压系统的设备，碾压固化后的待铺路区，形成平整场地后进行道路铺设；克服了传统施工方法工期长，成本高，安全性低的缺陷；通过增压系统、抽排水系统及振动系统的配合协同，在保证固结效果的前提下，缩短了工期，降低了施工成本；并且，各系统之间独特的排布方式，在保证施工效果的同时，提高了施工过程的安全性能。

Description

一种在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法

技术领域

本发明涉及道路施工技术领域，具体涉及一种在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法。

背景技术

现有技术中，淤泥土质地基上道路铺设的方法主要有排水固结法、开挖换填法、沙井法、加固土桩等方法。传统的排水固结法，通过向地基内部插入排水板，铺膜抽真空后，完成固结，整个工期完成需要6个月左右，耗时太久；开挖换填法，则适用于软土层厚度适中的地基，若厚度过大，则会增加弃方与取土方量而增大工程成本；沙井法则需要大量袋子及砂土，对材料选用较为挑剔；加固土桩法，使用施工场地狭小、净空低、上部土质较硬下部软弱的场地，适用范围受限。

此外，专利号为201510002783.1的发明专利，公开了一种新型的滩涂淤泥路基处理方法，将传统的排水固结法进行改进，在加固处理阶段增加增压系统与真空系统，然后再进行材料堆载施压固结。虽然，其可以在较短工期内完成地基加固，相对缩短了工期，提高了施工效率；但是，其因在地基内埋设增压系统，增压系统的存在会抵消增压管范围内部分真空度，短期内排水效果提高，时间稍长则会出现地基内真空度或压力不均，从而导致地基内部结构不稳，使其局部沉降速率骤增或骤减，导致整体沉降速率差距大，影响施工的安全性及效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，克服了传统施工方法工期长，成本高，安全性低的缺陷；通过增压系统、抽排水系统及振动系统的配合协同，在保证固结效果的前提下，缩短了工期，降低了施工成本；并且，各系统之间独特的排布方式，在保证施工效果的同时，提高了施工过程的安全性能。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，包括如下步骤：

一）第一阶段加固处理

A．在待铺路区的淤泥表面铺设加固层；

B．在加固层表面铺设横向排水体；向加固层内埋设竖向排水体、振动系统及增压系统；横向排水体与竖向排水体连通，并由抽水泵控制，横向排水体、竖向排水体及抽水泵组成抽排水系统；

C．启动振动系统、增压系统及抽排水系统，对地基实施抽排水并加固；

二）第二阶段加固处理

D．将振动系统拆除，并在埋设振动系统的位置打入混凝土；根据沉降情况，进行抽排水加固；

三）第三阶段加固处理

E．在加固层上方以堆载作为静荷载施压，配合增压系统，进行施压加固；

四）路面铺设

拆除加固完成的待铺路区的抽排水系统及增压系统的设备，碾压固化后的待铺路区，形成平整场地后进行道路铺设。

通过采用上述技术方案，对淤泥土质地基进行三个阶段的加固处理：第一阶段是淤泥内含水量最高的阶段，该阶段中淤泥地基的承重力小，压缩性大，在其表层铺设加固层后，通过横竖排水体进行抽排水，并通过振动系统，使淤泥地基内产生高孔隙水压力；通过增压系统，对淤泥地基中的自由水挤压（原理类似与挤压海绵中的水），加快抽排水效率，缩短加固工期；当靠近增压系统的水分被挤压并排出后，则局部达到饱和，如果仅仅通过增压的方式，则排水不均匀，排水加固的效率及效果都大大降低；因此，将增压系统与振动系统相互配合，并结合抽排水，使淤泥地基内含水量的饱和度延后，由于振动的作用，避免了局部含水降低过大，而导致的淤泥地基不稳的问题，有效的提高抽排水效率与效果。通过第一阶段加固处理后，淤泥土体达到一定的固结程度，若继续通过振动系统振动，则会破坏土体的固结效果；因此，将振动系统拆除，并在拆除位置内打入混凝土进行深入加固，使淤泥土体内均匀加固了“钢筋”，即均匀打入了加固支撑柱，从而增大淤泥土体的固结程度；并陆续对土体增压抽排水加固。通过第二阶段加固处理后，淤泥土体达到一定的固结程度，在其上方通过静荷载施压，并配合地基内部的增压系统，进一步增压排水加固；该阶段属于加固处理的后期阶段，工期为2-3个月，而采用传统的排水固结法，工期约为4个月，因此，本发明的施工方法大大缩短了施工工期，提高了道路铺设的效率，从而降低了运行成本。经过三个阶段加固处理后的淤泥地基，已经满足道路铺设的要求，拆除抽排水设备及增压系统，碾压固化平整场地后，进行正常的道路铺设。

作为优选，步骤C中，对地基实施抽排水加固，当地基沉降速率大于2.0cm/d时，持续进行抽排水加固；当地基沉降速率小于等于2.0cm/d且大于1.0cm/d时，以1-2天进行一次的频率进行抽排水加固；抽排水的同时，振动系统提供振动压力，增压系统进行打气加压。

通过采用上述技术方案，实时监测沉降情况，根据沉降速率调整振动系统的振动频率及抽排水时间；当沉降速率小于等于2.0cm/d且大于1.0cm/d时，说明地基内已经为半固化状态，若持续抽排水，则做无用功的同时，造成资源浪费；通过振动系统、增压系统及抽排水系统配合，有效的提高抽排水效率与效果，该阶段的工期约为半个月。

作为优选，步骤D中，当地基沉降速率小于等于1.0cm/d且大于0.5cm/d时，将振动系统拆除，并在埋设振动系统的位置打入混凝土，并以3-4天进行一次的频率进行抽排水加固；抽排水的同时，增压系统进行打气加压。

通过采用上述技术方案，实时监测沉降情况，当地基沉降速率小于等于1.0cm/d且大于0.5cm/d时，说明地基内已经进一步固结，若持续振动，则导致淤泥地基不稳，不利于其固结；此时拆除振动系统，打入混凝土作为加固支撑，降低抽排水频率，进一步抽排水加固，该阶段的工期为0.5-1个月。

作为优选，步骤E中，当地基沉降速率小于等于0.5cm/d时，在加固层上方以堆载作为静荷载施压，进行抽排水加固；抽排水的同时，增压系统进行打气加压，直至达到设计固结度为止。

通过采用上述技术方案，实时监测沉降情况，当地基沉降速率小于等于0.5cm/d时，说明地基内含水量已经达到较低状态，此时，地基承载力加大，在地基上方堆载承重物，进行静荷载施压，并配合增压系统，在双重内外压力下抽排水，提高了固结效率；该阶段的工期为1-1.5个月。

作为优选，所述振动系统包括振动器，振动杆和振动头；步骤B中，将振动杆与振动头埋设在淤泥层内，振动器留在加固层表层进行控制。

通过采用上述技术方案，将振动头埋入淤泥层内部，在其周期性振动力的作用下，周围形成高孔隙水压区，配合增压系统及抽排水系统，更有利于将淤泥内部的水分排出。

作为优选，所述增压系统包括增压泵和增压管；步骤B中，将增压管埋设在淤泥层内，增压泵留在加固层表层进行控制；所述振动头与增压管伸入淤泥层内的深度一致。

通过采用上述技术方案，将增压泵埋入淤泥层内，为淤泥提供内部挤压力，使淤泥层内的水更利于排出；振动头与增压管伸入淤泥层内的深度一致，使挤压力与振动源保持横向一致，使振动头为淤泥内提供振动，形成高孔隙水压区的同时，对增压管起到施压方向扩大的效果；即由于振动头的作用，使增压管处于微晃动状态，使打气增压的方向不是保持在一个固定不变的位置，从而更有利于淤泥内自由水进行全方位的施压排出，大大增强了排水效果，从而缩短了排水固结时间。

作为优选，所述竖向排水体伸入淤泥层内部，并位于增压管及振动头下方。

通过采用上述技术方案，增压管及振动头通过施压及振动，使自由水聚集分布在两者周围的侧下方；竖向排水体埋设在底部，能将施压及振动聚集的自由水，更高效的排出。

作为优选，所述横向排水体与竖向排水体呈纵横交错网格状设置排布。

通过采用上述技术方案，一方面，有利于淤泥内水分的及时有效排出，而不会滞留在待加固区域表面，造成二次软化地基的问题；另一方面，网状交错设置排布，与加固层一起，起到增强地基表面加固程度且提高承载力的作用。

作为优选，步骤B中，增压系统与振动系统相邻并相间设置；所述增压系统与振动系统均位于横向排水体与竖向排水体围成的网格中间。

通过采用上述技术方案，使增压管与振动头相间设置在网格中间，每三个振动杆空间围成三棱柱，相间的每三个增压管空间上围成另一个三棱柱，两个三棱柱之间镜像设置并交叉，使淤泥地基内部在振动增压的过程中，振动与增压均匀交叉进行，避免出现局部压力过大而造成局部坍塌等情况。

作为优选，所述加固层包括上、下两层；下层为竹条、土工编织布、土工格栅中的一种或几种，上层为粉细砂和/或中粗砂。

通过采用上述技术方案，双层加固层，进一步提高了地基表面的结构强度，提高承载力；下层为密实材料，上层加盖砂石，保证需求强度的同时，用料简单，降低施工成本。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

（1）对淤泥土质地基进行三个阶段的加固处理，根据不同阶段的固结强度，设定不同的抽排水措施，使每个阶段的加固处理达到效率与效果的最佳结合，从而缩短了整个施工过程的工期；

（2）通过增压系统、振动系统与抽排水系统配合，有效的提高了抽排水效率与效果；

（3）通过将混凝土打入淤泥地基内，对地基起到了加固支撑作用，并且与增压管相间设置，形成镜像设置的多组两两交叉的三棱柱单元，使淤泥地基内部在增压抽水的过程中，结构更稳固，内部压力均匀，避免局部坍塌或局部沉降速率骤变，而影响施工安全等情况的出现，保证施工效果的同时，提高了施工安全性能。

附图说明

图1为本发明加固层内设备布置的平面示意图。

附图中：1、增压管；2、振动杆；3、横向排水板；4、竖向排水板。

具体实施方式

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

施工现状：淤泥层土质地基，区域长度130m，区域内淤泥层平均厚度10m，局部达到30m。该土层内含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低、渗透性差。车道宽度为3.5m，作为双向车道，将路面设计为7m，并在两边增设施工区域，分别拓宽2m。

在上述淤泥土质地基上铺设道路，本发明的施工工艺具体包括如下操作步骤：

一）第一阶段加固处理

（1）在上述11m宽的淤泥层表面铺设竹条和土工格栅，并罩一层土工编织布；在土工编织布上方铺设中粗砂和/或粉细砂，铺设厚度为0.3-0.5m，形成初具有承载力的加固层。

（2）如图1所示，利用插板机向加固层内埋设竖向排水板4，竖向排水板4均匀间隔排布，间隔为1m；在加固层表面均匀间隔铺设横向排水板3（横向及竖向排水体分别选用横向排水板和竖向排水板），横向排水板3与竖向排水板4呈纵横交错网格状设置排布，即每一根竖向排水板4的顶端均与横向排水板3通过三通或四通接头连通，俯视角度看，横向排水板3之间围合成多个边长为1m，面积为1m²的小网格。

横向排水板3与抽水泵连通，通过抽水泵控制其抽排水工作；为了保证抽水泵不影响后期施工，其设置在7m道路外扩的2m区域内；横向排水板3、竖向排水板4及抽水泵组成抽排水系统。

在每个面积为1m²的小网格的中心埋设振动杆2，振动头伸入淤泥层内部；在相邻的面积为1m²的小网格的中心埋设增压管1（利用插板机埋设），增压管1埋入淤泥层内部；保证振动头与增压管1相间设置，即相邻振动杆2的间距为2m，相邻增压管1的间距为2m，振动杆2与增压管1的间距为1m。增压泵与混凝土振动器则留在加固层的表层，实现增压与振动控制。

埋设时，注意保证振动头与增压管1的底端处于同一水平高度；并且均位于竖向排水板4底端的上方。每个网格端点的竖向排水板4底端，将振动头或增压管1包覆在其上方，形成漏斗形结构，更有利于被增压及振动而聚集的水分，进入到竖向排水板4内，通过抽水泵及横向排水板3排出。

横向排水板3和纵向排水板4从横交错设置，与加固层一起，起到增强地基表面加固程度且提高承载力的作用；每三个且相邻的振动杆2空间内围成三棱柱结构，每三个且相邻的增压管1空间内围成另一个三棱柱结构，两个三棱柱之间镜像设置并交叉，使振动与增压空间交叉分布并协同作用，使淤泥地基内含水量的饱和度延后；由于均匀振动及均匀增压的作用，避免了局部含水降低过大，而导致的淤泥地基不稳的问题，有效的提高抽排水效率与效果，并且使结构更稳固，避免出现局部坍塌等情况。

（3）启动混凝土振动器、增压泵及抽水泵，对地基实施抽排水加固；当地基沉降速率大于2.0cm/d时，持续进行抽排水加固；当地基沉降速率小于等于2.0cm/d且大于1.0cm/d时，以1-2天进行一次的频率进行抽排水加固；抽排水的同时，振动系统提供振动压力，增压系统进行打气加压。

上述为第一阶段的加固处理，该阶段的工期约为半个月。

二）第二阶段加固处理

（4）当地基沉降速率小于等于1.0cm/d且大于0.5cm/d时，将振动系统拆除，并在埋设振动杆及振动头的位置打入混凝土，并以3-4天进行一次的频率进行抽排水加固；抽排水的同时，通过增压泵对增压管内进行打气加压，实现对淤泥地基内部的施压；该阶段的工期为0.5-1个月。

通过第一阶段加固处理后，淤泥土体达到一定的固结程度，若继续通过振动系统振动，则会破坏土体的固结效果；因此，将振动系统拆除，并在拆除位置内打入混凝土进行深入加固，使淤泥土体内均匀加固了“钢筋”，即均匀打入了加固支撑柱，从而增大淤泥土体的固结程度；并陆续对土体增压抽排水加固。而混凝土打入的位置刚好替换了原来振动杆所在的位置，使每三个相邻的混凝土支撑柱，在空间内围合形成三棱柱；并与增压管相间设置排布，使空间内的两个三棱柱形成镜像交叉，该特殊结构，使淤泥地基的结构更稳固；实现了淤泥地基的二次固结，避免出现沉降速率骤增或骤减，导致整体沉降速率差距大，影响施工的安全性及效果的情况。

三）第三阶段加固处理

（5）当地基沉降速率小于等于0.5cm/d时，在加固层上方以堆载砂石等材料作为静荷载施压，进行抽排水加固；抽排水的同时，增压系统进行打气加压，直至达到设计固结度为止；该阶段的工期为1-1.5个月。

四）路面铺设

拆除加固完成的待铺路区的横向排水板，竖向排水板，抽水泵，增压器和增压管，碾压固化后的待铺路区。经过上述第三阶段加固处理后，被加固区域的总沉降量达3-5m，承载力达到了150kPa，满足20T及以上的载重车通过，达到了道路运行的目的与要求。

碾压上述待铺路区，使之形成平整场地，按照正常的道路铺设要求，铺设双向宽度为7m的道路。

本发明的施工方法，采用三步加固处理工艺，根据实时观测沉降速率的具体情况，进行不同的加固处理，分层次深入加固处理；通过对淤泥地基进行二次加固处理与三次加固处理，使加固效果与施工时间达到最佳的结合匹配状态，在保证固结效果的同时，将施工工期从传统排水加固法的6个月，缩减到了3.5个月左右，大大缩短了施工工期；同时，施工工期的缩短，势必会降低劳动成本，及设备与材料的耗费率，从而降低工程造价，并降低了施工成本。

需要注意的是，本发明工艺中，加固层包括两层，各层所用材料可以灵活选用，不局限于上述实施例中所列的情况，其下层为竹条、土工编织布、土工格栅中的一种或几种，上层为粉细砂和/或中粗砂，相互之间可以任意组合与配对，在此不再赘述。

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)

1.一种在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，其特征在于，其包括如下步骤：

一）第一阶段加固处理

A．在待铺路区的淤泥表面铺设加固层；

B．在加固层表面铺设横向排水体；向加固层内埋设竖向排水体、振动系统及增压系统；横向排水体与竖向排水体连通，并由抽水泵控制，横向排水体、竖向排水体及抽水泵组成抽排水系统；

C．启动振动系统、增压系统及抽排水系统，对地基实施抽排水并加固；

二）第二阶段加固处理

D．将振动系统拆除，并在埋设振动系统的位置打入混凝土；根据沉降情况，进行抽排水加固；

三）第三阶段加固处理

E．在加固层上方以堆载作为静荷载施压，配合增压系统，进行施压加固；

四）路面铺设

拆除加固完成的待铺路区的抽排水系统及增压系统的设备，碾压固化后的待铺路区，形成平整场地后进行道路铺设。

2.根据权利要求1所述的在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，其特征在于：步骤C中，对地基实施抽排水加固，当地基沉降速率大于2.0cm/d时，持续进行抽排水加固；当地基沉降速率小于等于2.0cm/d且大于1.0cm/d时，以1-2天进行一次的频率进行抽排水加固；抽排水的同时，振动系统提供振动压力，增压系统进行打气加压。

3.根据权利要求1所述的在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，其特征在于：步骤D中，当地基沉降速率小于等于1.0cm/d且大于0.5cm/d时，将振动系统拆除，并在埋设振动系统的位置打入混凝土，并以3-4天进行一次的频率进行抽排水加固；抽排水的同时，增压系统进行打气加压。

4.根据权利要求1所述的在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，其特征在于：步骤E中，当地基沉降速率小于等于0.5cm/d时，在加固层上方以堆载作为静荷载施压，进行抽排水加固；抽排水的同时，增压系统进行打气加压，直至达到设计固结度为止。

5.根据权利要求1所述的在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，其特征在于：所述振动系统包括振动器，振动杆（2）和振动头；步骤B中，将振动杆（2）与振动头埋设在淤泥层内，振动器留在加固层表层进行控制。

6.根据权利要求5所述的在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，其特征在于：所述增压系统包括增压泵和增压管（1）；步骤B中，将增压管（1）埋设在淤泥层内，增压泵留在加固层表层进行控制；所述振动头与增压管（1）伸入淤泥层内的深度一致。

7.根据权利要求6所述的在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，其特征在于：所述竖向排水体伸入淤泥层内部，并位于增压管（1）及振动头下方。

8.根据权利要求1所述的在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，其特征在于：所述横向排水体与竖向排水体呈纵横交错网格状设置排布。

9.根据权利要求8所述的在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，其特征在于：步骤B中，增压系统与振动系统相邻并相间设置；所述增压系统与振动系统均位于横向排水体与竖向排水体围成的网格中间。

10.根据权利要求1所述的在淤泥土质地基上铺设道路的施工方法，其特征在于：所述加固层包括上、下两层；下层为竹条、土工编织布、土工格栅中的一种或几种，上层为粉细砂和/或中粗砂。