CN113215892A - 一种注浆土拱诱导式桩承式路堤 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种注浆土拱诱导式桩承式路堤，若干刚性桩埋设在软土层内，软土层上方铺设路堤填土层；路堤填土层内埋设若干纵向主管，每根主管的底端与若干支管的顶端连通，支管倾斜设置，且每根支管的底端分别设置在对应刚性桩顶面上方，每根主管位于其所连支管对应全部刚性桩所围范围的形心处，每根支管为中空结构且侧壁均匀开有若干导液孔；由主管注入的浆液经由支管和导液孔流出用于对支管和支管外侧基质增强加固。该种注浆土拱诱导式桩承式路堤，能够通过路堤中预先布置的管路进行注浆增强，诱导土拱效应发挥，促进路堤荷载向刚性桩顶部转移，有助于尽快形成稳定土拱，提高桩土荷载分担比，从而充分发挥刚性桩的高承载特性。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程地基处理技术领域，具体的说是一种注浆土拱诱导式桩承式路堤。
背景技术
桩承式路堤具有承载力高、工后沉降小等优点，在沿海、沿江深厚软基处理工程中应用广泛。在桩承式路堤结构中，刚性桩复合地基之上作用有柔性路堤荷载，桩土差异沉降的发生引起路堤内应力调整，更多路堤荷载向桩顶集中，路堤中大主应力类似拱形，产生“土拱效应”，如图1所示。土拱效应随路堤填高不断发展，路堤等沉面高度也不断变化。在路堤分层填筑过程中，如能在路堤大主应力链线方向上主动增强材料性质，将能进一步巩固土拱效应，从而有利于发挥桩的高承载特性。
发明内容
本发明提供一种注浆土拱诱导式桩承式路堤，该种拱诱导式桩承式路堤通过在路堤中注浆增强，诱导桩承式路堤中土拱效应的形成，从而提高刚性桩承载特性的利用效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种注浆土拱诱导式桩承式路堤，若干刚性桩埋设在软土层内，软土层上方铺设路堤填土层，其特征在于：路堤填土层内埋设若干纵向主管，每根主管的底端与不少于三根支管的顶端连通，支管倾斜向下设置，且每根支管的底端分别设置在对应刚性桩顶面上方，每根主管位于其所连支管对应全部刚性桩所围范围的形心处；
每根支管为中空结构且侧壁均匀开有若干导液孔；
由主管注入的浆液经由支管和导液孔流出用于对支管和支管外侧基质增强加固。
埋设在软土层内的刚性桩阵列分布，相邻刚性桩之间桩间距相等。
每根主管的底端与四根支管的顶端连通，四根支管的长度和倾斜角度均相同。
路堤填土层底面与桩顶平面共面，支管顶端所在平面为埋管填高面，路堤填土层的顶面为设计路面，桩顶平面和埋管填高面的间距为相邻刚性桩之间桩间距的0.8-1.5倍，支管与垂线的夹角为30°-50°。
每根刚性桩顶面上方设置有多根支管端部，位于同一刚性桩顶面上方的每根支管分别与不同的主管连通。
支管侧壁导液孔的开孔率为10%-30%。
主管采用PU材料制成，主管的高度为250-400 mm，主管的外径为80-150 mm，主管的壁厚为4-8 mm；支管采用PVC材料制成，侧壁导液孔的孔径为5-20 mm。
一种注浆土拱诱导式桩承式路堤的施工方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤1，将刚性桩插入软土层内完成刚性桩复合地基施工，先将路堤自桩顶平面填筑至0.8-1.5倍桩间距的高度，以达到埋管填高面；
步骤2，以单个刚性桩加固范围为单位，通过主动钻孔法布置注浆管路，在埋管填高面的布桩形心位置布置主管，多个支管以主管为中心向四周倾斜向下辐射布置至各刚性桩顶面；
步骤3，配置用于增强路堤土的浆液，浆液具有流动性，并能对局部路堤土形成增强加固作用；
步骤4，待场地内所有注浆管路布设完毕，从每个主管中注入浆液，至浆液不再下渗为止；
步骤5，继续填筑路堤0.2 m，并待浆液达到设计强度；
步骤6，填筑路堤高程至设计路面。
该种注浆土拱诱导式桩承式路堤能够产生的有益效果为：第一，能够在路堤填筑阶段，通过路堤中预先布置的管路进行注浆增强，从而诱导土拱效应发挥，促进路堤荷载向刚性桩顶部转移，提高桩土荷载分担比，从而充分发挥刚性桩的高承载特性；第二，注浆增强沿土拱发挥的大主应力空间分布，有助于在路堤填筑期快速形成稳定土拱。
附图说明
图1为本发明中土拱效应原理示意图。
图2为本发明一种注浆土拱诱导式桩承式路堤的空间结构示意图；
图3为本发明一种注浆土拱诱导式桩承式路堤的桩间土单元俯视图；
图4为本发明一种注浆土拱诱导式桩承式路堤的桩单元俯视图。
说明书附图标记：1、路堤填土，1-1、设计路面，1-2、埋管填高面,1-3、桩顶平面,2、软土层，3、刚性桩，4、主管，4-1、支管，4-2、导液孔，5、浆液。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述。
如图2所示，一种注浆土拱诱导式桩承式路堤，若干刚性桩3埋设在软土层2内，软土层2上方铺设路堤填土层1；
路堤填土层1内埋设若干纵向主管4，每根主管4的底端与若干支管4-1的顶端连通，支管4-1倾斜设置，且每根支管4-1的底端分别设置在对应刚性桩3顶面上方，每根主管4位于其所连支管4-1对应全部刚性桩3所围范围的形心处，每根支管4-1为中空结构且侧壁均匀开有若干导液孔4-2；
由主管4注入的浆液5经由支管4-1和导液孔4-2流出用于对支管4-1和支管4-1外侧基质增强加固。
本实施例中，埋设在软土层2内的刚性桩3阵列分布，相邻刚性桩3之间桩间距相等。刚性桩3阵列分布的最小单元为四根刚性桩3位于最小正方形的四个顶点，此时每个刚性桩3均可视为四个最小单元的组成部分。
本实施例中，路堤填土层1底面与桩顶平面1-3共面，支管4-1顶端所在平面为埋管填高面1-2，路堤填土层1的顶面为设计路面1-1，桩顶平面1-3和埋管填高面1-2的间距为相邻刚性桩3之间桩间距的0.8-1.5倍，支管4-1与垂线的夹角为30°-50°。
本实施例中，每根主管4的底端与四根支管4-1的顶端连通，四根支管4-1的长度和倾斜角度均相同。每根主管4中心轴位于最小阵列单元的形心处，如图3所示，每根主管4能够同时为四根支管4-1注浆。由于每个刚性桩3均可视为四个最小单元的组成部分，因此每根刚性桩3的顶面设置有四根支管4-1，如图4所示。
本实施例中，支管4-1侧壁导液孔4-2的开孔率为10%-30%。
本实施例中，主管4采用PU材料制成，主管4的高度为250-400 mm，主管4的外径为80-150 mm，主管4的壁厚为4-8 mm；支管4-1采用PVC材料制成，侧壁导液孔4-2的孔径为5-20 mm。
浆液为补强类浆体，可为水泥浆等粒状浆材，或甲基丙烯酸酯类等化学浆液，浆液应具有较好的流动性，能对局部路堤土形成增强加固作用；浆液从主管中注入，通过辐射支管4-1及支管导液孔4-2渗透至布管区域的路堤填土内。注浆管路布置及注浆操作均安排在路堤填筑期，能够通过注浆增强诱导路堤中土拱效应发挥。
一种注浆土拱诱导式桩承式路堤的施工方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤1，将刚性桩3插入软土层2内完成刚性桩复合地基施工，先将路堤自桩顶平面1-3填筑至0.8-1.5倍桩间距的高度，以达到埋管填高面1-2；
步骤2，以单个刚性桩3加固范围为单位，通过主动钻孔法布置注浆管路，在埋管填高面1-2的布桩形心位置布置主管4，多个支管4-1以主管4为中心向四周倾斜向下辐射布置至各刚性桩3顶面；
步骤3，配置用于增强路堤土的浆液5，浆液具有流动性，并能对局部路堤土形成增强加固作用；
步骤4，待场地内所有注浆管路布设完毕，从每个主管4中注入浆液5，至浆液5不再下渗为止；
步骤5，继续填筑路堤0.2 m，并待浆液5达到设计强度；
步骤6，填筑路堤高程至设计路面1-1。
综上，该种注浆土拱诱导式桩承式路堤，能够通过路堤中预先布置的管路进行注浆增强，诱导土拱效应发挥，促进路堤荷载向刚性桩顶部转移，有助于尽快形成稳定土拱，提高桩土荷载分担比，从而充分发挥刚性桩的高承载特性。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种注浆土拱诱导式桩承式路堤，若干刚性桩（3）埋设在软土层（2）内，软土层（2）上方铺设路堤填土层（1），其特征在于：路堤填土层（1）内埋设若干纵向主管（4），每根主管（4）的底端与不少于三根支管（4-1）的顶端连通，支管（4-1）倾斜向下设置，且每根支管（4-1）的底端分别设置在对应刚性桩（3）顶面上方，每根主管（4）位于其所连支管（4-1）对应全部刚性桩（3）所围范围的形心处；
每根支管（4-1）为中空结构且侧壁均匀开有若干导液孔（4-2）；
由主管（4）注入的浆液（5）经由支管（4-1）和导液孔（4-2）流出用于对支管（4-1）和支管（4-1）外侧基质增强加固。
2.如权利要求1所述的一种注浆土拱诱导式桩承式路堤，其特征在于：埋设在软土层（2）内的刚性桩（3）阵列分布，相邻刚性桩（3）之间桩间距相等。
3.如权利要求2所述的一种注浆土拱诱导式桩承式路堤，其特征在于：每根主管（4）的底端与四根支管（4-1）的顶端连通，四根支管（4-1）的长度和倾斜角度均相同。
4.如权利要求1所述的一种注浆土拱诱导式桩承式路堤，其特征在于：路堤填土层（1）底面与桩顶平面（1-3）共面，支管（4-1）顶端所在平面为埋管填高面（1-2），路堤填土层（1）的顶面为设计路面（1-1），桩顶平面（1-3）和埋管填高面（1-2）的间距为相邻刚性桩（3）之间桩间距的0.8-1.5倍，支管（4-1）与垂线的夹角为30°-50°。
5.如权利要求1所述的一种注浆土拱诱导式桩承式路堤，其特征在于：每根刚性桩（3）顶面上方设置有多根支管（4-1）端部，位于同一刚性桩（3）顶面上方的每根支管（4-1）分别与不同的主管（4）连通。
6.如权利要求1所述的一种注浆土拱诱导式桩承式路堤，其特征在于：支管（4-1）侧壁导液孔（4-2）的开孔率为10%-30%。
7.如权利要求6所述的一种注浆土拱诱导式桩承式路堤，其特征在于：主管（4）采用PU材料制成，主管（4）的高度为250-400 mm，主管（4）的外径为80-150 mm，主管（4）的壁厚为4-8 mm；支管（4-1）采用PVC材料制成，侧壁导液孔（4-2）的孔径为5-20 mm。
8.如权利要求1所述的一种注浆土拱诱导式桩承式路堤的施工方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤1，将刚性桩（3）插入软土层（2）内完成刚性桩复合地基施工，先将路堤自桩顶平面（1-3）填筑至0.8-1.5倍桩间距的高度，以达到埋管填高面（1-2）；
步骤2，以单个刚性桩（3）加固范围为单位，通过主动钻孔法布置注浆管路，在埋管填高面（1-2）的布桩形心位置布置主管（4），多个支管（4-1）以主管（4）为中心向四周倾斜向下辐射布置至各刚性桩（3）顶面；
步骤3，配置用于增强路堤土的浆液（5），浆液具有流动性，并能对局部路堤土形成增强加固作用；
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步骤6，填筑路堤高程至设计路面（1-1）。
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