CN114182591A - 沉井式软土地基及软土地基加固方法 - Google Patents

沉井式软土地基及软土地基加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种沉井式公路软土地基加固方法，是用于岩土工程和道路工程技术领域。该沉井式软土地基自上至下依次包括路面结构层(1)、泡沫轻质土路基层(2)、换填结构层(A)，以及，深厚软基层(B)。该软土地基加固方法包括以下步骤：在设定的范围内，针对原始软土地基进行开挖，露出深厚软基层(B)；在挖除的原始软土地基区域，于所述深厚软基层(B)的上方自下至上依次构筑换填结构层(A)、泡沫轻质土路基层(2)，以及路面结构层(1)，得到沉井式软土地基。该沉井式软土地基及软土地基加固方法无额外的附加应力产生，减少施工后不均匀沉降，路基整体强度高，施工后变形小，施工速度快、工期短，并且，灵活度高、适用范围广。

Description

沉井式软土地基及软土地基加固方法
技术领域
本发明涉及岩土工程和道路工程技术领域，特别是涉及一种沉井式公路软土地基加固方法。
背景技术
现有技术中，针对深厚软土地基，通常采用置换法、复合地基、真空预压等方式进行加固。置换碎石垫层不仅施工周期长，且对于下部软基会产生较大的附加应力，从而引起不均匀及整体沉降；复合地基(碎石桩等)和真空预压对于深厚软基而言加固效果不错，但是其工程造价高，施工速度慢；以上加固方案在我国都有着广泛的应用，但是针对市政公路或城市交通公路而言，采用以上的方法均导致成本增高、工期较长，非常不合适市政公路的施工。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种沉井式软土地基及软土地基加固方法，其无额外的附加应力产生，减少施工后不均匀沉降，路基整体强度高，施工后变形小，施工速度快、工期短，并且，灵活度高、适用范围广，从而更加适于实用。
为了达到上述第一个目的，本发明提供的沉井式软土地基的技术方案如下：
本发明提供的沉井式软土地基自上至下依次包括路面结构层(1)、泡沫轻质土路基层(2)、换填结构层(A)，以及，深厚软基层(B)。
本发明提供的沉井式软土地基还可采用以下技术措施进一步实现。
作为优选，所述换填结构层(A)包括多块泡沫混凝土空心块体(5)和填充物(3)，
多块所述泡沫混凝土空心块体(5)连接为一体，
所述填充物(3)填充于所述泡沫混凝土空心块体(5)的空心容置空间内。
作为优选，所述沉井式软土地基还包括连接件(4)，多块所述泡沫混凝土空心块体(5)通过所述连接件(4)连接为一体。
作为优选，所述连接件(4)为可伸缩螺栓或者可伸缩螺钉，多块所述泡沫混凝土空心块体(5)之间设置有伸缩缝。
作为优选，
γh＝γ1h1+γ2h2+γ3h3
其中，
γ-换填前待换填软土重度，
h-换填前待换填的软土深度，
γ1-换填结构层(A)的平均重度，
γ2-泡沫轻质土路基(2)的重度，
γ3-路面结构层(1)的平均重度，
h1-换填结构层(A)的厚度，
h2-泡沫轻质土路基(2)的厚度，
h3-路面结构层(1)的厚度。
为了达到上述第二个目的，本发明提供的软土地基加固方法的技术方案如下：
本发明提供的软土地基加固方法包括以下步骤：
在设定的范围内，针对原始软土地基进行开挖，露出深厚软基层(B)；
在挖除的原始软土地基区域，于所述深厚软基层(B)的上方自下至上依次构筑换填结构层(A)、泡沫轻质土路基层(2)，以及路面结构层(1)，得到沉井式软土地基。
本发明提供的软土地基加固方法还可采用以下技术措施进一步实现。
作为优选，在构筑所述换填结构层(A)的步骤过程中，还包括以下步骤：
将多块泡沫混凝土空心块体(5)连接为一体；
向所述泡沫混凝土空心块体(5)的空心容置空间内填充填充物(3)。
作为优选，所述将多块泡沫混凝土空心块体(5)连接为一体的步骤过程中使用连接件(4)将多块所述泡沫混凝土空心块体(5)连接为一体。
作为优选，所述连接件(4)为可伸缩螺栓或者可伸缩螺钉，多块所述泡沫混凝土空心块体(5)之间设置有伸缩缝。
作为优选，
γh＝γ1h1+γ2h2+γ3h3
其中，
γ-换填前待换填软土重度，
h-换填前待换填的软土深度，
γ1-换填结构层(A)的平均重度，
γ2-泡沫轻质土路基(2)的重度，
γ3-路面结构层(1)的平均重度，
h1-换填结构层(A)的厚度，
h2-泡沫轻质土路基(2)的厚度，
h3-路面结构层(1)的厚度。
本发明实施例提供的沉井式软土地基及软土地基加固方法采用等荷载置换的方式，于下部软基而言，无额外的附加应力产生，可以减少工后不均沉降；由于采用泡沫混凝土，其具有多孔、自重轻、强度高等优点，路基整体强度高，工后变形小；由于泡沫混凝土在工厂内预制成空心结构，故可以开挖后直接回填，最大限度地减少对土的扰动，且施工速度快，工期短；由于泡沫混凝土可以提前预制，且可以根据上部荷载大小、交通等级等设计要求改变结构尺寸，故其灵活度高，可适用于不同复杂地基情况；利用沉井式结构进行路基的快速施工，工法新、周期短、施工进度快。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
附图1为本发明实施例提供的沉井式软土地基的纵剖面结构示意图；
附图2为本发明实施提供的团图地基加固方法的步骤流程图；
附图标记说明：
1-路面结构层，2-泡沫轻质土路基层，3-填充物，4-连接件，5-泡沫混凝土空心块体，A-换填结构，B-深厚软基层。
具体实施方式
有鉴于此，本发明提供了一种沉井式软土地基及软土地基加固方法，其无额外的附加应力产生，减少施工后不均匀沉降，路基整体强度高，施工后变形小，施工速度快、工期短，并且，灵活度高、适用范围广，从而更加适于实用。
发明人经过艰苦卓绝的努力，发现：
软土在我国沿海一带分布很广，如渤海湾、长江三角洲、浙江、珠江三角洲及福建省的沿海地区等，都分布有大面积的海相或湖相沉积的软土；软土的特性是含水量高、孔隙比大、渗透性小、压缩性高、抗剪强度低，这就导致其是一种工程性质差且常常需要进行人工处理的地基。随着我国国民经济的高速发展，国内外在地基处理技术方面发展十分迅速，老方法不断改进，新方法不断涌现。
泡沫轻质混凝土作为一种轻型建筑材料，有着得天独厚的优势，泡沫轻质混凝土是由水泥、土、泡沫等经过拌和而成，它具有多孔、自重轻、强度高等优点，在我国的公路工程中有着及其广泛的应用。可以用于浇筑路基结构，减轻上部路基自重；季冻区的泡沫混凝土路基还具有一定的保温隔热等作用。且泡沫混凝土的施工可现场浇筑，也可工厂预制，这都大大缩短了施工周期，非常适用于快速施工。本专利正是针对具有软基的市政道路，提出一种沉井式软基加固方案。将泡沫混凝土预制成空心结构，根据等荷载原则，开挖一定深度的软土，使用泡沫混凝土预制结构置换，进行快速施工，且由于等荷载的作用，于软基而言并不会因附加应力的作用而产生工后沉降。
然而，因软基压缩性大，易在工后因附加应力的作用引起不均匀沉降；且软基处理周期长、进度慢。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种沉井式软土地基及软土地基加固方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。
沉井式软土地基实施例
参见附图1，本发明实施例提供的沉井式软土地基自上至下依次包括路面结构层1、泡沫轻质土路基层2、换填结构层A，以及，深厚软基层B。
本发明实施例提供的沉井式软土地基采用等荷载置换的方式，于下部软基而言，无额外的附加应力产生，可以减少工后不均沉降；由于采用泡沫混凝土，其具有多孔、自重轻、强度高等优点，路基整体强度高，工后变形小；由于泡沫混凝土在工厂内预制成空心结构，故可以开挖后直接回填，最大限度地减少对土的扰动，且施工速度快，工期短；由于泡沫混凝土可以提前预制，且可以根据上部荷载大小、交通等级等设计要求改变结构尺寸，故其灵活度高，可适用于不同复杂地基情况；利用沉井式结构进行路基的快速施工，工法新、周期短、施工进度快。
其中，换填结构层A包括多块泡沫混凝土空心块体5和填充物3。多块泡沫混凝土空心块体5连接为一体，填充物3填充于泡沫混凝土空心块体5的空心容置空间内。本实施例中，填充物3为泡沫或废弃塑料，它们具有重量轻、体积大、难于压缩的特点，能够较大限度地减少换填结构层A的自重。
其中，沉井式软土地基还包括连接件4，多块泡沫混凝土空心块体5通过连接件4连接为一体。在这种情况下，可以预制泡沫混凝土空心块体5，然后，在施工现场再通过连接件4将多块泡沫混凝土空心块体5连接为一体，使得泡沫混凝土空心块体5的制造、运输、施工过程更加方便。
其中，连接件4为可伸缩螺栓或者可伸缩螺钉，多块泡沫混凝土空心块体5之间设置有伸缩缝。在这种情况下，泡沫混凝土空心块体5能够根据环境温度热胀冷缩，而该伸缩缝能够为热胀冷缩预留空间，避免由于热胀冷缩而造成相邻的泡沫混凝土空心块体5相互挤压而造成损坏，从而延长换填结构层A的服役寿命。
其中，γh＝γ1h1+γ2h2+γ3h3，其中，γ-换填前待换填软土重度，h-换填前待换填的软土深度，γ1-换填结构层A的平均重度，γ2-泡沫轻质土路基2的重度，γ3-路面结构层1的平均重度，h1-换填结构层A的厚度，h2-泡沫轻质土路基2的厚度，h3-路面结构层1的厚度。在这种情况下，换填后的结构无论厚度和重度均与换填前待换填软土相同，即采用等荷载置换的方式，于下部软基而言，无额外的附加应力产生，可以减少工后不均沉降。
软土地基加固方法实施例
参见附图2，本发明实施例提供的软土地基加固方法包括以下步骤：
步骤S1：在设定的范围内，针对原始软土地基进行开挖，露出深厚软基层B；
步骤S2：在挖除的原始软土地基区域，于深厚软基层B的上方自下至上依次构筑换填结构层A、泡沫轻质土路基层2，以及路面结构层1，得到沉井式软土地基。
本发明实施例提供的软土地基加固方法采用等荷载置换的方式，于下部软基而言，无额外的附加应力产生，可以减少工后不均沉降；由于采用泡沫混凝土，其具有多孔、自重轻、强度高等优点，路基整体强度高，工后变形小；由于泡沫混凝土在工厂内预制成空心结构，故可以开挖后直接回填，最大限度地减少对土的扰动，且施工速度快，工期短；由于泡沫混凝土可以提前预制，且可以根据上部荷载大小、交通等级等设计要求改变结构尺寸，故其灵活度高，可适用于不同复杂地基情况；利用沉井式结构进行路基的快速施工，工法新、周期短、施工进度快。
其中，在构筑换填结构层A的步骤过程中，还包括以下步骤：
将多块泡沫混凝土空心块体5连接为一体；
向泡沫混凝土空心块体5的空心容置空间内填充填充物3。
本实施例中，填充物3为泡沫或废弃塑料，它们具有重量轻、体积大、难于压缩的特点，能够较大限度地减少换填结构层A的自重。
其中，将多块泡沫混凝土空心块体5连接为一体的步骤过程中使用连接件4将多块泡沫混凝土空心块体5连接为一体。在这种情况下，可以预制泡沫混凝土空心块体5，然后，在施工现场再通过连接件4将多块泡沫混凝土空心块体5连接为一体，使得泡沫混凝土空心块体5的制造、运输、施工过程更加方便。
其中，连接件4为可伸缩螺栓或者可伸缩螺钉，多块泡沫混凝土空心块体5之间设置有伸缩缝。在这种情况下，泡沫混凝土空心块体5能够根据环境温度热胀冷缩，而该伸缩缝能够为热胀冷缩预留空间，避免由于热胀冷缩而造成相邻的泡沫混凝土空心块体5相互挤压而造成损坏，从而延长换填结构层A的服役寿命。
其中，γh＝γ1h1+γ2h2+γ3h3，其中，γ-换填前待换填软土重度，h-换填前待换填的软土深度，γ1-换填结构层A的平均重度，γ2-泡沫轻质土路基2的重度，γ3-路面结构层1的平均重度，h1-换填结构层A的厚度，h2-泡沫轻质土路基2的厚度，h3-路面结构层1的厚度。在这种情况下，换填后的结构无论厚度和重度均与换填前待换填软土相同，即采用等荷载置换的方式，于下部软基而言，无额外的附加应力产生，可以减少工后不均沉降。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种沉井式软土地基，其特征在于，所述沉井式软土地基自上至下依次包括路面结构层(1)、泡沫轻质土路基层(2)、换填结构层(A)，以及，深厚软基层(B)。
2.根据权利要求1所述的沉井式软土地基，其特征在于，所述换填结构层(A)包括多块泡沫混凝土空心块体(5)和填充物(3)，
多块所述泡沫混凝土空心块体(5)连接为一体，
所述填充物(3)填充于所述泡沫混凝土空心块体(5)的空心容置空间内。
3.根据权利要求2所述的沉井式软土地基，其特征在于，还包括连接件(4)，多块所述泡沫混凝土空心块体(5)通过所述连接件(4)连接为一体。
4.根据权利要求3所述的沉井式软土地基，其特征在于，所述连接件(4)为可伸缩螺栓或者可伸缩螺钉，多块所述泡沫混凝土空心块体(5)之间设置有伸缩缝。
5.根据权利要求1所述的沉井式软土地基，其特征在于，
γh＝γ1h1+γ2h2+γ3h3
其中，
γ-换填前待换填软土重度，
h-换填前待换填的软土深度，
γ1-换填结构层(A)的平均重度，
γ2-泡沫轻质土路基(2)的重度，
γ3-路面结构层(1)的平均重度，
h1-换填结构层(A)的厚度，
h2-泡沫轻质土路基(2)的厚度，
h3-路面结构层(1)的厚度。
6.一种软土地基加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
在设定的范围内，针对原始软土地基进行开挖，露出深厚软基层(B)；
在挖除的原始软土地基区域，于所述深厚软基层(B)的上方自下至上依次构筑换填结构层(A)、泡沫轻质土路基层(2)，以及路面结构层(1)，得到沉井式软土地基。
7.根据权利要求6所述的软土地基加固方法，其特征在于，在构筑所述换填结构层(A)的步骤过程中，还包括以下步骤：
将多块泡沫混凝土空心块体(5)连接为一体；
向所述泡沫混凝土空心块体(5)的空心容置空间内填充填充物(3)。
8.根据权利要求7所述的软土地基加固方法，其特征在于，所述将多块泡沫混凝土空心块体(5)连接为一体的步骤过程中使用连接件(4)将多块所述泡沫混凝土空心块体(5)连接为一体。
9.根据权利要求8所述的软土地基加固方法，其特征在于，所述连接件(4)为可伸缩螺栓或者可伸缩螺钉，多块所述泡沫混凝土空心块体(5)之间设置有伸缩缝。
10.根据权利要求6所述的软土地基加固方法，其特征在于，
γh＝γ1h1+γ2h2+γ3h3
其中，
γ-换填前待换填软土重度，
h-换填前待换填的软土深度，
γ1-换填结构层(A)的平均重度，
γ2-泡沫轻质土路基(2)的重度，
γ3-路面结构层(1)的平均重度，
h1-换填结构层(A)的厚度，
h2-泡沫轻质土路基(2)的厚度，
h3-路面结构层(1)的厚度。
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