CN111663391A - 淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构及方法 - Google Patents

淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构及方法，该结构包括铺筑在淤泥质软土层上的第一硬壳层以及多个分别穿过第一硬壳层和淤泥质软土层打至下覆基岩上的端承桩，第一硬壳层上依次铺筑有多层加固层、以及第二硬壳层；该方法包括步骤：一、确定淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数；二、铺筑第一硬壳层；三、浇筑端承桩；四、铺筑加固层；五、形成多层加固层；六、铺筑第二硬壳层。本发明铺筑第一硬壳层，为施工设备提供了工作平台，再施工端承桩和多层加固层，最后施工第二硬壳层，载荷通过第二硬壳层和桩墙结构传递到第一硬壳层上，又通过端承桩将荷载直接传递到下覆基岩上，整个结构体系没有变形沉降。

Description

淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构及方法
技术领域
本发明属于软土地区路基就地加固技术领域，具体涉及一种淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构及方法。
背景技术
淤泥质软土物理力学性质的最大特点是含水量高、孔隙比大、渗透性强、强度低、变形大、固结时间长、压缩性高，并有触变性、流变性和很强的不均匀性。淤泥质软土在我国沿海及沿河流域分布广泛，对工程建设危害极大，传统的淤泥质软土地区路基加固多采用开挖淤泥质软土，换填土方的方式加固路基，该方式施工后期沉降依然很大，路基加固效果不佳。并且对于淤泥质软土分布广泛且周边建设环境复杂的淤泥质软土地区而言，往往存在一下问题，第一，开挖淤泥质软土换填土方施工不便；第二，填筑路基及清淤换填面临土方匮乏。因此，现如今缺少一种有效的淤泥质软土地区路基加固填筑方式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构，其设计新颖合理，首先铺筑第一硬壳层，为施工设备提供了工作平台，再施工端承桩作为承载支撑基础，在第一硬壳层上铺筑多层加固层，形成不规则且间隔布设的加固桩墙结构和混合土桩墙结构，加固桩墙结构和混合土桩墙结构锚固力强，最后施工顶层的第二硬壳层，载荷通过第二硬壳层和桩墙结构传递到第一硬壳层上，又通过端承桩将荷载直接传递到下覆基岩上，整个结构体系没有变形沉降，双硬壳层是地基处理理论和工艺上的突破，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构，其特征在于：包括铺筑在淤泥质软土层上的第一硬壳层以及多个分别穿过第一硬壳层和淤泥质软土层打至下覆基岩上的端承桩，所述第一硬壳层上铺筑有多层加固层，多层所述加固层的顶部铺筑有第二硬壳层。
上述的淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构，其特征在于：所述加固层包括混合土层和多个构筑在混合土层内的加固土层。
上述的淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构，其特征在于：每层所述加固层中的加固土层数量相等且一一对应，多层所述加固层中相对应的加固土层构成多个相间隔的加固桩墙结构，相邻两个所述加固桩墙结构之间构成混合土桩墙结构。
上述的淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构，其特征在于：所述端承桩为CFG桩、水泥搅拌桩、预制混凝土桩、混凝土管桩或沉管式灌注桩。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理的淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、确定淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数：在计算中通过Ansys软件仿真模拟不同淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数下，淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的承载力，直至承载力验算通过，输出淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数；
所述淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数包括第一硬壳层基础参数、端承桩基础参数、加固层基础参数和第二硬壳层基础参数；
所述第一硬壳层基础参数包括第一硬壳层的组分和对应配比、以及第一硬壳层的厚度；
所述端承桩基础参数包括端承桩的类型、尺寸和桩间距；
所述加固层基础参数包括混合土层的类型、加固土层的类型、每层混合土层的松铺厚度、每层加固土层的松铺厚度、每层混合土层和加固土层的间距、以及加固层层数；
所述第二硬壳层基础参数包括第二硬壳层的组分和对应配比、以及第二硬壳层的厚度；
步骤二、铺筑第一硬壳层：在挖掘机上安装强力搅拌机头，按照确定的第一硬壳层基础参数中第一硬壳层的组分和对应配比将第一硬壳层所需材料投入送灰管，挖掘机上的强力搅拌机头将第一硬壳层对应的材料与淤泥混合均匀，按照确定的第一硬壳层基础参数中第一硬壳层的厚度铺筑第一硬壳层；
步骤三、浇筑端承桩：第一硬壳层形成后，将钻机行驶至第一硬壳层上，钻机根据确定的端承桩基础参数，穿过第一硬壳层向淤泥质软土层打入多个端承桩，端承桩远离第一硬壳层的一端位于下覆基岩上；
步骤四、铺筑加固层：根据混合土层的松铺厚度在第一硬壳层上满铺混合土，整平之后，根据每层加固土层的松铺厚度、以及每层混合土层和加固土层的间距，将加固土层对应的固化剂材料按照设计间距撒布在混合土层上，用路拌机将加固土层对应的固化剂材料与对应区域的混合土充分拌和，最后使用压路机进行整体压实作业，形成加固土层在混合土层内呈间隔布设结构的加固层；
步骤五、根据加固层层数，多次重复步骤四，形成多层加固层，多层所述加固层中相对应的加固土层构成多个相间隔的加固桩墙结构，相邻两个所述加固桩墙结构之间构成混合土桩墙结构；
步骤六、铺筑第二硬壳层：在多层所述加固层的顶部按照确定的第二硬壳层基础参数铺筑第二硬壳层。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用的结构，首先铺筑第一硬壳层，为施工设备提供了工作平台，再施工端承桩作为承载支撑基础，在第一硬壳层上铺筑多层加固层，形成不规则且间隔布设的加固桩墙结构和混合土桩墙结构，加固桩墙结构和混合土桩墙结构锚固力强，最后施工顶层的第二硬壳层，载荷通过第二硬壳层和桩墙结构传递到第一硬壳层上，又通过端承桩将荷载直接传递到下覆基岩上，整个结构体系没有变形沉降，便于推广使用。
2、本发明采用的结构，将承载力作为第一指标，解决以往工程中的实际问题，在淤泥地区直接控制沉降，使用效果好，利用钻孔弃渣混合填料填筑路基，就地取材加固，绿色、环保、造价低廉。
3、本发明采用的方法，工艺步骤简单，施工快捷，将承载力作为第一指标，通过Ansys软件仿真模拟不同淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数下，淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的承载力，直至承载力验算通过，按照确定的第一硬壳层基础参数中第一硬壳层的组分和对应配比将第一硬壳层所需材料投入送灰管，挖掘机上的强力搅拌机头将第一硬壳层对应的材料与淤泥混合均匀，降低淤泥的含水率、粘度和流变性，从而达到淤泥固化处理与填埋的工艺要求，第一硬壳层为施工设备提供了工作平台，便于浇筑端承桩，最后依次铺筑多层加固层和第二硬壳层，双硬壳层是地基处理理论和工艺上的突破，便于推广使用。
综上所述，本发明设计新颖合理，首先铺筑第一硬壳层，为施工设备提供了工作平台，再施工端承桩作为承载支撑基础，在第一硬壳层上铺筑多层加固层，形成不规则且间隔布设的加固桩墙结构和混合土桩墙结构，加固桩墙结构和混合土桩墙结构锚固力强，最后施工顶层的第二硬壳层，载荷通过第二硬壳层和桩墙结构传递到第一硬壳层上，又通过端承桩将荷载直接传递到下覆基岩上，整个结构体系没有变形沉降，双硬壳层是地基处理理论和工艺上的突破，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明结构的结构示意图。
图2为本发明方法的流程框图。
附图标记说明:
1—下覆基岩； 2—淤泥质软土层； 3—第一硬壳层；
4—端承桩； 5—混合土层； 6—加固土层；
7—第二硬壳层。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构，包括铺筑在淤泥质软土层2上的第一硬壳层3以及多个分别穿过第一硬壳层3和淤泥质软土层2打至下覆基岩1上的端承桩4，所述第一硬壳层3上铺筑有多层加固层，多层所述加固层的顶部铺筑有第二硬壳层 7。
需要说明的是，首先铺筑第一硬壳层3，为施工设备提供了工作平台，再施工端承桩4作为承载支撑基础，在第一硬壳层3上铺筑多层加固层，形成不规则且间隔布设的加固桩墙结构和混合土桩墙结构，加固桩墙结构和混合土桩墙结构锚固力强，最后施工顶层的第二硬壳层7，载荷通过第二硬壳层7和桩墙结构传递到第一硬壳层3上，又通过端承桩4将荷载直接传递到下覆基岩1上，整个结构体系没有变形沉降；将承载力作为第一指标，解决以往工程中的实际问题，在淤泥地区直接控制沉降，使用效果好，利用钻孔弃渣混合填料填筑路基，就地取材加固，绿色、环保、造价低廉。
本实施例中，所述加固层包括混合土层5和多个构筑在混合土层5内的加固土层6。
实际施工中，第一硬壳层3的组分优选的就地采用淤泥、水泥、粉煤灰和第一固化剂，第一固化剂优选的采用水泥、生石膏、苛性钠、水玻璃、生石灰、碳酸钙、有机膨润土、氯化钙、木钙、木钠、硫酸钠、三乙醇胺、碳酸钠、丙烯酸钙、FDN减水剂、纳米SiO2、蛭石粉等固化剂中的一种或多种组合，第一固化剂的组分和质量配比以形成的第一硬壳层3满足设计强度为标准。
实际施工中，加固土层6是在混合土层5局部区域撒上第二固化剂，用路拌机将第二固化剂与混合土料充分拌和获取的，优选的混合土采用工业固体废渣，第二固化剂优选的采用水泥、生石膏、苛性钠、水玻璃、生石灰、碳酸钙、有机膨润土、氯化钙、木钙、木钠、硫酸钠、三乙醇胺、碳酸钠、丙烯酸钙、FDN减水剂、纳米SiO2、蛭石粉等固化剂中的一种或多种组合，第二固化剂的组分和质量配比以形成的加固土层6满足设计强度为标准。
本实施例中，每层所述加固层中的加固土层6数量相等且一一对应，多层所述加固层中相对应的加固土层6构成多个相间隔的加固桩墙结构，相邻两个所述加固桩墙结构之间构成混合土桩墙结构。
本实施例中，所述端承桩4为CFG桩、水泥搅拌桩、预制混凝土桩、混凝土管桩或沉管式灌注桩。
实际施工中，根据实际条件选取端承桩4的桩型，优选的端承桩4采用CFG桩、水泥搅拌桩、预制混凝土桩、混凝土管桩或沉管式灌注桩，但不限定以上桩型。
第二硬壳层7的组分优选的就地采用淤泥、钻孔废渣、岩渣、工业废渣和第三固化剂，第三固化剂优选的采用水泥、生石膏、苛性钠、水玻璃、生石灰、碳酸钙、有机膨润土、氯化钙、木钙、木钠、硫酸钠、三乙醇胺、碳酸钠、丙烯酸钙、FDN减水剂、纳米SiO2、蛭石粉等固化剂中的一种或多种组合，第三固化剂的组分和质量配比以形成的第二硬壳层7满足设计强度为标准。
如图2所示的一种淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑的方法，包括以下步骤：
步骤一、确定淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数：在计算中通过Ansys软件仿真模拟不同淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数下，淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的承载力，直至承载力验算通过，输出淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数；
所述淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数包括第一硬壳层基础参数、端承桩基础参数、加固层基础参数和第二硬壳层基础参数；
所述第一硬壳层基础参数包括第一硬壳层3的组分和对应配比、以及第一硬壳层3的厚度；
所述端承桩基础参数包括端承桩4的类型、尺寸和桩间距；
所述加固层基础参数包括混合土层5的类型、加固土层6的类型、每层混合土层5的松铺厚度、每层加固土层6的松铺厚度、每层混合土层5 和加固土层6的间距、以及加固层层数；
所述第二硬壳层基础参数包括第二硬壳层7的组分和对应配比、以及第二硬壳层7的厚度；
需要说明的是，在计算中通过Ansys软件仿真模拟不同淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数，通过室内试验确定淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数，进行指导施工，可靠性高。
步骤二、铺筑第一硬壳层：在挖掘机上安装强力搅拌机头，按照确定的第一硬壳层基础参数中第一硬壳层3的组分和对应配比将第一硬壳层3 所需材料投入送灰管，挖掘机上的强力搅拌机头将第一硬壳层4对应的材料与淤泥混合均匀，按照确定的第一硬壳层基础参数中第一硬壳层3的厚度铺筑第一硬壳层3；
需要说明的是，按照确定的第一硬壳层基础参数中第一硬壳层的组分和对应配比将第一硬壳层所需材料投入送灰管，挖掘机上的强力搅拌机头将第一硬壳层对应的材料与淤泥混合均匀，降低淤泥的含水率、粘度和流变性，从而达到淤泥固化处理与填埋的工艺要求。
步骤三、浇筑端承桩：第一硬壳层3形成后，将钻机行驶至第一硬壳层3上，钻机根据确定的端承桩基础参数，穿过第一硬壳层3向淤泥质软土层2打入多个端承桩4，端承桩4远离第一硬壳层3的一端位于下覆基岩1上；
步骤四、铺筑加固层：根据混合土层5的松铺厚度在第一硬壳层3上满铺混合土，整平之后，根据每层加固土层6的松铺厚度、以及每层混合土层5和加固土层6的间距，将加固土层6对应的固化剂材料按照设计间距撒布在混合土层5上，用路拌机将加固土层6对应的固化剂材料与对应区域的混合土充分拌和，最后使用压路机进行整体压实作业，形成加固土层6在混合土层5内呈间隔布设结构的加固层；
步骤五、根据加固层层数，多次重复步骤四，形成多层加固层，多层所述加固层中相对应的加固土层6构成多个相间隔的加固桩墙结构，相邻两个所述加固桩墙结构之间构成混合土桩墙结构；
需要说明的是，在第一硬壳层上铺筑多层加固层，形成不规则且间隔布设的加固桩墙结构和混合土桩墙结构，加固桩墙结构和混合土桩墙结构锚固力强。
步骤六、铺筑第二硬壳层：在多层所述加固层的顶部按照确定的第二硬壳层基础参数铺筑第二硬壳层7。
本发明使用时，工艺步骤简单，施工快捷，将承载力作为第一指标，通过Ansys软件仿真模拟不同淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数下，淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的承载力，直至承载力验算通过，施工中使用的混合土绿色、环保、造价低廉，双硬壳层是地基处理理论和工艺上的突破。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构，其特征在于：包括铺筑在淤泥质软土层(2)上的第一硬壳层(3)以及多个分别穿过第一硬壳层(3)和淤泥质软土层(2)打至下覆基岩(1)上的端承桩(4)，所述第一硬壳层(3)上铺筑有多层加固层，多层所述加固层的顶部铺筑有第二硬壳层(7)。
2.按照权利要求1所述的淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构，其特征在于：所述加固层包括混合土层(5)和多个构筑在混合土层(5)内的加固土层(6)。
3.按照权利要求2所述的淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构，其特征在于：每层所述加固层中的加固土层(6)数量相等且一一对应，多层所述加固层中相对应的加固土层(6)构成多个相间隔的加固桩墙结构，相邻两个所述加固桩墙结构之间构成混合土桩墙结构。
4.按照权利要求1所述的淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构，其特征在于：所述端承桩(4)为CFG桩、水泥搅拌桩、预制混凝土桩、混凝土管桩或沉管式灌注桩。
5.一种利用如权利要求1所述结构进行淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、确定淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数：在计算中通过Ansys软件仿真模拟不同淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数下，淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的承载力，直至承载力验算通过，输出淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数；
所述淤泥质软土地区路基双硬壳层就地加固填筑结构的基础参数包括第一硬壳层基础参数、端承桩基础参数、加固层基础参数和第二硬壳层基础参数；
所述第一硬壳层基础参数包括第一硬壳层(3)的组分和对应配比、以及第一硬壳层(3)的厚度；
所述端承桩基础参数包括端承桩(4)的类型、尺寸和桩间距；
所述加固层基础参数包括混合土层(5)的类型、加固土层(6)的类型、每层混合土层(5)的松铺厚度、每层加固土层(6)的松铺厚度、每层混合土层(5)和加固土层(6)的间距、以及加固层层数；
所述第二硬壳层基础参数包括第二硬壳层(7)的组分和对应配比、以及第二硬壳层(7)的厚度；
步骤二、铺筑第一硬壳层：在挖掘机上安装强力搅拌机头，按照确定的第一硬壳层基础参数中第一硬壳层(3)的组分和对应配比将第一硬壳层(3)所需材料投入送灰管，挖掘机上的强力搅拌机头将第一硬壳层(4)对应的材料与淤泥混合均匀，按照确定的第一硬壳层基础参数中第一硬壳层(3)的厚度铺筑第一硬壳层(3)；
步骤三、浇筑端承桩：第一硬壳层(3)形成后，将钻机行驶至第一硬壳层(3)上，钻机根据确定的端承桩基础参数，穿过第一硬壳层(3)向淤泥质软土层(2)打入多个端承桩(4)，端承桩(4)远离第一硬壳层(3)的一端位于下覆基岩(1)上；
步骤四、铺筑加固层：根据混合土层(5)的松铺厚度在第一硬壳层(3)上满铺混合土，整平之后，根据每层加固土层(6)的松铺厚度、以及每层混合土层(5)和加固土层(6)的间距，将加固土层(6)对应的固化剂材料按照设计间距撒布在混合土层(5)上，用路拌机将加固土层(6)对应的固化剂材料与对应区域的混合土充分拌和，最后使用压路机进行整体压实作业，形成加固土层(6)在混合土层(5)内呈间隔布设结构的加固层；
步骤五、根据加固层层数，多次重复步骤四，形成多层加固层，多层所述加固层中相对应的加固土层(6)构成多个相间隔的加固桩墙结构，相邻两个所述加固桩墙结构之间构成混合土桩墙结构；
步骤六、铺筑第二硬壳层：在多层所述加固层的顶部按照确定的第二硬壳层基础参数铺筑第二硬壳层(7)。
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