CN114508011A - 一种桩承式软土路基加固结构和加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桩承式软土路基加固结构和加固方法，所述桩承式软土路基加固结构包括：包括自上而下依次设置的：固化淤泥填筑路堤层；三维土工格室加筋垫层，由磷酸钾镁水泥固化淤泥填充三维土工格室形成；浅部软土固化层，由土壤固化剂原位搅拌软土固化形成；水泥搅拌桩群的桩承结构；和持力层；所述水泥搅拌桩群的桩承结构的上端伸入所述浅部软土固化层，下端伸入所述持力层。本发明基于就地取材、以废治废理念，引入淤泥环保固化技术，通过浅层桩间土原位固化、水泥搅拌桩群作为桩承结构、三维土工格室代替二维土工格栅、淤泥固化土作为加筋垫层填充材料及路基填料等方式，具备提高筋土界面摩擦力、控制不均匀沉降、防止侧向变形等突出优势。
Description
技术领域
本发明涉及地基处理技术领域，特别涉及一种桩承式软土路基加固结构和加固方法。
背景技术
随着我国经济社会飞速发展，高速公路和铁路作为公共基础设施得到大力发展，进入快速发展期。然而，高速公路、铁路等基础设施的建设，需要穿越淤泥、淤泥质土、素填土、粉土、黄土、泥炭土等软弱土层，因此常面临地基承载力不足、沉降量或不均匀沉降过大、侧向变形过大、整体或局部失稳等问题。桩承式加筋路堤具有施工工期短、填土后无需进行等载预压、处理效果好等特点，近年来被广泛用于特殊土地区公路路基的拓宽工程、新建公路和铁路的路堤工程等。然而，对于深厚软土的处理通常优先采用刚性桩处理，但刚性桩需要大型运输、机械设备进行运输施工，造价远高于柔性桩，同时产生土拱效应和挤土效应，存在筋材与土体的界面摩阻力有限、荷载传递能力有限，路堤失稳和不均匀沉降问题仍可能发生等系列问题。
因此，为了克服上述技术问题，有必要开发一种新型桩承式软土路基加固结构和加固方法。
发明内容
本发明目的是提供一种桩承式软土路基加固结构和加固方法，基于就地取材、以废治废理念，引入淤泥环保固化技术，通过浅层桩间土原位固化、水泥搅拌桩群作为桩承结构、三维土工格室代替二维土工格栅、淤泥固化土作为加筋垫层填充材料及路基填料等多种方式，结构设计合理、经济环保节能，可提高筋土界面摩擦力、控制不均匀沉降、防止侧向变形，并在一定程度上解决交通工程建设所需的巨量建材资源，以及疏浚淤泥所带来的环境污染及占用土地资源等问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
在本发明的第一方面，提供了一种桩承式软土路基加固结构，包括：
固化淤泥填筑路堤层；
三维土工格室加筋垫层，由磷酸钾镁水泥固化淤泥填充三维土工格室形成；
浅部软土固化层，由土壤固化剂原位搅拌软土固化形成；
水泥搅拌桩群的桩承结构；
和持力层；
其中，所述水泥搅拌桩群的桩承结构的上端伸入所述浅部软土固化层，所述水泥搅拌桩群的桩承结构的下端伸入所述持力层。
进一步地，所述三维土工格室加筋垫层包括：
三维土工格室；
和填充于所述三维土工格室的填充层：包括填充于所述三维土工格室下层的磷酸钾镁水泥固化淤泥，和填充于所述三维土工格室上层的碎石垫层。
进一步地，所述磷酸钾镁水泥固化淤泥为磷酸钾镁水泥和淤泥混合而成，所述淤泥的含水率为30～50％，磷酸钾镁水泥的含量为5～10％。
进一步地，所述浅部软土固化层的深度为0.8～1.2m。
进一步地，所述土壤固化剂以质量分数计包括：磷酸钾镁水泥75％～90％、粉煤灰5～15％和硅灰5～10％混合而成，所述土壤固化剂的掺量为5～10wt％；
其中，所述磷酸钾镁水泥由磷酸二氢钾、重烧氧化镁和硼砂混合而成，所述磷酸二氢钾与所述重烧氧化镁的摩尔比值为4～6，所述重烧氧化镁的煅烧温度为1200～1800℃。
进一步地，所述水泥搅拌桩群的桩承结构包括：
水泥搅拌桩和设置于所述水泥搅拌桩顶部的桩帽，所述水泥搅拌桩为多个，排列在所述三维土工格室加筋垫层的底部，所述桩帽位于所述浅部软土固化层内，所述桩帽的顶部位于所述三维土工格室加筋垫层的底部。
进一步地，所述水泥搅拌桩进入所述持力层的深度≥1m；所述水泥搅拌桩的直径为500～600mm。
进一步地，所述固化淤泥填筑路堤层包括固化淤泥填筑路基、位于所述固化淤泥填筑路基上的基床表层和位于所述固化淤泥填筑路基两侧的路堤边坡。
进一步地，所述三维土工格室加筋垫层上设有防水土工布，所述固化淤泥填筑路堤层设于所述防水土工布上。
在本发明的第二方面，提供了一种桩承式软土路基加固方法，所述方法基于所述的桩承式软土路基加固结构，所述方法包括：
对待加固区域浅层软土加入土壤固化剂进行预搅拌，形成浅部软土固化层；
向浅部软土固化层内垂直插入水泥搅拌桩群的桩承结构，使所述水泥搅拌桩群的桩承结构的下端进入持力层；
将三维土工格室加筋垫层水平置于所述浅部软土固化层上部；
于所述三维土工格室加筋垫层上分层填筑固化淤泥，形成固化淤泥填筑路堤层。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种桩承式软土路基加固结构和加固方法，
(1)采用浅层桩间软土原位固化技术联合水泥土搅拌桩实现深厚软土地基复合加固处理。对浅部桩间软土采用环保型固化剂实行原位搅拌固化，与水泥搅拌桩群共同作用形成具有较高承载力的承重结构，可有效控制桩与桩间土之间的沉降差异，避免过大的不均匀沉降。
(2)以固化淤泥填充土工格室作为加筋垫层。基于二维土工格栅对路基侧向位移限制能力弱、无法避免横向移动等缺点，采用三维土工格室作为加筋材料，施工时可张拉成网状，填入淤泥固化土作为垫层填充材料，构成具有强大侧向限制和大刚度的结构体，通过均匀分散竖向荷载的分布、控制路基剪切应变，有效防止侧向变形，避免横向滑移，进一步减小路基沉降。
(3)以废治废，经济环保。采用淤泥、新型环保磷酸钾镁水泥制备的固化淤泥填筑路基，强度满足工程条件的同时，将疏浚淤泥转化为建材资源应用于路堤填筑，既处置了疏浚淤泥这一工程废弃物，节省了堆放淤泥所需的土地资源，避免了对周边环境的二次污染，同时又为相关工程建设提供了巨量建材资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是表层固化联合三维土工格室加筋的桩承式路基加固方案示意图；
图2是蜂窝状三维土工格室加筋垫层的结构侧向示意图；
图3是蜂窝状三维土工格室加筋垫层结构俯视示意图；
图4是实施例的工艺流程图，用于体现路基加固的施工方法；
图中：1-固化淤泥填筑路堤层；11-基床表层；12-固化淤泥填筑路基；13-路堤边坡；
2-三维土工格室加筋垫层；21-三维土工格室、22-填充层；221-磷酸钾镁水泥固化淤泥层；222-碎石垫层；
3-浅部软土固化层；
4-水泥搅拌桩群的桩承结构；41-水泥搅拌桩；42-桩帽；
5-持力层；
6-防水土工布。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本申请的技术方案总体思路如下：
根据本发明的一种典型的实施方式，提供一种桩承式软土路基加固结构，如图1所示，包括：
固化淤泥填筑路堤层1；
三维土工格室加筋垫层2，由磷酸钾镁水泥固化淤泥填充三维土工格室形成；
浅部软土固化层3，由土壤固化剂原位搅拌软土固化形成；
水泥搅拌桩群的桩承结构4；
和持力层5；
其中，所述水泥搅拌桩群的桩承结构4的上端伸入所述浅部软土固化层3，所述水泥搅拌桩群的桩承结构4的下端伸入所述持力层5。
上述技术方案中，采用浅层桩间软土原位固化技术联合水泥土搅拌桩实现深厚软土地基复合加固处理。对浅部桩间软土采用土壤固化剂实行原位搅拌固化，与水泥搅拌桩群共同作用形成具有较高承载力的承重结构，可有效控制桩与桩间土间的沉降差异，避免不均匀沉降。以磷酸钾镁水泥固化淤泥填充三维土工格室作为加筋垫层，基于二维土工格栅路基侧向限制能力弱、无法避免横向移动等缺点，采用三维土工格室作为加筋材料，施工时可张拉成网状，填入淤泥固化土作为垫层填充材料，构成具有强大侧向限制和大刚度的结构体，通过均匀分散竖向荷载的分布、控制路基剪切应变，有效防止侧向变形，避免横向滑移，进一步减小路基沉降。
作为一种优选的实施方式，所述固化淤泥填筑路堤层1包括固化淤泥填筑路基12、位于所述固化淤泥填筑路基上的基床表层11和位于所述固化淤泥填筑路基两侧的路堤边坡13。
所述固化淤泥填筑路基12呈梯形，梯形上表面设由所述基床表层11；路堤边坡13设于固化淤泥填筑路基12的侧边，用压实粘土回填填筑；
所述固化淤泥填筑路基12经分层填筑而成，所述固化淤泥以质量分数计由淤泥和土壤固化剂固化而成(土壤固化剂的添加比例为淤泥的5～10wt％)，所述土壤固化剂以质量分数计包括：磷酸钾镁水泥75％～90％、粉煤灰5～15％和硅灰5～10％混合而成；所述淤泥初始含水量要求不大于50％，若含水率过高需平铺于路面先行晾晒；所述淤泥为使含水量均匀，须将土块耙碎，土颗粒控制在50mm以下；
作为一种优选的实施方式，所述三维土工格室加筋垫层2包括：
三维土工格室21；
和填充于所述三维土工格室的填充层22：包括填充于所述三维土工格室下层的磷酸钾镁水泥固化淤泥层，和填充于所述三维土工格室上层的碎石垫层。
本发明所述三维土工格室下层填充磷酸钾镁水泥固化淤泥，上层填充碎石的原因为承担并传递上部荷载，提供施工平台、蓄水空间与排水通道。
本发明的加筋材料均采用HDPE或聚丙烯(PP)的三维土工格室21，片材高度20cm，所述土工格室的网孔呈蜂巢型，网孔尺寸为30-40mm。
分为上下两层，下层填充磷酸钾镁水泥固化淤泥，上层填充碎石垫层；所述磷酸钾镁水泥固化淤泥为磷酸钾镁水泥和淤泥混合而成(磷酸钾镁水泥：淤泥＝5～10％：90～95％)，所述淤泥的含水率为30～50％，所述磷酸钾镁水泥的含量为5～10％。磷酸钾镁水泥固化淤泥填充后整平压实，养护时间不低于7天；所述碎石垫层所采用的碎石要求级配良好，最大砂石粒径不超过30mm；
优选地，所述三维土工格室加筋垫层2上设有防水土工布6，所述固化淤泥填筑路堤层1设于所述防水土工布6上。
作为一种优选的实施方式，所述浅部软土固化层3的深度为0.8～1.2m。所述浅部软土固化层3为引入淤泥环保固化技术，通过浅层桩间土原位固化而形成；所述浅部软土固化层的深度若小于0.8m有荷载分担性能不佳、易造成自身破坏及其与桩之间相对滑移等不利影响；若大于1.2m有桩间土荷载分担过大且施工成本过高等不利影响；
所述土壤固化剂以质量分数计包括：磷酸钾镁水泥75％～90％、粉煤灰5～15％和硅灰5～10％混合而成，所述土壤固化剂的掺量为5～10wt％(即土壤固化剂的加入质量为待加固区域浅层软土质量的5～10％)；
其中，所述磷酸钾镁水泥由磷酸二氢钾、重烧氧化镁和硼砂混合而成，所述磷酸二氢钾与所述重烧氧化镁的摩尔比值为4～6(所述磷酸钾镁水泥中硼砂的添加比值范围为重烧MgO的4～10％)，所述重烧氧化镁的煅烧温度为1200～1800℃。
经本申请发明人的实验探索发现上述配方的土壤固化剂环保且能对浅部桩间软土实行原位搅拌固化，所述土壤固化剂的掺量若小于5wt％不利于完全原位固化，若大于10wt％有成本过高、刚度过度富余等不利影响；所述土壤固化剂的配方中，磷酸钾镁水泥的质量分数若小于75％，有强度偏低、不能有效保证粘结力等不利影响，若大于90％有成本过高、不能资源利用工业废渣等不利影响；粉煤灰的质量分数若小于5％，有填充效应和激发效应发挥不充分等不利影响，若大于20％有可能导致体积膨胀、开裂等不利影响；硅灰的质量分数若小于1％，有细粒填充效应不明显等不利影响，若大于20％有细粒过多导致强度效应劣化等不利影响；
作为一种优选的实施方式，所述水泥搅拌桩群的桩承结构4包括：
水泥搅拌桩41和设置于所述水泥搅拌桩顶部的桩帽42，所述水泥搅拌桩41为多个，排列在所述三维土工格室加筋垫层2的底部，所述桩帽42位于所述浅部软土固化层3内，所述桩帽42的顶部位于所述三维土工格室加筋垫层2的底部。
所述水泥搅拌桩进入所述持力层的深度≥1m；所述水泥搅拌桩的直径为500～600mm。本发明所采用的水泥搅拌桩41的长度根据土层厚度确定，要求桩身进入持力层不少于1m，这样有利于增大桩承载能力、有效减少沉降量；所述水泥搅拌桩的直径为500～600mm，是为了满足地基承载力要求的同时控制施工成本；
基床表层11的垂直投影范围内，多个水泥搅拌桩41以间距0.5-1m间隔设置；基床表层11的垂直投影范围外，多个水泥搅拌桩41以间距0.7-1.2m间隔设置。
根据本发明实施例另一种典型的实施方式，提供一种桩承式软土路基加固方法，所述方法基于所述的桩承式软土路基加固结构，所述方法包括：
步骤S1、对待加固区域浅层软土加入土壤固化剂进行预搅拌，形成浅部软土固化层2；
步骤S2、向浅部软土固化层内垂直插入水泥搅拌桩群的桩承结构4，使所述水泥搅拌桩群的桩承结构4的下端进入持力层5；
本发明的水泥搅拌桩群的桩承结构4由双轴双向水泥搅拌机械施工而成，软土层含水量大于30％时采用干法搅拌，含水量小于30％时采用湿法搅拌。搅拌机的下沉和提升速度，宜控制在0.5～0.8m/min，施工配备注浆的额定压力不宜小于5.0MPa。搅拌桩水泥用量不小于50kg/m。
步骤S3、将三维土工格室加筋垫层水平置于所述浅部软土固化层上部；
步骤S4、于所述三维土工格室加筋垫层上分层填筑固化淤泥，形成固化淤泥填筑路堤层。
优选地，于所述三维土工格室加筋垫层上铺设防水土工布，后分层填筑固化淤泥，形成固化淤泥填筑路堤层。
固化淤泥填筑路基12的两端倾斜形成路堤边坡，路堤边坡上可设置泄水管；
所述路堤边坡两侧路肩处设有路肩沉降监测器；
桩帽和固化淤泥填筑路基12之间可设置位移监视器；
下面将结合附图对本申请的一种桩承式软土路基加固结构和加固方法进行详细说明。实施例1、一种桩承式软土路基加固结构及其制备方法
一、一种桩承式软土路基加固结构，如图1所示，包括：
固化淤泥填筑路堤层1，包括固化淤泥填筑路基12和位于所述固化淤泥填筑路基上的基床表层11；所述固化淤泥填筑路基12呈梯形，梯形上表面设由所述基床表层11；所述固化淤泥填筑路基12经分层填筑而成；
三维土工格室加筋垫层2，由磷酸钾镁水泥固化淤泥填充三维土工格室形成，包括：三维土工格室21；和填充于所述三维土工格室的填充层22：包括填充于所述三维土工格室下层的磷酸钾镁水泥固化淤泥层，和填充于所述三维土工格室上层的碎石垫层。
浅部软土固化层3，由土壤固化剂原位搅拌软土固化形成；所述土壤固化剂以质量分数计包括：磷酸钾镁水泥80％、粉煤灰12％和硅灰8％混合而成，所述土壤固化剂的掺量为8wt％；所述浅部软土固化层3的深度为0.8～1.2m；
水泥搅拌桩群的桩承结构4，包括水泥搅拌桩41和设置于所述水泥搅拌桩顶部的桩帽42，所述水泥搅拌桩41为多个，排列在所述三维土工格室加筋垫层2的底部，所述桩帽42位于所述浅部软土固化层3内，所述桩帽42的顶部位于所述三维土工格室加筋垫层2的底部；
和持力层5，位于浅部软土固化层3底部，直接承受基础荷载的土层；
二、所述桩承式软土路基加固结构的制备方法
步骤S1、对待加固区域浅层软土加入土壤固化剂进行预搅拌，形成浅部软土固化层；
具体为淤泥固化垫层施工：主要步骤包括施工准备、场地划块(每次拌合的区域)、预搅拌、整体原位固化及后期养护。
(1)施工准备：将地表水排净，同时对整个施工场地表层的垃圾物等进行清理干净。
(2)场地划块：将场地划分成多个正方形区域并用白灰放线标注，便于原位固化时固化剂的配料，作为优选，每个区域面积为50-60m2。
(3)预搅拌：对待加固区域浅层软土进行预搅拌，使之松动且含水率分布均匀。考虑待加固土与固化剂混合的均匀度以及实际施工的难易程度，搅拌深度控制在0.6-1m；
(4)整体原位固化：根据勘察数据，在挖掘机臂上标志当前区域深度；利用挖掘机将固化剂在当前区域内均匀散开；通过时间控制，反复搅拌，直至淤泥与固化剂拌和均匀。所述搅拌装置的选择主要考虑电机的功率及软土的搅拌阻力，保证作业时可连续自由转动。
(5)淤泥固化垫层养护：淤泥固化土施工完后应覆盖薄膜进行养护，养护期间固化土路基表面不得有积水现象。淤泥固化垫层养护龄期宜大于14d，若固化土路基养护得当，养护期可大于7d。
步骤S2、向浅部软土固化层内垂直插入水泥搅拌桩群的桩承结构，使所述水泥搅拌桩群的桩承结构的下端进入持力层；
具体为水泥搅拌桩群施工：作为优选，采用“四喷四搅”工艺，主要步骤包括桩点布置、下沉喷浆、搅拌提升、桩身质量检测，具体包括：
(1)桩点布置：按施工设计图纸进行桩位放样布点，具体桩位用钢尺或米数器按设计间距丈量标出，桩位平面偏位控制在50mm以内。对桩位进行编号，桩位中心点用钎子插入地下，并用白灰明示。
(2)下沉喷浆：搅拌机沿导向架向下切土，在地表以下25cm处开启送浆泵向土体喷浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直至设计深度，桩端就地持续喷浆搅拌30s以上。
(3)搅拌提升：关闭送浆泵，停止喷浆，两组叶片在同步正反向旋转搅拌水泥土的同时，将搅拌机缓慢提升至地表或设计桩顶标高以上50cm。施工完成后，移动至下一桩位重复上述步骤。
(4)质量检测标准：成桩7d内，采用轻型动力触探检验桩身强度，检验数量不少于总桩数的2％，且不少于3根。
步骤S3、将三维土工格室加筋垫层水平置于所述浅部软土固化层上部；
具体为土工格室加筋垫层施工：在表层固化软土层上方铺设土工格室网，垫层厚度为20mm，将搅拌好的固化淤泥土填入土工格室网中，整平压实，养护时间不低于7d；在土工格室加筋固化淤泥垫层上方铺设第二层土工格室网，内填入级配良好的碎石或砂石，最大砂石粒径不超过30mm，垫层厚度为20mm。
步骤S4、于所述三维土工格室加筋垫层上分层填筑固化淤泥，形成固化淤泥填筑路堤层。
具体为路基填筑施工：待固化淤泥加筋垫层硬化后，分层填筑固化淤泥直至完成路堤施工。施工过程包括以下步骤：
(1)确定每层松铺厚度：淤泥松铺厚度由淤泥固化土样压实后高度与压实前高度比值确定，水泥松铺厚度由实际掺量确定。
(2)测量放线：放出路堤两侧边界线、排水边沟线，并进行标示。
(3)淤泥准备：淤泥固化填筑路基前要对淤泥进行降水处理并破碎，使其含水量与粒径均达到要求，以利于压实。
(4)划格上料：布置石灰网格，以控制卸料纵横间距。用挖掘机配合运输车将淤泥及固化剂运至现场，按照网格及每层松铺厚度用量上料，然后采用人工进行找补，应从下风方向沿纵向配灰。
(5)摊铺整平：用推土机将填筑材料沿挂线均匀摊铺于路面上，要求表面大致平整，厚度均匀，并对含水率进行检测。当填料含水率符合要求时用压路机稳压一遍，并用平地机进行精平。对于含水率不合格的材料应平铺于路面先行晾晒。
(6)拌和碾压：使用旋耕机配合强制式路拌机进行拌和。拌和时从两侧向中心拌和，每次重叠10-20cm，拌合深度应深入下承层的表面1cm左右，及时检查混合料的含水率，其值宜大于最佳含水率1％左右，发现漏拌、夹层的现象，及时重新拌和并进行整平碾压。碾压时先静压，后振动碾压，碾压时直线段路基采用两边向中间碾压的方法施工，达到规定的碾压遍数后，采灌砂法检验压实度，经监理抽检验合格后再重复以上步骤直到将所有层路堤都填筑压实完成；碾压过程中如有反弹、松散起皮时应及时处理如有弹簧、松散、起皮等现象，应及时翻开重新拌和、换填、清除或少量洒水使其达到质量
(7)设置临时排水系统：在路基顶设置截水埂，每间隔50m左右开口设置临时排水沟，临时排水沟采用机砖或混凝土进行砌筑，以免冲刷边坡；
(8)质检养护：开展厚度、压实度、CBR等指标检测，检验合格后立即进行养生，可用稻草或塑料薄膜覆盖养护，养护时间不少于7d。养护期内注意补充洒水，除洒水车外，禁止任何车辆通行。
实施例2
本发明实施例中，所述土壤固化剂以质量分数计包括：磷酸钾镁水泥90％、粉煤灰5％和硅灰5％混合而成，原位固化中所述土壤固化剂的掺量为5wt％；其他结构和步骤均同实施例1。
实施例3
本发明实施例中，所述土壤固化剂以质量分数计包括：磷酸钾镁水泥75％、粉煤灰15％和硅灰10％混合而成，原位固化中所述土壤固化剂的掺量为10wt％；其他结构和步骤均同实施例1。
对比例1
该对比例1为传统的加固方法，具体为由路基填土、砂垫层、土工格栅、带桩帽的桩、软弱地基和持力层组成的桩承式加筋垫层法。该方法核心为桩和由砂垫层与土工格栅组成的加筋垫层，桩打穿软弱地基落入下卧持力层，路基顶面设置格栅垫层。路堤填土荷载作用下，桩作为竖向增强体支撑大部分荷载；格栅通过与砂垫层之间界面摩阻力相互作用约束路堤侧向位移，通过格栅张拉效应提高桩土荷载分担比。
对比例2
该对比例2中，原位固化中所述土壤固化剂的掺量为2wt％；其他结构和步骤均同实施例1。
对比例3
该对比例3中，所述三维土工格室2改为二维土工格栅；其他结构和步骤均同实施例1。
实验例1
将各实施例和各对比例的结构性能统计如表1所示。
表1
由表1的数据可知：
对比例1中，存在路堤边坡侧向位移偏大、筋材对路基深层侧向位移限制不明显、不均匀沉降问题突出等缺点；
对比例2中，存在固化剂掺量过小而难以促使桩间土发挥承载性能、固化加强效果不明显而导致侧向位移控制效果欠佳等缺点；
对比例3中，存在筋材对土体侧限效应不强、坡脚侧向位移过大、侧向控制效果不显著等缺点；
实施例1-实施例3中存在筋土界面摩擦力提升、路堤顶面沉降和不均匀沉降低、路堤坡面及深层土侧向位移小、结构整体刚度协调、充分发挥桩间土承载性能等优点；
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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)
1.一种桩承式软土路基加固结构，其特征在于，包括自上而下依次设置的：
固化淤泥填筑路堤层；
三维土工格室加筋垫层，由磷酸钾镁水泥固化淤泥填充三维土工格室形成；
浅部软土固化层，由土壤固化剂原位搅拌软土固化形成；
水泥搅拌桩群的桩承结构；
和持力层；
其中，所述水泥搅拌桩群的桩承结构的上端伸入所述浅部软土固化层，所述水泥搅拌桩群的桩承结构的下端伸入所述持力层。
2.根据权利要求1所述的一种桩承式软土路基加固结构，其特征在于，所述三维土工格室加筋垫层包括：
三维土工格室；
和填充于所述三维土工格室的填充层：包括填充于所述三维土工格室下层的磷酸钾镁水泥固化淤泥，和填充于所述三维土工格室上层的碎石垫层。
3.根据权利要求2所述的一种桩承式软土路基加固结构，其特征在于，所述磷酸钾镁水泥固化淤泥为磷酸钾镁水泥和淤泥混合而成，所述淤泥的含水率为30～50％，磷酸钾镁水泥的含量为5～10％。
4.根据权利要求1所述的一种桩承式软土路基加固结构，其特征在于，所述浅部软土固化层的深度为0.8～1.2m。
5.根据权利要求1所述的一种桩承式软土路基加固结构，其特征在于，所述土壤固化剂以质量分数计包括：磷酸钾镁水泥75％～90％、粉煤灰5～15％和硅灰5～10％混合而成，所述土壤固化剂的掺量为5～10wt％；
其中，所述磷酸钾镁水泥由磷酸二氢钾、重烧氧化镁和硼砂混合而成，所述磷酸二氢钾与所述重烧氧化镁的摩尔比值为4～6，所述重烧氧化镁的煅烧温度为1200～1800℃。
6.根据权利要求1所述的一种桩承式软土路基加固结构，其特征在于，所述水泥搅拌桩群的桩承结构包括：
水泥搅拌桩和设置于所述水泥搅拌桩顶部的桩帽，所述水泥搅拌桩为多个，排列在所述三维土工格室加筋垫层的底部，所述桩帽位于所述浅部软土固化层内，所述桩帽的顶部位于所述三维土工格室加筋垫层的底部。
7.根据权利要求6所述的一种桩承式软土路基加固结构，其特征在于，所述水泥搅拌桩进入所述持力层的深度≥1m；所述水泥搅拌桩的直径为500～600mm。
8.根据权利要求1所述的一种桩承式软土路基加固结构，其特征在于，所述固化淤泥填筑路堤层包括固化淤泥填筑路基、位于所述固化淤泥填筑路基上的基床表层和位于所述固化淤泥填筑路基两侧的路堤边坡。
9.根据权利要求1所述的一种桩承式软土路基加固结构，其特征在于，所述三维土工格室加筋垫层上设有防水土工布，所述固化淤泥填筑路堤层设于所述防水土工布上。
10.一种桩承式软土路基加固方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-9任一项所述的桩承式软土路基加固结构，所述方法包括：
对待加固区域浅层软土加入土壤固化剂进行预搅拌，形成浅部软土固化层；
向浅部软土固化层内垂直插入水泥搅拌桩群的桩承结构，使所述水泥搅拌桩群的桩承结构的下端进入持力层；
将三维土工格室加筋垫层水平置于所述浅部软土固化层上部；
于所述三维土工格室加筋垫层上分层填筑固化淤泥，形成固化淤泥填筑路堤层。
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