CN113463457B - 一种用于穿越泥浆地段的路基结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于穿越泥浆地段的路基结构及其施工方法，路基结构包括泥浆固化层和若干预应力混凝土管桩；所述预应力混凝土管桩穿设所述泥浆固化层，且一端位于所述泥浆固化层上方，另一端插入在泥浆固化层下方的硬质层中；所述泥浆固化层的上方依次铺设有第一土工格室层、碎石垫层、第二土工格室层和清宕渣层；所述第一土工格室层与所述泥浆固化层的上表面接触。将泥浆固化成泥浆固化层，并在泥浆固化层中插入预应力混凝土管桩，预应力混凝土管桩对第一土工格室层和碎石垫层等层结构进行支撑，从而不需要对泥浆进行换土，且原有的泥浆因固化硬度增加，具有一定的支撑和抗形变能力。本申请具有便于提高路基稳定性、节省成本和施工效率高的效果。

Description

一种用于穿越泥浆地段的路基结构及其施工方法
技术领域
本申请涉及路基建设的领域，尤其是涉及一种用于穿越泥浆地段的路基结构及其施工方法。
背景技术
在公路工程中，经常需要公路路基穿越池塘或泥浆池等区域，其区域中大都是厚度较深的软弱泥浆地质，如不进行处理，对路基的稳定性有较大影响。
相关技术中通常采用机械开挖泥浆并换填好土的方式进行处理。但换填后的土地质量与换填的土壤质量和施工质量有关，而受到经济影响，换填的土壤质量难以保证；同时因施工规模大，施工质量也难以保证，容易造成换填后的土地质量下降，影响路基整体稳定性。
发明内容
为了有助于提高路基稳定性，本申请提供一种用于穿越泥浆地段的路基结构及其施工方法。
第一方面，本申请提供的一种用于穿越泥浆地段的路基结构，采用如下的技术方案：
一种用于穿越泥浆地段的路基结构，包括泥浆固化层和若干预应力混凝土管桩；所述预应力混凝土管桩穿设所述泥浆固化层，且一端位于所述泥浆固化层上方，另一端插入在泥浆固化层下方的硬质层中；
所述泥浆固化层的上方依次铺设有第一土工格室层、碎石垫层、第二土工格室层和清宕渣层；所述第一土工格室层与所述泥浆固化层的上表面接触。
通过采用上述技术方案，取消使用换填好土的方式对泥浆进行处理，而是将原有的泥浆固化呈泥浆固化层，再将若干预应力混凝土管桩打入泥浆固化层中，并插入到泥浆固化层下方的硬质层中。由于硬质层的硬度大于泥浆的硬度，承重能力相比于泥浆更好，因此有助于提高预应力混凝土管桩的承重能力。其次，由于将泥浆固化成泥浆固化层，也提高了路基上层土壤的荷载传递能力，有助于提高路基的稳定性。
此外，在泥浆固化层的上方依次铺的第一土工格室层、碎石垫层、第二土工格室层和清宕渣层均有助于提高路基整体的承重能力，有助于保证路基整体的稳定性。
由于直接在泥浆地段施工，对泥浆进行利用，因此不需要对泥浆地段进行换土，不仅有助于节省成本，而且固化泥浆施工周期短，有助于提高路基施工效率。同时也不会产生换土方式产生的废弃泥浆等废料，绿色环保。
可选的，所述预应力混凝土管桩的外周侧设有承重环板；每个所述预应力混凝土管桩的外周侧均设有若干隔板，所述隔板上设有用于与对应所述承重环板下表面接触的承重板；所述隔板上端所处高度与预应力混凝土管桩上端所处高度相同；所述隔板的下端插入在泥浆固化层下方的硬质层中。
通过采用上述技术方案，将隔板插入到泥浆中后，隔板的下端插入在硬质层中，使隔板具有承重能力。而后将预应力混凝土管桩插入在若干隔板之间，并使承重环板与外周侧隔板的承重板接触，此时预应力混凝土管桩的下端插入在硬质层中。一方面，隔板对泥浆固化层上方铺设的第一土工格室层、碎石垫层、第二土工格室层和清宕渣层具有支撑作用，便于提高泥浆固化层、第一土工格室层、碎石垫层、第二土工格室层和清宕渣层的稳定性，减少沉降；另一方面，隔板便于分担预应力混凝土管桩的受力，有助于提高路基整体的承重能力和稳定性。
可选的，所述预应力混凝土管桩的上端设有若干用于与第一土工格室层连接的钢筋。
通过采用上述技术方案，预应力混凝土管桩与第一土工格室层连接，便于提高预应力混凝土管桩与第一土工格室层的整体性，从而便于提高路基整体的稳定性。
可选的，所述承重板的上表面设有若干排泥槽；所述承重板的下表面固定连接有加强筋，所述加强筋与所述隔板固定连接。
通过采用上述技术方案，预应力混凝土管桩下方时，承重环板与对应承重板之间容易存有泥浆。使用振动锤不断下放预应力混凝土管桩，排泥槽便于将承重环板与承重板之间的泥浆排出，减少承重环保与承重板之间的泥浆量，从而有助于提高预应力混凝土管桩的稳定性；加强筋便于提高承重板的承重能力，从而便于隔板为对应的预应力混凝土管桩进行支撑。
可选的，所述泥浆固化层的上表面呈波浪形；所述第一土工格室层的下表面呈与泥浆固化层上表面对应的波浪形。
通过采用上述技术方案，有助于增加泥浆固化层与第一土工格室层之间的连接牢固性，从而提高路基的整体性，便于提高路基的稳定性。
可选的，所述泥浆固化层的两侧均设有水泥搅拌墙，所述水泥搅拌墙远离泥浆固化层的一侧设有抛石护脚。
通过采用上述技术方案，水泥搅拌墙便于对泥浆固化层进行保护，减少外侧泥浆中的水分进入泥浆固化层中的概率和速率，便于保证泥浆固化层的硬度。抛石护脚便于分力，提高路基整体的承重能力和稳定性。
可选的，所述泥浆固化层中设有用于将路基结构中的水排出的排水管道。
通过采用上述技术方案，当有雨水或者其他液体渗过清宕渣层、第二土工格室层、碎石垫层和第一土工格室层时，排水管道便于将水流导出，延长路基的使用寿命和长期稳定性。
第二方面，本申请提供的一种用于穿越泥浆地段的路基结构的施工方法，采用如下的技术方案：
一种基于用于穿越泥浆地段的路基结构的施工方法，包括：
在路基外侧填土形成土围堰后将土围堰围成区域内的水抽出；
将土围堰围成区域划分成若干分区；
将若干隔板插入到泥浆中，使若干分区相对独立；
对每个分区中的泥浆进行搅拌固化同时抽水，形成泥浆固化层；
在每个分区中插入一个预应力混凝土管桩，使预应力混凝土管桩的下端插入在泥浆固化层下方的硬质层中，同时使预应力混凝土管桩的承重环板与对应隔板上的承重板接触；
在泥浆固化层的上方依次铺设第一土工格室层、碎石垫层、第二土工格室层和清宕渣层；
填筑路基层并对路基层进行预压；
在路基层的两侧打设水泥搅拌墙和坡脚抛石护脚。
通过采用上述技术方案，先对泥浆进行搅拌固化，形成泥浆固化层；而后再安插预应力混凝土管桩，便于提高路基整体的稳定性。而且不需要换土，有效降低了施工成本，缩短了施工周期。
可选的，所述铺设第一土工格室层的步骤包括：
将第一土工格室放置在预应力混凝土管桩的上表面，折弯预应力混凝土管桩上端的钢筋，使钢筋钩挂在第一土工格室上；
浇筑混凝土形成第一土工格室层。
通过采用上述技术方案，钢筋钩挂在第一土工格室上，便于提高第一土工格室与预应力混凝土管桩之间的连接紧密度和牢固性。
可选的，所述对每个分区中的泥浆进行搅拌固化同时抽水后，在泥浆固化层形成之前，将排水管道铺设在泥浆固化层中。
通过采用上述技术方案，在泥浆固化层中铺设排水管道，便于在路基使用过程中，通过排水管道将渗透到路基内部的水分排出，有助于表面路基中含有大量水分降低泥浆固化层或其他层结构的硬度，对路基的稳定性造成影响。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.将泥浆固化成泥浆固化层，并在泥浆固化层中插入预应力混凝土管桩，预应力混凝土管桩对第一土工格室层和碎石垫层等层结构进行支撑，从而不需要对泥浆进行换土，且原有的泥浆因固化硬度增加，具有一定的支撑和抗形变能力，有助于提高路基的整体稳定性；
2.预应力混凝土管桩的外周侧设有若干隔板，隔板用于对预应力混凝土管桩进行支撑，便于分担预应力混凝土管桩的受力，从而便于提高路基整体的承重能力，有助于提高路基整体的稳定性。
附图说明
图1是本申请实施例的一种用于穿越泥浆地段的路基结构的整体结构示意图；
图2是本申请实施例的一种用于穿越泥浆地段的路基结构的爆炸视图；
图3是本申请实施例的一种用于穿越泥浆地段的路基结构的预应力混凝土管桩相关结构示意图；
图4是本申请实施例的一种用于穿越泥浆地段的路基结构的施工方法的流程图；
图5是本申请实施例的一种用于穿越泥浆地段的路基结构的施工方法的第一土工格室层铺设流程图。
附图标记说明：1、泥浆固化层；11、排水管道；2、预应力混凝土管桩；21、承重环板；22、钢筋；3、硬质层；4、第一土工格室层；5、碎石垫层；6、第二土工格室层；7、清宕渣层；8、隔板；81、承重板；82、排泥槽；83、加强筋；9、水泥搅拌墙；91、抛石护脚。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种用于穿越泥浆地段的路基结构，应用于需要穿越泥浆地段的路基建设工程。例如在公路路基建设过程中，需要穿越池塘或泥浆池地段，泥浆池地段包括泥浆和位于泥浆下方的硬质层3。硬质层3的硬度大于泥浆的硬度，且在承受外力时不易发生形变。例如位于泥浆下方的粉砂层或者黏土层。参照图1，一种用于穿越泥浆地段的路基结构包括泥浆固化层1、第一土工格室层4、碎石垫层5、第二土工格室层6和清宕渣层7。其中，第一土工格室层4铺设在泥浆固化层1的上方并与泥浆固化层1的上表面接触；碎石垫层5铺设在第一土工格室层4的上表面、第二土工格室层6铺设在碎石垫层5的上表面、清宕渣层7铺设在第二土工格室层6的上表面。
在本实施例中，清宕渣层7铺设厚度为50厘米，由清宕渣构成，其中清宕渣是爆破后的碎石，碎石粒径大于碎石垫层5中碎石的粒径，是一种粒径大于40毫米的石块含量大于30%的土石混合物；碎石垫层5铺设厚度为30厘米，主要由碎石构成，碎石的粒径小于清宕渣层7中的碎石粒径。
参照图2，第一土工格室层4由第一土工格室和混凝土构成，施工时，将第一土工格室层4放置或安装在泥浆固化层1的上表面，而后向第一土工格室中浇筑混凝土，待混凝土凝固后形成第一土工格室层4。第二土工格室层6由第二土工格室和沙土或泥土构成。施工时，将第二土工格室放置或安装在碎石垫层5的上表面，而后向第二土工格室中填充沙土或泥土形成第二土工格室层6。
参照图2，泥浆固化层1由泥浆地段原有的泥浆构成，具体在施工时，工人在预设的路基建设范围及路基建设范围外侧15米内，向泥浆中添加固化剂，而后使用搅拌装置对泥浆进行搅拌并抽水，待泥浆干固后形成泥浆固化层1，无需对泥浆进行挖掘，再回填土壤，有助于节省成本，缩短施工周期。泥浆固化层1形成后，与泥浆地段的边坡连接，具有一定承重作用。
参照图2，一种用于穿越泥浆地段的路基结构还包括若干预应力混凝土管桩2和若干隔板8。每个预应力混凝土管桩2的外周侧均设置有若干隔板8，旨在将预应力混凝土管桩2与相邻的预应力混凝土管桩2分隔开。在本实施例中，每个预应力混凝土管桩2的外周侧均设置有四个隔板8，四个隔板8均竖直设置，围成正方形，上端位于泥浆固化层1上方，下端插入在泥浆固化层1下方的硬质层3中。若干隔板8不仅将若干预应力混凝土管桩2相互独立，且将泥浆固化层1分成若干分区，便于工人对每个分区中的泥浆进行搅拌固化。
参照图2和图3，预应力混凝土管桩2竖直设置，且预应力混凝土管桩2穿设泥浆固化层1，一端位于泥浆固化层1上方，所处高度与隔板8上端所处高度相同，另一端插入在硬质层3中，有助于对路基结构进行深层加固，提高路基结构的整体稳定性和承重能力。预应力混凝土管桩2的上端设有若干用于与第一土工格室层4连接的钢筋22，具体的，在铺设第一土工格室层4时，使第一土工格室的下表面与若干预应力混凝土管桩2的上端面接触，第一土工格室上设置有若干钩环。工人折弯钢筋22，将钢筋22插入到对应的钩环中，实现第一土工格室与预应力混凝土管桩2的连接。而后向第一土工格室中浇筑混凝土，混凝土与泥浆固化层1的上表面接触，实现第一土工格室与泥浆固化层1的连接，便于提高路基结构的整体性。
参照图2和图3，泥浆固化层1的上表面呈波浪形，第一土工格室层4的下表面呈与泥浆固化层1上表面对应的波浪形。在向第一土工格室中浇筑混凝土时，使混凝土填充泥浆固化层1上表面的空隙，待混凝土凝固后，即形成与泥浆固化层1上表面对应的波浪形。
参照图3，预应力混凝土管桩2的外周侧设置有承重环板21，承重环板21可以与预应力混凝土管桩2一体成型，也可以焊接或熔接在预应力混凝土管桩2的外周面上。在本实施例中，承重环板21与预应力混凝土管桩2一体成型，均为混凝土材质。隔板8上设有用于与对应承重环板21下表面接触的承重板81，将隔板8插入到泥浆固化层1中后，承重板81呈水平状态。承重板81的上表面开设有若干排泥槽82，排泥槽82靠近对应隔板8的一端贯穿承重板81。承重板81的下表面固定连接有加强筋83，在本实施例中，隔板8为混凝土板，承重板81为混凝土板，加强筋83由混凝土材质制成，隔板8、承重板81和加强筋83均一体成型。
参照图2，泥浆固化层1中设有用于将路基结构中的水排出的排水管道11，具体的，排水管道11铺设在泥浆固化层1的上表面，在泥浆固化层1凝固前，将排水管道11插入到待凝固的泥浆固化层1中。排水管道11铺设在泥浆固化层1中时，上端设有开口，且排水管道11呈中空结构。排水管道11的一端连接有出水管，渗入到路基结构中的水进入到排水管道11中后，经过出水管被排放到路基结构外侧。泥浆固化层1的两侧均设有水泥搅拌墙9，具体的，泥浆固化层1的两侧指路基结构的铺设方向的两侧，即路基结构铺设完成后，车辆在路基结构上行驶方向的两侧。水泥搅拌墙9远离泥浆固化层1的一侧设有抛石护脚91，便于提高路基结构的稳定性。
本申请实施例一种用于穿越泥浆地段的路基结构的实施原理为：工人利用固化剂和搅拌装置将泥浆池中或者池塘中的泥浆固化成泥浆固化层1，无需对泥浆进行挖掘并换土，便于节省成本，缩短施工周期。在泥浆固化层1完全凝固前，向泥浆固化层1中插入若干预应力混凝土管桩2，预应力混凝土管桩2的下端插入到泥浆固化层1下方的硬质层3中。待泥浆固化层1完全凝固后，预应力混凝土管桩2与泥浆固化层1连接，与泥浆固化层1共同承担路基结构的受力，对第一土工格室层4、碎石垫层5、第二土工格室层6和清宕渣层7进行支撑，有助于提高路基结构的整体稳定性。
本申请实施例还公开一种用于穿越泥浆地段的路基结构的施工方法。参照图4，用于穿越泥浆地段的路基结构的施工方法包括：
S100、在路基外侧填土形成土围堰后将土围堰围成区域内的水抽出。
在本实施例中，在路基预设的铺设轨迹外围15米宽度范围进行填土，形成土围堰，两个土围堰与泥浆地段的岸坡构成一区域，称为土围堰围成区域。使用抽水结构将土围堰围成区域中的水抽出，抽水结构可以是水泵或排水车。
S200、将土围堰围成区域划分成若干分区。
S300、将若干隔板8插入到泥浆中，使若干分区相对独立。
使用塔吊或吊车悬吊隔板8，利用振动锤将隔板8砸压到泥浆下方的硬质层3中。为了使若干分区相对独立，使用三个或者四个隔板8围成一个分区，在本实施例中，使用四个隔板8依次接触围成一个横截面呈正方形的分区。而后再依次插设隔板8，使两个相邻分区有一个隔板8为共用。
S400、对每个分区中的泥浆进行搅拌固化同时抽水，形成泥浆固化层1。
由于在步骤S100已经进行过抽水，因此每个分区中仅含有少量水，在插设隔板8和搅拌泥浆的过程中，会渗出水，将其抽离，减少分区中泥浆的含水量。固化泥浆使用泥浆固化剂即可，待泥浆与固化剂搅拌均匀后，对泥浆进行养护，使其干固形成泥浆固化层1。在本实施例中，对土围堰围成区域内0-3米深的泥浆进行搅拌固化。
S500、在每个分区中插入一个预应力混凝土管桩2，使预应力混凝土管桩2的下端插入在泥浆固化层1下方的硬质层3中，同时使预应力混凝土管桩2的承重环板21与对应隔板8上的承重板81接触。
不难理解，为了更方便和快捷的将预应力混凝土管桩2插入到分区中，应该在泥浆固化层1养护前或完全干固前进行预应力混凝土管桩2的插设。插设方法与隔板8相同，使用塔吊或吊车悬吊预应力混凝土管桩2，而后使用振动锤将其打压到泥浆固化层1中，并使其下端插入在硬质层3中。由于预应力混凝土管桩2的承重环板21需要与对应隔板8的承重板81接触，因此在打压预应力混凝土管桩2时，需要注意控制打压深度。
S600、在泥浆固化层1的上方依次铺设第一土工格室层4、碎石垫层5、第二土工格室层6和清宕渣层7。
S700、填筑路基层并对路基层进行预压。
路基层可以是土壤层、砂石层或沥青层。
S800、在路基层的两侧搭设水泥搅拌墙9和坡脚抛石护脚91。
参照图5，铺设第一土工格室层4的步骤包括：
S610、将第一土工格室放置在预应力混凝土管桩2的上表面，折弯预应力混凝土管桩2上端的钢筋22，使钢筋22钩挂在第一土工格室上。
S620、浇筑混凝土形成第一土工格室层4。
对每个分区中的泥浆进行搅拌固化同时抽水后，在泥浆固化层1形成之前，将排水管道11铺设在泥浆固化层1中，便于后期的路基排水。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于穿越泥浆地段的路基结构，其特征在于：包括泥浆固化层(1)和若干预应力混凝土管桩(2)；所述预应力混凝土管桩(2)穿设所述泥浆固化层(1)，且一端位于所述泥浆固化层(1)上方，另一端插入在泥浆固化层(1)下方的硬质层(3)中；
所述泥浆固化层(1)的上方依次铺设有第一土工格室层(4)、碎石垫层(5)、第二土工格室层(6)和清宕渣层(7)；所述第一土工格室层(4)与所述泥浆固化层(1)的上表面接触；所述预应力混凝土管桩(2)的外周侧设有承重环板(21)；每个所述预应力混凝土管桩(2)的外周侧均设有若干隔板(8)，所述隔板(8)上设有用于与对应所述承重环板(21)下表面接触的承重板(81)；所述隔板(8)上端所处高度与预应力混凝土管桩(2)上端所处高度相同；所述隔板(8)的下端插入在泥浆固化层(1)下方的硬质层(3)中。
2.根据权利要求1所述的一种用于穿越泥浆地段的路基结构，其特征在于：所述预应力混凝土管桩(2)的上端设有若干用于与第一土工格室层(4)连接的钢筋(22)。
3.根据权利要求1所述的一种用于穿越泥浆地段的路基结构，其特征在于：所述承重板(81)的上表面设有若干排泥槽(82)；所述承重板(81)的下表面固定连接有加强筋(83)，所述加强筋(83)与所述隔板(8)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于穿越泥浆地段的路基结构，其特征在于：所述泥浆固化层(1)的上表面呈波浪形；所述第一土工格室层(4)的下表面呈与泥浆固化层(1)上表面对应的波浪形。
5.根据权利要求1所述的一种用于穿越泥浆地段的路基结构，其特征在于：所述泥浆固化层(1)的两侧均设有水泥搅拌墙(9)，所述水泥搅拌墙(9)远离泥浆固化层(1)的一侧设有抛石护脚(91)。
6.根据权利要求1所述的一种用于穿越泥浆地段的路基结构，其特征在于：所述泥浆固化层(1)中设有用于将路基结构中的水排出的排水管道(11)。
7.基于权利要求1-6任一项所述的一种用于穿越泥浆地段的路基结构的施工方法，其特征在于：包括：
在路基外侧填土形成土围堰后将土围堰围成区域内的水抽出；
将土围堰围成区域划分成若干分区；
将若干隔板(8)插入到泥浆中，使若干分区相对独立；
对每个分区中的泥浆进行搅拌固化同时抽水，形成泥浆固化层(1)；
在每个分区中插入一个预应力混凝土管桩(2)，使预应力混凝土管桩(2)的下端插入在泥浆固化层(1)下方的硬质层(3)中，同时使预应力混凝土管桩(2)的承重环板(21)与对应隔板(8)上的承重板(81)接触；
在泥浆固化层(1)的上方依次铺设第一土工格室层(4)、碎石垫层(5)、第二土工格室层(6)和清宕渣层(7)；
填筑路基层并对路基层进行预压；
在路基层的两侧打设水泥搅拌墙(9)和坡脚抛石护脚(91)。
8.根据权利要求7所述的用于穿越泥浆地段的路基结构的施工方法，其特征在于，所述铺设第一土工格室层(4)的步骤包括：
将第一土工格室放置在预应力混凝土管桩(2)的上表面，折弯预应力混凝土管桩(2)上端的钢筋(22)，使钢筋(22)钩挂在第一土工格室上；
浇筑混凝土形成第一土工格室层(4)。
9.根据权利要求7所述的用于穿越泥浆地段的路基结构的施工方法，其特征在于：所述对每个分区中的泥浆进行搅拌固化同时抽水后，在泥浆固化层(1)形成之前，将排水管道(11)铺设在泥浆固化层(1)中。
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