CN109056441A - 桩-织结合式软土路基立体加筋结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种桩‑织结合式软土路基立体加筋结构及施工方法，其特征在于：结构包括钢管囊袋注浆桩、防水土工膜、土工格栅、内置格宾网的碎石层和内置三维竖向加筋环的换填土层；通过半月形扣板紧扣囊袋和注浆花管液压入高含水率软土并注浆形成钢管囊袋注浆桩；防水土工膜整体摊铺在细砂砾石垫层上和预留盲沟排水道底部；土工格栅摊铺在粗砂砾石垫层上，并用土工膜反包段反包土工格栅；连接钢支架安装在粗砂砾石垫层和碎石层上；在路基台阶和格宾网之间的回填土层之间安装三维竖向加筋环。本发明提高解决了高含水率软土路基承载力不足、沉降过大的情况，降低地基处理费用，施工效率高，施工效果好。
Description
技术领域
本发明涉及软土路基处理技术领域，尤其涉及一种桩-织结合式软土路基立体加筋结构及其施工方法。
背景技术
在软土路基施工，常规方法是对软弱土层进行堆载预压、真空、复合桩基、换填等处理，以提高软弱土层的地基承载力及降低沉降量，另一种方法是采用加筋土的方式，进而满足承载力和沉降量要求。两种方式都是实际工程中常用的施工方式，但尚存在如下问题：(1)对于深厚软土地区复合桩基费用高，换填所需换填厚度大，真空预压效果有限；(2)加筋土的加筋筋材主要有土工布、土工格栅、土工格室等，但存在筋材使用方法单一、没有互相搭配使用的问题，从而导致沉降的不均匀。
针对软土路基施工技术在实际工程中遇到的难点问题，有必要开发一种施工效率高、路基质量好，环境适应性强的软土路基施工方法，本发明正是在这样的背景下开发而成的，在施工中必将产生较好的经济社会效益。
发明内容
本发明的目的在于针对上述对深厚软土路基施工中地基承载力不足，沉降大不均匀的缺点，提供了一种桩-织结合式软土路基立体加筋结构及施工方法。
为了达到目的，本发明提供的技术方案为：
本发明涉及的一种桩-织结合式软土路基立体加筋结构，包括原路面，原路面上挖有台阶形状的基坑，基坑底部为基底，所述基底设有若干钢管囊袋注浆桩，基底左右两侧分别设有盲沟排水道，位于盲沟排水道之间的基底上表面设有细砂砾石垫层，细砂砾石垫层上表面以及盲沟排水道上表面设有防水土工膜，防水土工膜上表面对应盲沟排水道的位置设有碎石反滤层，碎石反滤层内埋有带孔排水管，防水土工膜上表面其余位置设有两层粗砂砾石垫层，两层粗砂砾石垫层之间设有土工格栅；所述粗砂砾石垫层的上表面间隔设置连接钢支架，粗砂砾石垫层上表面距离基坑边缘2～4m处设有格宾网，格宾网内侧设有至少两层碎石层，格宾网与基坑边缘之间设有与碎石层等高且相互对应的换填土层，上下相邻两层碎石层之间以及上下相邻两层换填土层之间设有土工格栅，上下相邻两层碎石层之间还间隔设有连接钢支架，换填土层内间隔设置若干三维竖向加筋环，顶层碎石层以及顶层换填土层上表面依次设有细砂石层和碎石磨耗层。
优选地，所述的钢管囊袋注浆桩包括带有注浆孔的注浆花管，注浆花管外侧包裹有囊袋，注浆花管的两个三等分位置以及顶部通过连接件与囊袋连接，囊袋内填充有水泥砂浆体。
优选地，所述的连接件为半月形扣板，其包括两个相互配合的半月橡胶层和半月钢板，半月橡胶层镶嵌在半月钢板内侧，两个半月钢板相互连接的位置设有连接耳板，连接耳板上设有固定孔，两个半月钢板通过穿过固定孔的螺栓固定。
优选地，所述的防水土工膜的上表面距离基坑边缘1～4m处设有土工膜反包段，土工膜反包段穿过粗砂砾石垫层，并延伸至两层粗砂砾石垫层之间的土工格栅的上表面。
优选地，所述的连接钢支架包括固定钢板，固定钢板的上下表面分别焊接有若干钢齿。
优选地，所述的三维竖向加筋环包括若干层环筋，环筋的内侧均匀间隔设有若干立筋，立筋与环筋焊接连接，立筋的内侧设有环形的土工格栅，土工格栅与立筋焊接。
优选地，上下相邻两层碎石层之间的土工格栅的两侧通过锚杆和压板固定在基坑的两侧。
优选地，所述的土工格栅由若干土工格栅单体拼接而成，相邻的四块土工格栅单体通过对角布置的铁丝焊接连接。
一种上述桩-织结合式软土路基立体加筋结构的施工方法，其包括以下步骤：
(1)开挖原路面形成基坑，基坑两侧按台阶状开挖，基底两侧开挖形成盲沟排水道，并对基底压实整平；
(2)囊袋外包在注浆花管上，并用半月形扣板紧扣囊袋和注浆花管，用液压设备把外包囊袋的注浆花管压入基底以下的土壤中，用高压注浆设备进行注浆，使囊袋内充满水泥砂浆体，待水泥砂浆体完全硬化后，形成钢管囊袋注浆桩；
(3)在基底上方铺细砂砾石垫层并压实；
(4)在细砂砾石垫层上和盲沟排水道处摊铺一层防水土工膜，防水土工膜完成后，在距基坑边缘1～4m处再摊铺一层防水土工膜，并留出预留段作为土工膜反包段；
(5)盲沟排水道处铺设碎石反滤层，并埋设带孔排水管；
(6)在防水土工膜上铺设第一层粗砂砾石垫层，在第一层粗砂砾石垫层上摊铺土工格栅，摊铺土工格栅时把土工膜反包段拉出到土工格栅表面，然后摊铺第二层粗砂砾石垫层；
(7)粗砂砾石垫层上表面安装连接钢支架和格宾网，格宾网内侧放入人头石和级配碎石，并在缝隙处填充级配连砂石，形成碎石层，采用压路机对表面整平压实；
(8)用换填土层置换台阶和格宾网之间的碎石层，并分层压实，当换填土层碾压至设计高程面后，按三维竖向加筋环半径精确划圆，冲切钢铲沿圆弧逐段冲切形成环沟，并把三维竖向加筋环放入环沟内，在三维竖向加筋环与换填土层之间的间隙内注入混凝土；
(9)重复进行步骤7和步骤8，进行其余层次的碎石层和换填土层的施工；
(10)在顶层换填土层和碎石层上方依次摊铺细砂石层和碎石磨耗层，并在原路面两侧做好截水沟。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明将防水土工膜、土工格栅、格宾网这三种材料组合设置在路基结构中，在空间由下到上依次叠加，其中，最上层的格宾网由于侧向约束的存在，在均布荷载的作用下，给填料增加了一个围压，可以明显减小侧向变形，提高竖向承载力；中间层土工格栅的作用在于通过受拉变形分解格宾网传递下来的土压力，同时也可以减少不同格宾网在荷载作用下产生的不均匀沉降；最底层的土工膜与道路两侧的盲沟底部贯通，形成较为完整的隔水排水系统。
2、基底采用钢管囊袋注浆桩，该钢管囊袋注浆桩施工速度快，施工机具重量轻适合软土地区，施工时占地范围小，对施工场地及净空要求较低。
3、三维竖向加筋环替代拉筋带使加筋土内部的受力状态发生了很大变化，加筋材料易于防腐，可以加固软土地基，提高地基承载力。
附图说明
图1是桩-织结合式软土路基立体加筋结构的结构示意图；
图2是注浆花管的结构示意图；
图3是未注浆的钢管囊袋注浆桩的径向剖面图；
图4是半月形扣板的结构示意图；
图5是土工格栅连接示意图；
图6是连接钢支架的结构示意图；
图7是格宾网与碎石层的位置关系示意图；
图8是相邻碎石层之间的土工格栅两端与基坑两侧侧壁连接节点示意图；
图9是三维竖向加筋环展开示意图；
图10是三维竖向加筋环示意图；
图11是桩-织结合式软土路基立体加筋施工过程图。
图示说明：1-注浆花管，2-囊袋，3-半月形扣板，6-半月橡胶层，7-固定孔，8-半月钢板，9-注浆孔，10-水泥砂浆体，11-钢管囊袋注浆桩，12-细砂砾石垫层，13-高含水率软土，14-防水土工膜，15-粗砂砾石垫层，16-土工格栅，17-土工膜反包段，18-碎石反滤层，19-带孔排水管，20-连接钢支架，21-钢齿，22-固定钢板，23-碎石层，24-格宾网，25-入料口，26-环筋，27-立筋，28-换填土层，29-混凝土圈，30-高强度砂浆，31-锚杆，32-压板，33-细砂石层，34-碎石磨耗层，35-铁丝，36-三维竖向加筋环，37-原路面，38-台阶，39-截水沟，40-基底。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明是在原路面37处建设道路，原路面37以下的土壤为高含水率软土13，因此，在建设道路过程中需要对路基进行处理。
结合附图1所示，本发明涉及的一种桩-织结合式软土路基立体加筋结构，是在原路面37上开挖基坑，基坑的两侧呈台阶38的形状，基坑底部为基底40，所述基底40以下的土壤中设有若干钢管囊袋注浆桩11，结合附图2和附图3所示，上述钢管囊袋注浆桩11包括带有注浆孔9的注浆花管1，注浆花管1的外侧包裹有囊袋2，注浆花管1的两个三等分位置以及顶部通过连接件与囊袋2连接，注浆花管1外径25cm，壁厚4mm，注浆花管1管壁跟管底布满直径为12mm的注浆孔9。上述连接件采用附图4所示的半月形扣板3，包括两个相互配合的半月橡胶层6和半月钢板8，半月钢板7内径26mm，壁厚3mm，宽2cm，半月橡胶层6的厚度为2mm。半月橡胶层6镶嵌在半月钢板8内侧，两个半月钢板8相互连接的位置设有连接耳板，连接耳板上设有固定孔7，两个半月钢板8通过穿过固定孔7的螺栓固定，半月橡胶层6的内侧紧贴囊袋2的外表面并将囊袋2压在注浆花管1的外圈，注浆花管1和囊袋2一起打入土壤后，向囊袋2内注入水泥砂浆体10，带水泥砂浆体10硬化后形成钢管囊袋注浆桩11。
该钢管囊袋注浆桩11施工速度快，施工机具重量轻适合软土地区，施工时占地范围小，对施工场地及净空要求较低。
又如附图1所示，基底40的左右两侧分别设有盲沟排水道，位于盲沟排水道之间的基底的上表面设有一层厚度为10cm的细砂砾石垫层12，细砂砾石垫层12上表面以及盲沟排水道上表面设有防水土工膜14，防水土工膜14采用焊接搭接的方式连接，搭接长度30～60cm，一层防水土工膜14完成后，在距路基边缘1～4m处再摊铺一层防水土工膜14，并在距路基边缘1m处留出2m长的预留段作为土工膜反包段17。
仍然结合附图1，所述的防水土工膜14上表面对应盲沟排水道的位置设有碎石反滤层18，碎石反滤层18内埋有带孔排水管19，碎石反滤层18和带孔排水管19构成该结构的排水系统。
仍然结合附图1，所述的防水土工膜14上表面其余位置设有两层粗砂砾石垫层15，其中，底层的粗砂砾石垫层15的厚度为20cm，底层粗砂砾石垫层15上铺设一层有土工格栅16，结合附图5所示，该土工格栅16由多个面积较小的土工格栅单体拼接而成，且相邻的四块土工格栅单体通过对角布置的铁丝35焊接连接，进而形成连成整体的土工格栅16，该层土工格栅16铺设完成后，将土工膜反包段17包裹住土工格栅16的两侧，上层的粗砂砾石垫层15铺设在土工格栅16上方，且厚度为30cm。
仍然结合附图1，所述粗砂砾石垫层15的上表面间隔设置连接钢支架20，连接钢支架20的结构如附图6所示，其包括固定钢板22，固定钢板22的长宽后分别为400mm、400mm和5mm，固定钢板22的上表面设有六根钢齿21，下表面设有四根钢齿21，钢齿21为直径为12mm的钢管，钢齿21的端部与固定钢板22焊接连接，固定钢板22下表面的钢齿21插入粗砂砾石垫层15内。粗砂砾石垫层15上表面距离基坑边缘3m处设有格宾网24，如附图7所示，格宾网24内侧设有碎石层23，该碎石层23由人头石和级配碎石填充形成，并且缝隙使用级配连砂石填充。格宾网24与基坑边缘之间设有与碎石层23等高且相互对应的换填土层28，换填土层28内间隔设置若干三维竖向加筋环36，三维竖向加筋环36的结构如附图9和附图10所示，其包括三层环筋26，环筋26的直径为10mm，环筋26的内侧没间隔20cm设有一根立筋27，立筋27的直径为10mm，立筋27与环筋26采用焊接的方式连接，立筋27的内侧设有环形的土工格栅16，土工格栅16与立筋27焊接或绑扎的方式连接，上述环筋26、立筋27、土工格栅16均进行防锈处理。
上述格宾网24、碎石层23和换填土层28组成一层回填层，本发明设置两层回填层，每层回填层之间设有土工格栅16，上下相邻两层碎石层23之间还间隔设有连接钢支架20，该连接钢支架20的结构与设置在粗砂砾石垫层15上表面的连接钢支架20的结构相同，该连接钢支架20的上下两侧的钢齿21分别插入上下两层碎石层23中。如附图8所示，两层回填层之间的土工格栅16的两侧设有弯折部分，且弯折部分通过锚杆31和压板32固定在台阶38的位置，锚杆31打入基坑两侧的土壤中，并在锚杆31注入高强度砂浆30进行加固。
最上层的格宾网由于侧向约束的存在，在均布荷载的作用下，给填料增加了一个围压，可以明显减小侧向变形，提高竖向承载力；中间层土工格栅的作用在于通过受拉变形分解格宾网传递下来的土压力，同时也可以减少不同格宾网在荷载作用下产生的不均匀沉降；最底层的防水土工膜与道路两侧的盲沟底部贯通，形成较为完整的隔水排水系统；三维竖向加筋环替代拉筋带使加筋土内部的受力状态发生了很大变化，加筋材料易于防腐，可以加固软土地基，提高地基承载力。
顶层碎石层23以及顶层换填土层28上表面依次设有细砂石层33和碎石磨耗层34，细砂石层33和碎石磨耗层34的施工方法与传统路面的施工方法相同，本实施例不再阐述。
结合附图1和附图11所示，上述桩-织结合式软土路基立体加筋结构的施工方法包括以下步骤：
步骤一、原路面37开挖：清除原路面37的植被、垃圾，按具体路基的尺寸开挖，两侧按台阶38状向下开挖，并留好盲沟排水道，对基底40进行压实整平，使得平整度≤15mm，压实度≥93％；
步骤二、钢管囊袋注浆桩(11)施工：把囊袋2外包在注浆花管1上，并在注浆花管1两个三等份上和最上方各紧扣两片半月形扣板3，并用螺栓4、螺母5固定，半月形扣板3上的橡胶层6与注浆花管1紧贴，完成之后用液压设备把带有囊袋2的注浆花管1压入指定位置的高含水率软土13中，再在基底40上用高压注浆设备进行注浆，待囊袋内充满水泥砂浆体10，形成钢管囊袋注浆桩11，待水泥砂浆体10完全硬化后，回收注浆花管1最上方的两片半月形扣板3；
步骤三、细砂砾石垫层12铺设：钢管囊袋注浆桩11施工完成后，在基底40上方铺一层10cm厚的细砂砾石垫层12并压实；
步骤四、防水土工膜1摊铺：在细砂砾石垫层12上和预留盲沟排水道底部摊铺防水土工膜14，防水土工膜14搭接长度30～60cm，采用焊接搭接，一层防水土工膜14完成后，在距路基边缘1～4m处再摊铺一层防水土工膜14，并在距路基边缘1m处留出2m长的预留段作为土工膜反包段17；
步骤五、排水系统施工：盲沟排水道处铺设碎石反滤层18，并埋设带孔排水管19。该排水系统底部铺设防水土工膜14，与细砂砾石垫层12土工膜搭接；
步骤六、土工格栅16摊铺：在防水土工膜14上铺设20cm厚粗砂砾石垫层15，在粗砂砾石垫层15上摊铺土工格栅16，土工格栅16之间用铁丝35绑扎连接，摊铺时把土工膜反包段17拉出到表面，用土工膜反包段17反包土工格栅16，土工格栅16上再次摊铺30cm厚粗砂砾石垫层15；
步骤七、碎石层23施工：安装连接钢支架20在指定位置上，格宾网24平铺在距路基两侧3m处，向格宾网24入料口25放入人头石和级配碎石，缝隙使用级配连砂石填充，级配连砂石填充时需超出格宾网24表面5cm，并采用压路机对表面整平压实，形成碎石层23；
步骤八、三维竖向加筋环36施工：在路基台阶38和碎石层23之间用换填土层28填充，并用人工或小型机械进行分层压实，当分层换填土28碾压至设计高程面后，平整作业面，然后按设计图要求实地确定圆心位置，并按三维竖向加筋环36半径精确划圆，冲切钢铲沿圆弧逐段冲切环沟，环沟深度略深于三维竖向加筋环36高度，沟宽比三维竖向加筋环36厚度宽10cm，冲切成型后把三维竖向加筋环放入，并在间隙内注入混凝土形成混凝土圈29；
步骤九、土工格栅16摊铺：在换填土28和碎石层23上摊铺一层土工格栅16，土工格栅16两端用锚杆31和压板32固定，再重复进行步骤七、八进行下一层施工；
步骤十、上部路基结构施工：在换填土层28和碎石层23上摊铺一层细砂石层33和碎石磨耗层34，并在原路面37两侧做好截水沟39。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种桩-织结合式软土路基立体加筋结构，包括原路面，原路面上挖有台阶形状的基坑，基坑底部为基底，其特征在于：所述基底设有若干钢管囊袋注浆桩，基底左右两侧分别设有盲沟排水道，位于盲沟排水道之间的基底上表面设有细砂砾石垫层，细砂砾石垫层上表面以及盲沟排水道上表面设有防水土工膜，防水土工膜上表面对应盲沟排水道的位置设有碎石反滤层，碎石反滤层内埋有带孔排水管，防水土工膜上表面其余位置设有两层粗砂砾石垫层，两层粗砂砾石垫层之间设有土工格栅；所述粗砂砾石垫层的上表面间隔设置连接钢支架，粗砂砾石垫层上表面距离基坑边缘2～4m处设有格宾网，格宾网内侧设有至少两层碎石层，格宾网与基坑边缘之间设有与碎石层等高且相互对应的换填土层，上下相邻两层碎石层之间以及上下相邻两层换填土层之间设有土工格栅，上下相邻两层碎石层之间还间隔设有连接钢支架，换填土层内间隔设置若干三维竖向加筋环，顶层碎石层以及顶层换填土层上表面依次设有细砂石层和碎石磨耗层。
2.根据权利要求1所述的桩-织结合式软土路基立体加筋结构，其特征在于：所述的钢管囊袋注浆桩包括带有注浆孔的注浆花管，注浆花管的外侧包裹有囊袋，注浆花管的两个三等分位置以及顶部通过连接件与囊袋连接，囊袋内填充有水泥砂浆体。
3.根据权利要求2所述的桩-织结合式软土路基立体加筋结构，其特征在于：所述的连接件为半月形扣板，其包括两个相互配合的半月橡胶层和半月钢板，半月橡胶层镶嵌在半月钢板内侧，两个半月钢板相互连接的位置设有连接耳板，连接耳板上设有固定孔，两个半月钢板通过穿过固定孔的螺栓固定。
4.根据权利要求1所述的桩-织结合式软土路基立体加筋结构，其特征在于：所述的防水土工膜的上表面距离基坑边缘1～4m处设有土工膜反包段，土工膜反包段穿过粗砂砾石垫层，并延伸至两层粗砂砾石垫层之间的土工格栅的上表面。
5.根据权利要求1所述的桩-织结合式软土路基立体加筋结构，其特征在于：所述的连接钢支架包括固定钢板，固定钢板的上下表面分别焊接有若干钢齿。
6.根据权利要求1所述的桩-织结合式软土路基立体加筋结构，其特征在于：所述的三维竖向加筋环包括若干层环筋，环筋的内侧均匀间隔设有若干立筋，立筋与环筋焊接连接，立筋的内侧设有环形的土工格栅，土工格栅与立筋焊接。
7.根据权利要求1所述的桩-织结合式软土路基立体加筋结构，其特征在于：上下相邻两层碎石层之间的土工格栅的两侧通过锚杆和压板固定在基坑的两侧。
8.根据权利要求1所述的桩-织结合式软土路基立体加筋结构，其特征在于：所述的土工格栅由若干土工格栅单体拼接而成，相邻的四块土工格栅单体通过对角布置的铁丝焊接连接。
9.一种权利要求1～8任一项所述的桩-织结合式软土路基立体加筋结构的施工方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)开挖原路面形成基坑，基坑两侧按台阶的形状开挖，基底两侧开挖形成盲沟排水道，并对基底压实整平；
(2)囊袋外包在注浆花管上，并用半月形扣板紧扣囊袋和注浆花管，用液压设备把外包囊袋的注浆花管压入基底以下的土壤中，用高压注浆设备进行注浆，使囊袋内充满水泥砂浆体，待水泥砂浆体完全硬化后，形成钢管囊袋注浆桩；
(3)在基底上方铺细砂砾石垫层并压实；
(4)在细砂砾石垫层上和盲沟排水道处摊铺一层防水土工膜，防水土工膜完成后，在距基坑边缘1～4m处再摊铺一层防水土工膜，并留出预留段作为土工膜反包段；
(5)盲沟排水道处铺设碎石反滤层，并埋设带孔排水管；
(6)在防水土工膜上铺设第一层粗砂砾石垫层，在第一层粗砂砾石垫层上摊铺土工格栅，摊铺土工格栅时把土工膜反包段拉出到土工格栅表面，然后摊铺第二层粗砂砾石垫层；
(7)粗砂砾石垫层上表面安装连接钢支架和格宾网，格宾网内侧放入人头石和级配碎石，并在缝隙处填充级配连砂石，形成碎石层，采用压路机对表面整平压实；
(8)用换填土层置换台阶和格宾网之间的碎石层，并分层压实，当换填土层碾压至设计高程面后，按三维竖向加筋环半径精确划圆，冲切钢铲沿圆弧逐段冲切形成环沟，并把三维竖向加筋环放入环沟内，在三维竖向加筋环与换填土层之间的间隙内注入混凝土；
(9)重复进行步骤7和步骤8，进行其余层次的碎石层和换填土层的施工；
(10)在顶层换填土层和碎石层上方依次摊铺细砂石层和碎石磨耗层，并在原路面两侧做好截水沟。
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| CN111218870A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-06-02 | 中国一冶集团有限公司 | 一种用于道路拓宽的新老路基拼接结构及其施工方法 |
| CN111364472A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-07-03 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种干船坞坞墙施工工艺 |
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