CN114960485A - 可适应沉降地基的防渗路堤及施工工艺 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种可适应沉降地基的防渗路堤，包括：砂垫层和填筑层，所述砂垫层位于软土层上；塑料排水板从软土层中延伸至砂垫层中，为软土层排水；所述填筑层位于砂垫层上，其中设有位于下部的第一防渗体和位于上部的第二防渗体；所述第一防渗体为刚性或半刚性防渗体，与第一防渗体相连的第二防渗体为柔性防渗体。

Description

可适应沉降地基的防渗路堤及施工工艺

技术领域

本申请属于建筑施工领域，涉及一种可适应沉降地基的防渗路堤及施工工艺。

背景技术

随着海平面升高或者沿海城市过量抽取地下水引起地基不断下沉，近年来海水倒灌严重影响生产生活，部分场地已永久性水淹，因此需要在海边修筑挡水海墙。现在技术中有砂石料路堤的柔性结构方案和混凝土海墙的刚性结构方案，但两者均存在建造和后期运行的问题，具体地，

在砂石料路堤的柔性结构方案中，由于海边场地基本已经被水淹没，无法进行常规的陆上施工，只能先回填一定厚度的砂石料出水面再进行施工。但由于该场地地基主要为深厚软黏土，表层土体承载力较弱，标贯击数小于3击。因此如何在水下而且深厚软黏土地基上修筑填方路堤是修筑海堤面临的主要难题。

与普通陆地上的软土路堤填筑的工程相比，主要差别是首先要填筑一定厚度的砂垫层作为出水回填料出水面为后续的插板作业提供作业面，同时由于超深塑料排水板的插板机械自重较大，出水回填料荷载和插板机械荷载叠加作用于软黏土地基上。在插板施工时地基软黏土的抗剪强度没有得到任何提高，在出水回填料荷载和插板机械荷载联合作用下软黏土地基失稳可能性极大。

在混凝土海墙的刚性结构方案中，由于软土地基沉降尚未结束，海墙还要随着地基一起沉降变形，由于变形不均匀，可能引起海墙的倾倒或者开裂。上述现象在印尼雅加达的现有的混凝土结构的海墙中得到体现；麻拉巴鲁地区十多年前建造的混凝土海墙的墙体已经开裂，海水顺裂缝流向街道。混凝土海墙的主要缺点为建墙成本高昂；海墙建成后开裂或者倾倒，挡水效果不佳。

发明内容

针对现有技术中存在的一些问题，本申请提供了一种可适应沉降地基的防渗路堤及施工工艺，该防渗路堤的柔性和防渗性较好。

本申请第一方面提供了一种可适应沉降地基的防渗路堤，其包括：砂垫层和填筑层，其中，

所述砂垫层位于软土层上；塑料排水板从软土层中延伸至砂垫层中，为软土层排水；

所述填筑层位于砂垫层上，其中设有位于下部的第一防渗体和位于上部的第二防渗体；所述第一防渗体为刚性或半刚性防渗体，与第一防渗体相连的第二防渗体为柔性防渗体。

优选所述第一防渗体为半刚性防渗体；可采用水泥浆硬化而成。

可选地，所述可适应沉降地基的防渗路堤还包括形成晚于第一防渗体的第三防渗体，从软土层延伸至填筑层并与第一防渗体相接。

可选地，所述第三防渗体为半刚性防渗体；可采用水泥浆硬化而成。

可选地，所述填筑层采用砂石料或黏土填筑而成；所述第一防渗体采用水泥浆在填筑层中硬化而成，未接触砂垫层；所述第二防渗体为至少一层防渗土工布，第二防渗体的接头位于第一防渗体中；所述第二防渗体呈弯折形。

可选地，所述软土层和砂垫层位于水面下，填筑层和位于填筑层中的第一防渗体均从水面下延伸至水面上，第二防渗体位于水面上。

可选地，所述软土层上设有土工布层，土工布层上设有土工格栅，土工格栅上铺设所述砂垫层。

本申请第二方面提供了一种可适应沉降地基的防渗路堤，其包括：

砂垫层和填筑层；其中，所述砂垫层位于软土层上；塑料排水板从软土层中延伸至砂垫层中，为软土层排水；所述填筑层位于砂垫层上，其中设有第一防渗体；

还包括形成晚于第一防渗体的第三防渗体，从软土层延伸至填筑层并与第一防渗体相接。

可选地，所述第三防渗体为半刚性防渗体；可采用水泥浆硬化而成。

可选地，所述填筑层中设有位于下部的第一防渗体和位于上部的第二防渗体；所述第一防渗体为刚性或半刚性防渗体，与第一防渗体相连的第二防渗体为柔性防渗体。

第二方面提供的可适应沉降地基的防渗路堤的其他技术方案可与第一方面提供的可适应沉降地基的防渗路堤的技术方案相同或相似，此处不再赘述。

本申请第三方面提供了一种防渗路堤的施工工艺，其包括：

砂垫层施工：在软土层表面铺设砂垫层；

塑料排水板施工：将多个塑料排水板打入软土层中，使各个塑料排水板的一端位于砂垫层，以排水；

填筑层及其防渗体施工：在砂垫层上填筑第一填筑层；在第一填筑层中构建刚性或半刚性的第一防渗体；将柔性的第二防渗体的一端与第一防渗体搭接；在第一填筑层上，在第二防渗体的两侧依次填筑多个具有坡度的子填筑层，所述第二防渗体沿着所述坡度铺设。

可选地，所述防渗路堤的施工工艺，还包括第三防渗体施工：待软土层沉降稳定后，在砂垫层中构建第三防渗体，由软土层延伸至第一填筑层中，与第一防渗体相接。

可选地，所述防渗路堤的施工工艺，更具体地，包括：

砂垫层施工：在软土层表面依次铺设土工布、土工格栅和砂垫层；

塑料排水板施工：将多个塑料排水板打入软土层中，使各个塑料排水板的一端位于砂垫层，以排水；

填筑层及其防渗体施工：在砂垫层上回填砂石料或黏土形成第一填筑层；在第一填筑层中喷入水泥浆，待水泥浆硬化后形成第一防渗体；在水泥浆硬化前将第二防渗体的一端埋入第一防渗体中形成搭接；在第一填筑层上，在第二防渗体的两侧依次填筑砂石料或黏土，形成多个具有坡度的子填筑层，所述第二防渗体沿着所述坡度铺设，呈Z字走向；最上层的两个子填筑层大致齐平，其上能够进一步施工形成路面；第二防渗体采用一层或多层防渗土工布。

可选地，所述防渗路堤的施工工艺，更具体地，包括：

砂垫层施工：在位于水面下的软土层表面依次铺设土工布和土工格栅；在土工格栅上铺设砂垫层；

塑料排水板施工：采用船舶进行水上插板，将多个塑料排水板打入软土层中，并使各个塑料排水板的一端位于砂垫层中；

填筑层及其防渗体施工：在砂垫层上回填砂石料或黏土出水面，形成第一填筑层；在第一填筑层中喷入水泥浆，待水泥浆硬化后形成第一防渗体；第一防渗体不接触砂垫层；在水泥浆未硬化前将柔性的第二防渗体的一端埋入第一防渗体的水泥浆内0.3m以上，与第一防渗体形成完全搭接防渗；第二防渗体采用一层或多层防渗土工布；在第一填筑层上，在第二防渗体的两侧轮流填筑砂石料或黏土，形成具有坡度的多个子填筑层；第二防渗体沿着所述坡度铺设，呈弯折形；最上层的子填筑层大致齐平，其上能够进一步施工形成路面；

第三防渗体施工：待填筑层施工完毕、软土层沉降稳定后，在砂垫层中喷入水泥浆，待水泥浆硬化后形成第三防渗体；第三防渗体下部位于软土层中，第三防渗体还与第一防渗体相接；

路面施工：在填筑层上进行路面及附属结构施工，形成路堤。

本申请第四方面提供了一种防渗路堤，其采用前文任一技术方案所述的防渗路堤的施工工艺得到。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请至少一种实施方式提供的防渗路堤采用柔性路堤结构，采用水上插板工艺，防止回填砂石料回填出水面时的地基失稳问题。解决了现有技术中柔性结构或刚性结构的海堤的建造及后续运行的难题。

本申请至少一种实施方式提供的防渗路堤，采用水泥浆和防渗土工布组合的方式，施工方便，防渗可靠性好，防渗土工布在路堤内部，抗老化好。与刚性混凝土墙相比，地基变形适用能力强，不会倾倒开裂等，建造和维护成本低。

附图说明

图1是一种实施方式的砂垫层施工示意图；

图2是一种实施方式的塑料排水板施工示意图；

图3是一种实施方式的第一填筑层施工示意图；

图4是一种实施方式的第一防渗体施工示意图；

图5A-5D是一种实施方式的填筑层和第二防渗体施工示意图；

图6是一种实施方式的第三防渗体施工示意图；

图7是一种实施方式的防渗路堤示意图；

图中编号：1土工布层；2砂垫层；3填筑层，31第一填筑层，32第二填筑层，33第三填筑层，34第四填筑层；41第一防渗体，42第二防渗体，43第三防渗体；5塑料排水板；100软土层，200水面。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本申请的技术方案进行详实的阐述，然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图1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。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本实施方式中的软土层主要是指含水的易发生沉降的土层，如软黏土地基等；所述的路堤可以是河堤，湖堤，海堤等。

如图7所示，本申请第一种实施方式提供了一种可适应沉降地基的防渗路堤，包括：

土工布层1和土工格栅，其中，土工布层1位于软土层100上，土工格栅位于土工布层1上。其中，土工布层1主要起隔离作用，可防止软土层100污染砂垫层2。所述土工格栅强度较大，可以起到分担载荷的作用，使沉降均匀，避免土工布破裂。

砂垫层2，其位于土工布层1和土工格栅上，水面200下；厚度可为800-1200mm，例如可为900mm，1000mm，1100mm等。

填筑层3，其位于砂垫层2上；填筑层3顶部可铺设公路等路面。

其中，所述填筑层3可采用砂石料或黏土等填筑而成，其中设有第一防渗体41和第二防渗体42。其中，第一防渗体41为刚性或半刚性防渗体；所述的刚性是指强度较高，例如第一防渗体为混凝土结构等；所述半刚性是指工作特性介于刚性和柔性之间，例如水泥土搅拌桩或者高压旋喷桩等，为本领域常规术语；例如可采用在填筑层3中注入水泥浆与砂石料或黏土搅拌硬化而成；从水面200下延伸至水面200上；与第二防渗体42相连。第二防渗体42为柔性防渗体(可变形)，位于水面200上。可选地，第二防渗体42采用至少一层防渗土工布施工形成，例如可采用两布一膜，其接头位于第一防渗体41中，可与第一防渗体41之间形成无缝连接，增加防渗性能。所述第二防渗体42在填筑层3中呈弯折形，例如图7中所示的之字形，随着填筑层3的分段填筑过程倾斜设置。

本实施方式采用半刚性/刚性与柔性结合的防渗体，能够发生适应性变形而不开裂，因此适应性更好。如果填筑层3中上下全部为刚性防渗体，其刚度太高，很可能当地基发生沉降时会使得防渗体产生裂缝而漏水。此外，第二防渗体42的弯折走向，一方面顺应填筑层3的填筑走向方便填料，另一方面适应路堤变形性更强。

所述防渗路堤还具有施工晚于第一防渗体41和第二防渗体42的第三防渗体43。为了施工方便，优选为半刚性防渗体，例如可采用注入水泥浆搅拌硬化而成。第三防渗体43从软土层100延伸至填筑层3，并与第一防渗体41相接；隔断了砂垫层2的水平透水通道作用，从而在水面200下将防渗路堤分为两部分，防止从一侧进入的河水、海水或者湖水进入另一侧。例如，在图7中，如果海水从右侧袭来，由于各个防渗体的存在，可防止其进入左侧。

作为一种可选的实施方式，所述软土层100中打设有多个塑料排水板5，其从软土层100中延伸至砂垫层2，从而可实现对软土层100的预压排水。进一步地，所述第一防渗体41的底部未到达砂垫层2，从而不会破坏其底部对应的塑料排水板5；所述第三防渗体43形成于塑料排水板5排水完成后。这样的方式能够给塑料排水板5提供足够的排水空间和排水时间，使得各塑料排水板5排出的水均可能实现向左右两个方向的排出，使得软土层100的排水固结更充分有效。

本申请第二种实施方式提供了一种防渗路堤的施工工艺，包括以下步骤：

砂垫层施工：

如图1所示，在位于水面200下的软土层100表面依次铺设土工布1和土工格栅。在土工格栅上铺设厚度约为1000mm的中粗砂垫层2。所述中粗是指细度模数在1.6-3.7的砂，该砂垫层2主要为后续的塑料排水板5排水提供排水通道。

塑料排水板施工：

如图2所示，进行水上插设塑料排水板作业，可简称为水上插板。采用专用船舶进行水上插板，将塑料排水板5打入软土层100中，并使各个塑料排水板5的一端位于砂垫层2中。塑料排水板5主要为软土层100内形成排水通道，在后续填筑层3的压载作用下，软土层100内的水沿着塑料排水板5排至砂垫层2上。

水上插板是比较成熟的施工作业，在中国天津港、黄骅港、连云港等淤泥质港口的抛石防波堤建造中广泛采用。例如中交集团具有成套的铺排和塑料排水板水上打设专用船舶。

此外，塑料排水板5是否需要打入位于软土层100下的持力层中是需要根据加固厚度而确定的。也可以根据软土层100的厚度确定塑料排水板5的打设深度，例如软土层厚度太深，可能就不需要延伸至持力层。

填筑层3及其防渗体施工：

如图3所示，在砂垫层2上回填砂石料或黏土出水面约0.5m，形成第一填筑层31。

如图4所示，在第一填筑层31中喷入水泥浆，待水泥浆硬化后形成第一防渗体41。由于第一填筑层31一般为砂石料或黏土填筑，可采用常规的高压旋喷桩或者水泥搅拌桩施工以形成第一防渗体41。采用水泥浆形成的第一防渗体41为半刚性防渗体。还可以选择在第一填筑层31中浇筑混凝土形成刚性防渗体。

在水泥浆或混凝土未硬化前将第二防渗体42的一端埋入第一防渗体41的水泥浆内0.3m以上，优选0.5m以上，与第一防渗体41形成完全搭接防渗。所述第二防渗体为柔性防渗体，例如可采用防渗的一层或多层土工布。

如图5A所示，在第一填筑层31上，位于第二防渗体42的第一侧(图中为右侧)，继续填筑砂石料或黏土，形成具有第一坡度的第二填筑层32。第二防渗体42沿着该第一坡度铺设。

如图5B所示，在第一填筑层31上，位于第二防渗体42的第二侧(图中为左侧)，继续填筑砂石料或黏土，形成高于第二填筑层32并具有第二坡度的第三填筑层33。第二防渗体42从第一坡度转至第二坡度铺设，如图5C所示。

如图5D所示，在第二填筑层32上，位于第二防渗体42的第一侧(图中为右侧)，继续填筑砂石料或黏土，形成与第三填筑层33等高(大致齐平)的第四填筑层34，从而完成填筑层3的施工。

值得理解的是，本申请中的填筑层数量不仅限于第一至第四填筑层，可以根据实际的需要增加或减少填筑层的数量。

在上述施工过程中，因为砂垫层2需要将塑料排水板5排出的水向左右两侧排出，一般不建议在其中打第一防渗体41，因此第一防渗体41优选地不接触砂垫层2。相反地，如果第一防渗体41延伸至砂垫层2，会使得第一防渗体41所在的图中大致中间部位的塑料排水板5被损坏而无法排水；此外，由于第一防渗体41的阻挡作用，左右两侧的排水方向受限，左侧只能向左侧排水，右侧只能向右侧排水，从而出现排水不畅的问题。

在上述施工过程中，按照半幅先后填筑的方式进行，并将柔性的防渗土工布按照“Z”字形的方式沿着半幅坡面逐次升高，一方面顺应土体方便填料，另一方面适应路堤变形性更强。而且在填筑层3中，下部采用半刚性或刚性结构，上部采用柔性结构，能够适应性地变形，一方面起固定第二防渗体42作用，另一方面起适应柔性变形的作用，因此整体的可适应性更好。

第三防渗体施工：

如图6所示，待填筑层3施工完毕、软土层100沉降稳定后，在砂垫层2中喷入水泥浆，待水泥浆硬化后形成第三防渗体43(为半刚性防渗体)。也可采用常规的高压旋喷桩施工以形成第三防渗体43。第三防渗体43下部位于软土层100中，第三防渗体43还与第一防渗体41相接；从而可看做由软土层100延伸至第一填筑层31中。第三防渗体43，第一防渗体41和第二防渗体42形成从下至上的整体衔接的防渗体，将路堤从内部分为左右相互隔离的两部分，防止水分从一侧渗入另一侧。

在填筑层3及其防渗体(第一防渗体41和第二防渗体42)施工完成后，需要等待土体沉降。在这过程中，在填筑层3的载荷作用下，位于软土层100中的塑料排水板5处于排水状态，待软土层100排水基本结束，例如排水3个月后测量，软土层的变形量较小，则说明排水基本结束。那么此时便可开始第三防渗体43的施工；因此，第三防渗体43的施工晚于第一防渗体41。

路面施工：

如图7所示，在填筑层3上进行上部公路路面及附属结构施工，形成路堤。

所述的实施方式仅仅是对本申请的优选实施方式进行描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。

Claims (11)

1.一种可适应沉降地基的防渗路堤，包括砂垫层和填筑层，其特征在于，

所述砂垫层位于软土层上；塑料排水板从软土层中延伸至砂垫层中，为软土层排水；

所述填筑层位于砂垫层上，其中设有位于下部的第一防渗体和位于上部的第二防渗体；所述第一防渗体为刚性或半刚性防渗体，与第一防渗体相连的第二防渗体为柔性防渗体。

2.根据权利要求1所述的可适应沉降地基的防渗路堤，其特征在于，还包括形成晚于第一防渗体的第三防渗体，从软土层延伸至填筑层并与第一防渗体相接。

3.根据权利要求2所述的可适应沉降地基的防渗路堤，其特征在于，所述第一防渗体和所述第三防渗体均为半刚性防渗体。

4.根据权利要求1-3任一项所述的可适应沉降地基的防渗路堤，其特征在于，所述填筑层采用砂石料或黏土填筑而成；所述第一防渗体采用水泥浆在填筑层中硬化而成，未接触砂垫层；所述第二防渗体为至少一层防渗土工布，第二防渗体的接头位于第一防渗体中；所述第二防渗体呈弯折形。

5.根据权利要求1-3任一项所述的可适应沉降地基的防渗路堤，其特征在于，所述软土层和砂垫层位于水面下，填筑层和位于填筑层中的第一防渗体均从水面下延伸至水面上，第二防渗体位于水面上。

6.根据权利要求1-3任一项所述的可适应沉降地基的防渗路堤，其特征在于，所述软土层上设有土工布层，土工布层上设有土工格栅，土工格栅上铺设所述砂垫层。

7.一种防渗路堤的施工工艺，其特征在于，包括：

砂垫层施工：在软土层表面铺设砂垫层；

塑料排水板施工：将多个塑料排水板打入软土层中，使各个塑料排水板的一端位于砂垫层，以排水；

填筑层及其防渗体施工：在砂垫层上填筑第一填筑层；在第一填筑层中构建刚性或半刚性的第一防渗体；将柔性的第二防渗体的一端与第一防渗体搭接；在第一填筑层上，在第二防渗体的两侧依次填筑多个具有坡度的子填筑层，所述第二防渗体沿着所述坡度铺设。

8.根据权利要求7所述的防渗路堤的施工工艺，其特征在于，还包括第三防渗体施工：待软土层沉降稳定后，在砂垫层中构建第三防渗体，由软土层延伸至第一填筑层中，与第一防渗体相接。

9.根据权利要求7所述的防渗路堤的施工工艺，其特征在于，更具体地，包括：

砂垫层施工：在软土层表面依次铺设土工布、土工格栅和砂垫层；

塑料排水板施工：将多个塑料排水板打入软土层中，使各个塑料排水板的一端位于砂垫层，以排水；

填筑层及其防渗体施工：在砂垫层上回填砂石料或黏土形成第一填筑层；在第一填筑层中喷入水泥浆，待水泥浆硬化后形成第一防渗体；在水泥浆硬化前将第二防渗体的一端埋入第一防渗体中形成搭接；在第一填筑层上，在第二防渗体的两侧依次填筑砂石料或黏土，形成多个具有坡度的子填筑层，所述第二防渗体沿着所述坡度铺设，呈Z字走向；最上层的两个子填筑层大致齐平，其上能够进一步施工形成路面；第二防渗体采用一层或多层防渗土工布。

10.根据权利要求7所述的防渗路堤的施工工艺，其特征在于，更具体地，包括：

砂垫层施工：在位于水面下的软土层表面依次铺设土工布和土工格栅；在土工格栅上铺设砂垫层；

塑料排水板施工：采用船舶进行水上插板，将多个塑料排水板打入软土层中，并使各个塑料排水板的一端位于砂垫层中；

填筑层及其防渗体施工：在砂垫层上回填砂石料或黏土出水面，形成第一填筑层；

在第一填筑层中喷入水泥浆，待水泥浆硬化后形成第一防渗体；第一防渗体不接触砂垫层；

在水泥浆未硬化前将柔性的第二防渗体的一端埋入第一防渗体的水泥浆内0.3m以上，与第一防渗体形成完全搭接防渗；第二防渗体采用一层或多层防渗土工布；

在第一填筑层上，在第二防渗体的两侧轮流填筑砂石料或黏土，形成具有坡度的多个子填筑层；第二防渗体沿着所述坡度铺设，呈弯折形；

最上层的子填筑层大致齐平，其上能够进一步施工形成路面；

第三防渗体施工：待填筑层施工完毕、软土层沉降稳定后，在砂垫层中喷入水泥浆，待水泥浆硬化后形成第三防渗体；第三防渗体下部位于软土层中，第三防渗体还与第一防渗体相接；

路面施工：在填筑层上进行路面及附属结构施工，形成路堤。

11.一种防渗路堤，采用权利要求7-10任一项所述的防渗路堤的施工工艺得到。

Images