CN111379203A - 土工格栅加筋与膜袋注浆联合降沉装置及降沉方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及路基拓宽技术领域，尤其涉及土工格栅加筋与膜袋注浆联合降沉装置及降沉方法与应用。所述装置包括：注浆管外表面包裹外管，且注浆管的至少一端露在外管外，注浆管的侧壁上开设有贯穿注浆管侧壁的通孔，且该通孔位于注浆管露在外管外的一端上；丝杠穿过所述通孔后与注浆管固定；丝杠的每个端部均连接一个连接件；膜袋固定在注浆管的另一端；第一夹具和第二夹具分别用于加紧在土工格栅上；连接件的另一端和第一夹具/第二夹具固定在一起。本发明的技术方案能够更好地发挥土工格栅加筋的作用，为拓宽道路时土工格栅的运用提供一个合理的锚固端以发挥其抗拉能力，再通过与膜袋注浆的联合作用，能够有效缓解路基沉降的问题。

Description

土工格栅加筋与膜袋注浆联合降沉装置及降沉方法与应用

技术领域

本发明涉及路基拓宽技术领域，尤其涉及一种路基拓宽工程中用的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置及降沉方法。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着我国城市化进程的深入，城市人口迅速增加，且伴随着交通运输事业的蓬勃发展，对我国道路的运输能力提出了很大的挑战。而由于土地资源的紧缺，如何平衡交通事业发展与土地资源利用成为了一个热门话题。在这一背景条件下，道路拓宽改造工程日渐在突显出其重要地位。但是，由于原有路基修建时间较早，路基的固结已经完成，但新建路基则必然会由于土体固结而产生沉降。较大的沉降差异会使路基产生纵向贯穿裂缝，影响道路的行车安全。在路基拓宽工程中，新旧路基之间差异沉降的问题始终困扰着道路工程从业者。

现有的各种减沉措施结构形式日新月异，设计理念也在不断变化。现行的主要措施有：刚性桩地基、土工格栅(土工格室)联合加筋、桩网复合地基降沉等方法。通常施工方法是：在原有旧路基上进行台阶开挖，设置桩型或土工加筋材料，利用桩与桩间土的土拱效应以及土工合成材料的张拉膜效应控制土体下沉位移，从而达到控制新旧路基之间的沉降的目的。另外，将土工格栅/格室加筋用于路基拓宽工程降沉是一种常用的方法，然而，本发明人发现：由于土工格栅施工中只能在靠近新建路基的一缘采用反包法施工，而旧路基一侧则因为锚固端的缺失，致使土工格栅的抗拉能力无法完全发挥，土工格栅的降沉效果相比在新建路基中的情况仍然较小。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明进一步研究发现，应该用何种方法为土工格栅提供一个合理的锚固端，并使锚固体与土工格栅两者的连接稳定可靠，是解决这一问题的关键。为此，本发明提出一种路基拓宽工程中用的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置及降沉方法与应用。本发明的技术方案能够更好地发挥土工格栅加筋的作用，为拓宽道路时土工格栅的运用提供一个合理的锚固端以发挥其抗拉能力，再通过与膜袋注浆的联合作用，能够有效缓解路基沉降的问题。

本发明第一目的：提供一种土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置。

本发明第二目的：提供一种土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉方法。

本发明第三目的：提供所述土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置及降沉方法的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术手段为：

首先，本发明公开一种土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置，包括：注浆管、外管、丝杠、连接件、膜袋、第一夹具和第二夹具。所述注浆管外表面包裹外管，且注浆管的至少一端露在外管外，注浆管的侧壁上开设有贯穿注浆管侧壁的通孔，且该通孔位于注浆管露在外管外的一端上。丝杠穿过所述通孔后与注浆管固定在一起，且丝杠的两个端部均位于注浆管外面；丝杠的每个端部连接一个连接件，注浆管被夹紧在两个连接件之间，且连接件与注浆管之间不会发生相对转动。所述膜袋固定在注浆管的另一端，且膜袋上设置有注浆孔。所述第一夹具和第二夹具分别用于夹在土工格栅的两面，且第一夹具和第二夹具能够紧固在一起。所述连接件的另一端用于和第一夹具或第二夹具固定在一起。

进一步地，所述丝杠与注浆管焊接在一起，防止丝杆在所述通孔中随意转动。若连接不够紧密，注浆过程中可能会造成对丝杠的冲刷，导致浆液外溢漏出，也为之后连接土工格栅造成困难。

进一步地，所述连接件的一端设置有开孔，丝杠的端部穿过所述开孔后将连接件和注浆管紧固在一起，保证连接件和注浆管之间不会随意发生相对滑动。

进一步地，所述螺母与连接件之间设置有垫片，通过垫片增加螺母对连接件和注浆管的紧固力，保证连接件和注浆管之间不会发生相对滑动。

进一步地，所述第一夹具、第二夹具上均开设螺孔，第一夹具和第二夹具之间通过螺杆和所述螺孔实现紧固连接，从而将夹具和土工格栅固定在一起，为拓宽道路时土工格栅的运用提供一个合理的锚固端以发挥其抗拉能力，解决新建路基沉降的问题。

进一步地，所述注浆管的两端均露在外管外面，即注浆管的长度大于外管的长度，注浆管和外管的一端从膜袋的开口处穿入膜袋，且该开口和外管绑扎固定。

进一步地，对连接件与第一夹具/第二夹具进行固定时，两个连接件对称固定在第一夹具/第二夹具的中线两侧，以便于保持两个连接件的锚固力均衡。

进一步地，所述注浆管、外管、丝杠、连接件、第一夹具和第二夹具均为金属材质。由于本发明的降沉装置的原理之一是通过土工格栅加筋提供的锚固力防止注浆后由于路基的固结而发生沉降，因此，上述这些部件需要承载较大的载荷力，采用金属材质时有助于持续满足对载荷的要求。优选地，所述注浆管、外管、丝杠、连接件、第一夹具和第二夹具的材质均为不锈钢。

进一步地，所述第一夹具、第二夹具上还开设有预留螺栓孔。

其次，本发明公开一种土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉方法，采用上述的降沉装置进行，包括如下步骤：

(1)将注浆管和外管的固定有膜袋的一端及膜袋一同插入旧路基采空区或空洞中，然后进行注浆工作。

(2)注浆完成后将连接件的一端与注浆管的远离膜袋的一端固定在一起，然后将连接件的另一端与第一夹具/第二夹具固定在一起。

(3)将土工格栅的靠近旧路基侧的一端平铺在已经开挖完成的扩宽路基台阶上，然后将第一夹具和第二夹具分别夹在土工格栅的两面，再将第一夹具和第二夹具紧固在一起，从而达到土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉的目的。

(4)对其他区域重复步骤(1)-(3)，尽可能多扩大锚固土工格栅的数量和面积。

进一步地，步骤(2)中，通过焊接的方法将连接件与第一夹具/第二夹具固定在一起。这种方法在实际施工中比较容易操作，而且连接牢固。

进一步地，步骤(2)中，也可以通过螺接的方式实现连接件与第一夹具和/或第二夹具的固定。例如，在连接件的待连接端外表面开设外螺纹，然后将连接件穿过第一夹具和/或第二夹具上的孔后，通过在夹具两侧的连接件上设置螺母对连接件与第一夹具和/或第二夹具进行固定。相对焊接的固定方式，上述螺接的方式在实际施工中稍繁琐，但同样能够达到目的，而且可以省去焊接设备的使用，技术人员可根据实际需要选择包含但不限于上述的固定方式。

最后，本发明公开所述土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置、降沉方法在道路工程建设中的应用。

与现有技术相比，本发明至少具有以下几方面的有益效果：

(1)本发明的技术方案能够更好地发挥土工格栅加筋的作用，为拓宽道路时土工格栅的运用提供一个合理的锚固端以发挥其抗拉能力，再通过与膜袋注浆的联合作用，尽可能多的减小了土体的沉降，能够有效缓解新建路基沉降的问题。

(2)本发明的联合降沉装置适用性广泛，可以用于多种情况下(路基拓宽工程中使用土工格栅降沉、桥头使用桩网地基防止跳车等)的路基工程中，即本发明的技术在针对不同情况的路基时仍然能够保持施工质量良好、稳定。

(3)本发明的连接件除了支撑作用外，还对注浆管起到了加强作用，连接件对注浆管和外管的加强起到的作用是为了给土工格栅提供锚固端的附带。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中联合降沉装置的下部分的结构示意图。

图2为本发明实施例中联合降沉装置的上部分的结构示意图。

图3为本发明实施例中联合降沉装置使用状态示意图。

上述附图中标记分别代表：1-注浆管、2-外管、3-丝杠、4-连接件、5-膜袋、6-第一夹具、7-第二夹具、8-土工格栅、9-螺母、10-预留螺栓孔、11-预留螺栓孔、12-旧路基、13-扩宽开挖台阶。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，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。

术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如前文所述，由于土工格栅施工中只能在靠近新建路基的一缘采用反包法施工，而旧路基一侧则因为锚固端的缺失，致使土工格栅的抗拉能力无法完全发挥，土工格栅的降沉效果相比在新建路基中的情况仍然较小。因此，本发明提出了一种土工格栅加筋与膜袋注浆联合降沉装置及降沉方法；现结合说明书附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

第一实施例，参考图1和2，示例一种本发明设计的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置，包括：注浆管1、外管2、丝杠3、连接件4、膜袋5、第一夹具6和第二夹具7。

所述注浆管1外表面包裹一根长度短于注浆管的外管2，注浆管穿过外管2，且注浆管1的两端均露在外管2外，所述注浆管1和外管2焊接固定在一起；通过设置外管可以防止将注浆管1下放至注浆区时，注浆管可能被损坏的问题。

所述注浆管1的侧壁上开设有贯穿注浆管1侧壁的通孔，且该通孔位于注浆管1露在外管2外的一端上(以图1为例，即该通孔在注浆管1的上端)。注浆管1和外管2的下端从膜袋5的开口处穿入膜袋后，将开口和外管2绑扎在一起，从而实现膜袋的固定，所述膜袋5上设置有用于向注浆区域注浆的注浆孔。

所述丝杠3穿过所述通孔后与注浆管1焊接在一起，防止丝杆在所述通孔中随意转动。丝杠的直径小于注浆管1的直径，使丝杠在注浆过程中不会阻拦浆液流动，可以保证注浆过程的正常进行。丝杠3的两个端部均位于注浆管1外面；丝杠3的两个端部各连接一个连接件4，且注浆管1被夹紧在两个连接件4之间，并使连接件4与注浆管1之间不会发生相对转动，若发生转动，土工格栅的锚固目的不能达到，锚固端起到的提供承载力的目的不能达到，进而影响降沉的目的。

所述第一夹具6和第二夹具7分别设置在土工格栅8的两面，用于夹紧在土工格栅8上，且第一夹具6和第二夹具7能够紧固在一起，从而通过土工格栅加筋提供的锚固力防止注浆后由于路基的固结而发生沉降。所述连接件4的另一端固定在第一夹具6上(以图2为例)。应当理解的是，连接件4也可以和第二夹具7固定在一起。

可以理解的是，在所述第一实施例的基础上，还可衍生出包括但不限于以下的技术方案，以解决不同的技术问题，实现不同的发明目的，具体示例如下：

第二实施例，继续参考图1，所述连接件4的一端设置有开孔，丝杠3的端部穿过所述开孔后通过螺母9与连接件4和注浆管1紧固在一起，保证连接件4和注浆管1之间不会发生相对滑动。需要说明的是，所述相对滑动是指连接件4沿着注浆管的长度方向的滑动，一旦发生滑动会导致拉力被松弛，使降沉效果减弱甚至失效。

第三实施例，继续参考第二实施例，所述螺母9与连接件4之间设置有垫片，通过垫片增加螺母8对连接件4和注浆管1的紧固力，保证连接件4不会随意沿着丝杆的转动(即发生相对滑动)，这种转动会导致，拉力被松弛，使降沉效果减弱甚至失效。

第四实施例，所述第一夹具6、第二夹具7上均开设螺孔，第一夹具6和第二夹具7之间通过螺杆和所述螺孔实现紧固连接，从而将夹具和土工格栅7固定在一起，为拓宽道路时土工格栅的运用提供一个合理的锚固端以发挥其抗拉能力，解决新建路基沉降的问题。进一步地，所述夹具为夹板，其能够方便地放置在土工格栅的两面，且与土工格栅之间的接触面积大，有助于提供更大的锚固力。

第五实施例，所述注浆管1、外管2、丝杠3、连接件4、第一夹具6和第二夹具7均由不锈钢制成。由于本发明的降沉装置的原理之一是通过土工格栅加筋提供的锚固力防止注浆后由于路基的固结而发生沉降，因此，上述这些部件需要承载较大的载荷力，采用金属材质时有助于持续满足对载荷的要求。

第六实施例，所述第一夹具6、第二夹具7上还开设有预留螺栓孔11。为了施工方便，并能确保上下夹具(第一、第二夹具)可以稳固地将土工格栅层夹在中间，利用格栅间的空格，用较短的螺丝插入预留螺栓孔后拧紧，固定土工格栅的位置。

进一步地，本发明还采用上述的联合降沉装置对新建路基进行联合降沉施工，具体如下：

第七实施例，一种土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉方法，包括如下步骤：

(1)将注浆管1和外管2的固定有膜袋的一端及膜袋一同插入旧路基采空区或空洞中，然后进行注浆工作。常规的旧的土路基很难满足注浆条件的要求，在这一过程中，原空洞或采空区的存在会导致路基本身的下沉，膜袋注浆的方法既填补了这一空缺，同时由于改扩建路基的新填土并未完成固结沉降过程，常用土工格栅进行降沉，本联合方法将土工格栅锚固在膜袋上，提高土工格栅的降沉作用。

(2)注浆完成后将连接件4的一端与注浆管1的远离膜袋的一端固定在一起，然后将连接件4的另一端与第一夹具6/第二夹具7固定在一起，且两个连接件4对称焊接在第一夹具6/第二夹具7的中线两侧，以便于保持两个连接件4的锚固力均衡。

(3)参考图3，将土工格栅8的靠近旧路基12一侧的一端平铺在已经开挖完成的扩宽开挖台阶13上，然后将第一夹具6和第二夹具7分别夹在土工格栅8的两面，再将第一夹具6和第二夹具7紧固在一起，从而达到土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉的目的。

(4)对其他区域重复步骤(1)-(3)，尽可能多扩大锚固土工格栅的数量和面积。经过测试，相比单纯格栅层反包的施工方法，本实施例施工后效果具有更明显的减小新旧路基之间差异沉降的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置，其特征在于，包括：注浆管外表面包裹外管，且注浆管的至少一端露在外管外，注浆管的侧壁上开设有贯穿注浆管侧壁的通孔，且该通孔位于注浆管露在外管外的一端上；丝杠穿过所述通孔后与注浆管固定，且丝杠的两个端部均位于注浆管外面；丝杠的每个端部均连接一个连接件，注浆管被夹紧在两个连接件之间；膜袋固定在注浆管的另一端，且膜袋上设置有注浆孔；第一夹具和第二夹具分别用于夹在土工格栅的两面，且第一夹具和第二夹具能够紧固在一起；所述连接件的另一端用于和第一夹具或第二夹具固定在一起。

2.如权利要求1所述的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置，其特征在于，所述连接件的一端设置有开孔，丝杠的端部穿过所述开孔后通过螺母将连接件和注浆管紧固在一起。

3.如权利要求2所述的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置，其特征在于，所述螺母与连接件之间设置有垫片。

4.如权利要求1所述的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置，其特征在于，对连接件与第一夹具和/或第二夹具进行固定时，两个连接件对称固定在第一夹具和/或第二夹具的中线两侧。

5.如权利要求1-4任一项所述的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置，其特征在于，所述第一夹具、第二夹具上均开设螺孔，第一夹具和第二夹具之间通过螺杆和所述螺孔实现紧固连接；

或者，所述丝杠与注浆管焊接在一起；

或者，所述第一夹具、第二夹具上还开设有预留螺栓孔；

或者，所述注浆管的两端均露在外管外面，即注浆管的长度大于外管的长度，注浆管和外管的一端从膜袋的开口处穿入膜袋，且该开口和外管绑扎固定。

6.如权利要求1-4任一项所述的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置，其特征在于，所述注浆管、外管、丝杠、连接件、第一夹具和第二夹具均为金属材质；优选地，所述注浆管、外管、丝杠、连接件、第一夹具和第二夹具的材质均为不锈钢。

7.一种土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置执行，包括如下步骤：

(1)将注浆管和外管的固定有膜袋的一端及膜袋一同插入旧路基采空区或空洞中，然后进行注浆工作；

(2)注浆完成后将连接件的一端与注浆管的远离膜袋的一端固定在一起，然后将连接件的另一端与第一夹具和/或第二夹具固定在一起；

(3)将土工格栅的靠近旧路基侧的一端平铺在已经开挖完成的扩宽路基台阶上，然后将第一夹具和第二夹具分别夹在土工格栅的两面，再将第一夹具和第二夹具紧固在一起。

8.如权利要求7所述的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉方法，其特征在于，步骤(3)完成后，重复步骤(1)-(3)，扩大锚固土工格栅的数量和面积。

9.如权利要求7或8所述的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉方法，其特征在于，步骤(2)中，通过焊接的方法将连接件与第一夹具和/或第二夹具固定在一起；

或者，通过螺接的方式实现连接件与第一夹具和/或第二夹具的固定；优选为：在连接件的待连接端外表面开设外螺纹，然后将连接件穿过第一夹具和/或第二夹具上的孔后，通过在夹具两侧的连接件上设置螺母对连接件与第一夹具和/或第二夹具进行固定。

10.权利要求1-6任一项所述的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉装置和/或权利要求7-9任一项所述的土工格栅加筋与膜袋注浆的联合降沉方法在道路工程建设中的应用。

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