CN113216147B - 一种软岩路基纵向裂缝病害处治方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软岩路基纵向裂缝病害处治方法，在路基病害区处设置土工格室，然后将注浆管穿过土工格室的网格孔进行注浆，注浆深度大于路基病害区深度。该方法可降低水对软岩路基的影响，限制路基纵向裂缝的发展，降低二次病害风险，保证道路的长期稳定运营。

Description

一种软岩路基纵向裂缝病害处治方法

技术领域

本发明涉及一种软岩路基纵向裂缝病害处治方法。

背景技术

公开该背景技术部分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。

软岩作为一种易发生显著塑性变形的复杂岩质，具有遇水易崩解、膨胀、变形、强度降低等不良工程性质。在中国，软岩分布范围极为广泛，在四川、重庆、云南等地区均有大面积分布，分布范围约占西南地区总面积的46％。随着中国高速公路业的不断发展，高速公路网愈扩愈大，高速公路的交通及运输效率也获得了人们的密切关注。西南部地区山脉环绕、地形复杂、雨水丰富，山区高速公路建设运输成本较高，就地采用软岩作为路基填料不仅可以缩短工期、降低成本，而且可以节约土体资源。然而，软岩遇水易膨胀、崩解变形、强度降低等性质易使路基出现纵向贯通裂缝，导致路基出现不均匀沉降、路面开裂等一系列严重的道路病害，影响行车舒适性，增加道路保养和维护费用。并且软岩在铁路、公路中的应用也将受到限制。

据发明人研究了解，目前，对于软岩路基病害处理通常采用换填、注浆等技术，而路基病害治理主要是在病害区范围内进行换填、注浆。申请号为CN201910806207.0的专利公开了一种公路路基病害治理方法，选择在病害区范围内进行路基加固注浆。然而，发明人研究发现，工作区深度内的路基受气候与交通荷载的作用最为显著，是产生变形导致开裂的主要部位；仅采用注浆加固方法对病害区范围内的软岩路基进行加固，加固效果并不持久。申请号为CN201911068205.2的专利公开了一种土工格室加固软岩路基的施工方法，选择用土工格室加固软岩路基。但是，发明人研究发现，软岩遇水易发生变形、强度降低；在富水区域，仅采用土工格室加固软岩路基，路基在运营过程中存在二次病害风险。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种软岩路基纵向裂缝病害处治方法，该方法可降低水对软岩路基的影响，限制路基纵向裂缝的发展，降低二次病害风险，保证道路的长期稳定运营。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种软岩路基纵向裂缝病害处治方法，在路基病害区处设置土工格室，然后将注浆管穿过土工格室的网格孔进行注浆，注浆深度大于路基病害区深度。

土工格室属于耐久性材料，本发明采用土工格室加固，能够增加路基土体的整天稳定性。然而，本发明在采用土工格室对软岩加固后，发现存在二次病害的现象，经过进一步研究发现，软岩遇水易膨胀，软岩路基产生纵向裂缝，而土工格室不具备防水性能，从而产生二次病害，因而本发明采用注浆技术，通过将注浆管穿过土工格室的网格孔进行注浆，填充土体颗粒间的孔隙，使土体形成一个整体，从而防止软岩路基产生纵向裂缝，保证加固后软岩路基具备长期稳定性，减小二次病害风险。

本发明采用注浆技术时，经过进一步研究发现，注浆深度影响软岩路基注浆加固效果，为了增加软岩路基注浆加固效果，本发明中，结合路基病害范围和该范围内路基工作区深度确定软岩路基注浆深度；若路基病害深度小于或等于路基工作区深度，则注浆深度为路基工作区深度；若路基病害深度大于路基工作区深度，则注浆深度为贯穿病害区深度并超过经验深度。

本发明的有益效果为：

本发明采用土工格室加固软岩，可给土体提供侧向约束，增大土体的整体稳定性。然而，软岩遇水易膨胀，软岩路基产生纵向裂缝。虽然土工格室加固软岩路基可增加土体强度，但它不具备止水防水性能。采用注浆方式加固软岩路基，它可填充土体颗粒间的孔隙，使土体形成一个整体。这不仅增加了土体的模量，减小裂缝的产生，而且具备止水防水性能。将两种加固软岩路基技术结合使用，不仅可以降低水对软岩路基的影响，限制路基纵向裂缝的发展，减少路基不均匀沉降，还可以克服路基注浆加固效果的不持久性，保证道路的长期稳定运营，对社会、经济、环境等都具有重要意义。

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为本发明工作区深度计算时的标准轴载时工作区深度查询图；

图2为本发明实施例中路基病害深度小于或等于路基工作区深度时的注浆深度示意图；

图3为本发明实施例中路基病害深度大于路基工作区深度时的注浆深度示意图；

图4为本发明实施例中土工格室截面处注浆孔的设置位置示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文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。

本发明所述的路基病害深度是指从裂缝开始的位置(一般从路基表面开始)到裂缝结束的位置。

鉴于现有软岩路基纵向裂缝病害处理存在加固效果不长久、以存在二次病害风险等缺陷，本发明提出了一种软岩路基纵向裂缝病害处治方法。

本发明的一种典型实施方式，提供了一种软岩路基纵向裂缝病害处治方法，在路基病害区处设置土工格室，然后将注浆管穿过土工格室的网格孔进行注浆，注浆深度大于路基病害区深度。

本发明，首先，采用土工格室加固，能够增加路基土体的整天稳定性；其次，采用注浆技术，通过将注浆管穿过土工格室的网格孔进行注浆，填充土体颗粒间的孔隙，使土体形成一个整体，从而防止软岩路基产生纵向裂缝，保证加固后软岩路基具备长期稳定性，减小二次病害风险。

该实施方式的一些实施例中，当路基病害深度小于或等于路基工作区深度时，注浆深度为路基工作区深度；当路基病害深度大于路基工作区深度时，注浆深度为贯穿病害区深度并超过经验深度。

由于工作区深度范围内的软岩路基是承担上部荷载和气候作用的主要结构层，因此，注浆深度最低也不能小于工作区深度。当若路基病害深度小于或等于路基工作区深度时，说明纵向裂缝病害不太严重，此时重点对路基工作区深度进行加固，即注浆深度为路基工作区深度(注浆深度＝路基工作区深度)，即可满足工程处治要求。当路基病害深度大于路基工作区深度，说明病害较为严重，此时注浆深度应贯穿路基病害区深度并超过经验深度(即，注浆深度＝路基病害区深度+经验深度)，目的是为了提升病害区路基整体强度和刚度，确保病害的处治效果，保障路基长期性能，防止病害的二次发生。本发明所述的经验深度为工程经验总结的深度，一般为0.5～1.0m。若低于0.5m，则可能导致病害范围内土体整体强度和刚度不够，处治效果不佳；若高于1.0m，则工程耗费较高，不够经济合理。

该实施方式的一些实施例中，设置土工格室的过程为：先将软岩路基开挖至路床底部，再铺设土工格室，然后回填软岩土填料。

在一种或多种实施例中，铺设土工格室前，对开挖后的路基进行第一次整平。

在一种或多种实施例中，开挖病害区软岩路基0～0.3m，再铺设土工格室。具体的，开挖病害区软岩路基0～0.3m，然后对开挖后的路基进行第一次整平，再铺设土工格室。

在一种或多种实施例中，回填软岩土填料后进行第二次整平。

该实施方式的一些实施例中，注浆过程中，注浆管不与土工格室接触。

该实施方式的一些实施例中，注浆过程中，相邻注浆管之间的距离为1.2～1.5m。

该实施方式的一些实施例中，注浆过程中，用于插入注浆管的若干注浆孔的布置形式为梅花型、三角形或矩形等。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例

一种软岩路基纵向裂缝病害处置方法，该方法主要由两部分组成：

一、土工格室加固软岩路基

1、对病害发生区域进行分析，通过裂缝计对软岩路基的纵向裂缝进行宽度和深度测试，确定预处置路基病害范围；确定软岩路基工作区深度，工作区深度具体通过如下步骤得到：

首先根据标准轴载时的工作区深度、拟合参数及轴载建立路基工作区深度计算模型：

H＝H₁₀₀+k(P-100) (1)

其中，H为路基工作区深度；P为轴载，由车辆出厂时参数获取；H₁₀₀为标准轴载(轴载100kN)时的工作区深度，可由图1的坐标图查询得到。

其中，k为拟合参数，其取值与路基模量和当量路面厚度有关，根据路基模量和路面结构层厚度进行确定。

H₁为路面结构层厚度，E₂为路基模量，可取典型软岩压实样根据《公路路基设计规范》的动三轴试验测试获取。

根据路面及路基设计参数利用公式(2)-公式(4)确定拟合参数k，然后带入公式(1)，求得所需要的软岩路基的路基工作区深度。

2、结合路基病害范围和该范围内路基工作区深度确定软岩路基注浆深度；若路基病害深度小于或等于路基工作区深度，则注浆深度为路基工作区深度，如图2所示；若路基病害深度大于路基工作区深度，则注浆深度为贯穿病害区深度并超过0.5m，如图3所示。

3、开挖病害区软岩路基0.3m，对土工格室待加固软岩路基进行第一次整平，得到整平后的待土工格室待加固软岩路基。土工格室埋设在0.3m处一方面可以有效提升软岩路基的抵抗侧限变形的能力和整体刚度，另一方面还可减小开挖量，节约成本。

4、在所述整平后的土工格室待加固软岩路基基础上，铺设土工格室，得到铺设有土工格室的待加固软岩路基。

5、在所述铺设有土工格室的待加固软岩路基基础上，回填开挖的软岩土填料，得到填料完成的土工格室待加固软岩路基。

6、在所述填料完成的土工格室待加固软岩路基基础上，进行第二次整平处理，得到土工格室加固后的软岩路基。

二、注浆加固软岩路基

在土工格室加固后的软岩路基上布置注浆孔，注浆孔应避免与土工格室片接触而损坏土工格室；注浆孔可按照梅花型(三角形、矩形等)布置，相邻注浆孔的孔间距取1.2～1.5m，在每个注浆孔中分别插入注浆管进行注浆，注浆管应避免与土工格室接触而损坏土工格室，如图2～4所示。

该实施例相对于一般的路基注浆深度确定方式，提出一种新的注浆深度确定方法，使得软岩路基注浆加固效果更佳。

该实施例将土工格室加固软岩路基与注浆加固软岩路基两种技术结合，可保证加固后软岩路基具备长期稳定性，减小二次病害风险。

广东惠州到紫金高速公路工程的纵向裂缝病害处治按实施例的操作进行，目前已运营一年，处治效果良好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (8)

1.一种软岩路基纵向裂缝病害处治方法，其特征是，对病害发生区域进行分析，通过裂缝计对软岩路基的纵向裂缝进行宽度和深度测试，确定预处置路基病害范围；确定软岩路基工作区深度，工作区深度具体通过如下步骤得到：

首先根据标准轴载时的工作区深度、拟合参数及轴载建立路基工作区深度计算模型：

H＝H₁₀₀+k(P-100) (1)

其中，H为路基工作区深度；P为轴载；H₁₀₀为标准轴载100kN时的工作区深度；

其中，k为拟合参数，其取值与路基模量和当量路面厚度有关，根据路基模量和路面结构层厚度进行确定；

H₁为路面结构层厚度，E₂为路基模量；

根据路面及路基设计参数利用公式(2)-公式(4)确定拟合参数k，然后带入公式(1)，求得所需要的软岩路基的路基工作区深度；

在路基病害区处设置土工格室，然后将注浆管穿过土工格室的网格孔进行注浆，注浆深度大于路基病害区深度；

采用土工格室加固软岩，可给土体提供侧向约束，增大土体的整体稳定性；

采用注浆方式加固软岩路基，可填充土体颗粒间的孔隙，使土体形成一个整体；

当路基病害深度小于或等于路基工作区深度时，注浆深度为路基工作区深度；当路基病害深度大于路基工作区深度时，注浆深度为贯穿病害区深度并超过经验深度，所述经验深度为0.5～1.0m。

2.如权利要求1所述的软岩路基纵向裂缝病害处治方法，其特征是，设置土工格室的过程为：先将软岩路基开挖至路床底部，再铺设土工格室，然后回填软岩土填料。

3.如权利要求2所述的软岩路基纵向裂缝病害处治方法，其特征是，铺设土工格室前，对开挖后的路基进行第一次整平。

4.如权利要求3所述的软岩路基纵向裂缝病害处治方法，其特征是，开挖病害区软岩路基0～0.3m，再铺设土工格室。

5.如权利要求2所述的软岩路基纵向裂缝病害处治方法，其特征是，回填软岩土填料后进行第二次整平。

6.如权利要求1所述的软岩路基纵向裂缝病害处治方法，其特征是，注浆过程中，注浆管不与土工格室接触。

7.如权利要求1所述的软岩路基纵向裂缝病害处治方法，其特征是，注浆过程中，相邻注浆管之间的距离为1.2～1.5m。

8.如权利要求1所述的软岩路基纵向裂缝病害处治方法，其特征是，注浆过程中，用于插入注浆管的若干注浆孔的布置形式为梅花型、三角形或矩形。

Images