已通车公路路堤沉降处置结构的施工方法

摘要

本发明涉及一种已通车公路路堤沉降处置的施工方法，在原路堤竖向均匀间隔地布置植桩孔和换填孔；植桩孔的深度达相对持力层，换填孔仅布置在原路堤内；在植桩孔内设有同轴的高压旋喷桩和预应力管桩，在高压旋喷桩和预应力管桩上面的植桩孔内填充气泡混合轻质土，在整个换填孔内填充气泡混合轻质土；在软土层顶部、原路堤底部设置浆固基底承载板；在原路面顶部开设有引孔槽并在路面顶部及引孔槽内铺设有立体钢筋网片，立体钢筋网片上依次铺设新路基和新路面层。本发明既可提高路基的整体性和承载能力，又可降低路堤填料的重量，实现了不破坏路面结构层的前提下快速控制公路路基沉降。

说明书

技术领域

本发明涉及一种已通车公路路堤沉降处置结构及施工方法，属于地基工程领域，适用于工后沉降量大、沉降变形不均匀的公路运营期沉降控制、病害防治和老旧公路改建工程。

背景技术

目前我国原有的公路路面，整体强度基本完好，没有较大的损坏，但由于使用年限太久、养护不及时，存在路面面层麻面、缝宽较大、局部错台、外观难看、行车噪音大、不舒适的现象。有的虽未达到设计年限，但由于交通量剧增，汽车轴载日益重型化及设计、施工等方面的原因，导致路面损坏、使用品质下降等情况，影响了道路的使用功能。翻修改建后工后沉降过大、差异沉降明显是软土地区已运营公路的常见病害之一，这些病害不但会引起桥头跳车、路面结构破坏等工程问题，还会影响行车的舒适性，造成通过车辆大幅度减速，甚至造成行车事故。因此，路基沉降问题已成为影响高等级公路等路基工程质量、造价、运营修护成本、运营效益等重要因素，这已引起工程界和学术界的广泛关注。

目前，对已通车公路各种缺陷处治和翻修的方法，通常有加铺法、开挖打桩、开挖轻质材料置换、注浆法等。加铺法即在原路面表层以上加铺路面材料，该法虽可迅速弥补路段间的沉降差，快速改善公路的通行条件，但由于其未能改善下部基础的承载性能，再加上加铺层会加重路面结构的重量，对于软基沉降控制不利，易出现越加铺越沉降的恶性循环，而且多次加铺的工程费用也较高。注浆法加固以加固浅层软基或上部路基为目的来控制沉降，对软土较深的情况下很难注浆至相对硬土层，对路基较宽的路段也较难注入路堤中心，同时注浆加固地基如注浆压力或过程控制不当也易导致注浆不均匀，从而导致路面出现波浪等。轻质材料换填技术是在工程未建成之前、施工过程中实施较为合理，若在运营阶段开挖路基换填，则会破坏原路面结构，而且施工土方工程量大、造价高。

综上所述，尽管工程中已有一些可用于处治已通车公路沉降异常问题的方法，大多需要破坏原路面结构，而且需要采取封道等临时交通管制措施，对于公路路幅宽度较小或交通饱和度较高的路段难以适用；已有正常通车情况下路堤横向钻孔轻质置换控制沉降的方法难以解决荷载传递路径和路堤整体性问题。

鉴于此，为了丰富已通车公路沉降控制方法，更好的解决已通车公路后期沉降异常问题，目前亟需发明一种可同时满足减少路基土附加应力值、提高路基承载能力、不影响公路正常交通等多重目的的已通车公路路基沉降控制结构。

发明内容

本发明的目的在于将地基承载力提高、路基附加应力降低两种沉降控制方法相结合，发明一种加固效果好、施工快速、无需封闭交通、同时恢复和提高原公路的交通运营能力的已通车公路路堤沉降处置结构及施工方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种已通车公路路堤沉降处置结构，原路堤竖向均匀间隔地布置植桩孔和换填孔；植桩孔的深度达相对持力层，换填孔仅布置在原路堤内；在植桩孔内设有同轴的高压旋喷桩和预应力管桩，在高压旋喷桩和预应力管桩上面的植桩孔内填充气泡混合轻质土，在整个换填孔内填充气泡混合轻质土；在软土层顶部、原路堤底部设置浆固基底承载板；在原路面顶部开设有引孔槽并在路面顶部及引孔槽内铺设有立体钢筋网片，立体钢筋网片上依次铺设新路基和新路面层。

所述的植桩孔的孔径大于换填孔的孔径；

所述的在原路面顶部开设的引孔槽为井字形，沿道路纵向和横向开设。

所述的立体钢筋网片根据引孔槽的尺寸预制而成，为整体式结构，嵌入引孔槽并铺设在原路面顶部。

一种已通车公路路堤沉降处置结构的施工方法，包括以下施工步骤：

1）施工准备：对原路面进行清扫，保持路面清洁，根据设计图纸定位放线，做好施工准备；

2）原路面开槽：在原路面上根据设计尺寸均匀开引孔槽；

3）路堤竖向设孔:在引孔槽底部间隔均匀布设植桩孔和换填孔，植桩孔的孔径大于换填孔的孔径，植桩孔的深度达相对持力层，换填孔仅布置打设在原路堤；

4）高压旋喷桩施工：在植桩孔内灌入砂浆和放入钢筋笼后通过高压旋喷桩设备打设高压旋喷桩；

5）预应力管桩施工:在高压旋喷桩的水泥初凝前，将预应力管桩压入植桩孔，预应力管桩到位后，向植桩孔内灌入混凝土，并通过高压旋喷桩设备在原路堤底部、软土层顶部形成浆固基底承载板；

6）孔内回填：用气泡混合轻质土对植桩孔和换填孔进行回填；

7）安放立体钢筋网片：在原路面顶部安放立体钢筋网片；

8）新填筑路堤施工：新填筑路堤分两层施工；

9）新铺设路面结构施工：在新填筑路堤上进行路面沥青路面结构施工。

本发明具有以下的特点和有益效果：

1、本发明从工后沉降及差异沉降出现的诱因出发，采取桩加固地基与换填轻质土减轻路堤荷载相结合的措施，很好地控制沉降，可避免路面病害的反复出现，延长道路使用寿命，从而可大幅节约路面全寿命的养护费用。

2、本发明通过在路堤内引孔，采用高压旋喷桩加固软基，并在软土层顶部形成扩大桩头，对工后沉降的控制效果好，且高压旋喷桩施工设备相对轻便、施工机械机架高度低，可分车道封道施工，对施工净高受限的路段，一般也可采用，适用面广。

3、本发明在路堤引孔内换填气泡混凝土，可有效减轻路堤重量的同时，浆液渗透对路堤填料也起到了一定的加固效应，对减轻路堤后期自密压缩量也具有一定效果。

4、本发明对原有的路面未作全部铲除，老路面结构作为改建道路的路基使用，节约了拆除老路面的工程量，也节约了路基填筑量，缩短了施工工期，节约了施工造价。

附图说明

图1是本发明一种已通车公路路堤沉降处置结构的横断面图；

图2是图1沿A-A线的一种已通车公路路堤沉降处置结构剖面图；

图中：1-原路面，2-原路堤，3-软土层，4-相对持力层，5-引孔槽，6-植桩孔，7-换填孔，8-钢筋笼，9-预应力管桩，10-高压旋喷桩，11-基底浆固承载板，12-气泡混合轻质土，13-立体钢筋网片，14-新路基，15-新路面。

具体实施方式

路面清理施工要求、路面开引孔槽的设计参数及施工要求、路堤竖向引孔施工要求、气泡混凝土的设计参数及施工要求、高压旋喷桩装和预应力管桩的设计参数及施工要求等，本实施方式中不再累述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。

图1是本发明一种已通车公路路堤沉降处置结构的横断面图，图2是图1沿A-A线的一种已通车公路路堤沉降处置结构剖面图。

参照图1、图2所示，所需加固的公路为双向四车道二级公路，主要由原路面1，原路堤2，软土层3，相对持力层4组成，在原路面1上开引孔槽5，在引孔槽5内向相对持力层4间隔打设植桩孔6和换填孔7，在植桩孔6内设置同轴等高的预应力管桩9和高压旋喷桩10，预应力管桩9、高压旋喷桩10与软土层3等高；经植桩孔6向原路堤2的下方高压旋喷混凝土形成基底浆固承载板11，在基底浆固承载板11上方的植桩孔6和整个换填孔7内灌注气泡混合轻质土12至与原路面1等高；在原路面上铺设立体钢筋网片13，在立体钢筋网片13上铺设新路基14、新路面15。

施工过程如下：先对原路面1进行清理，保证原路面1整洁无杂物，在原路面1上均匀间隔开设长宽各800mm和长宽各700mm的引孔槽5，用毛刷等工具清理引孔槽5，确保槽内无残余物。在引孔槽5底部向原路堤内竖向引孔至相对持力层4，在规格为800mmx800mm的引孔槽5底部向路堤内竖向引直径800mm的植桩孔6，深度至相对持力层4，在规格为700mmx700mm的引孔槽5底部向路堤内竖向引直径为700mm的换填孔7，仅打设在原路堤内。对植桩孔6和换填孔7进行清孔后，进行下一步施工。

向植桩孔6内灌注砂浆，砂浆采用水灰比为1:1的中低水灰比水泥浆液，水泥采用42.5^#普通硅酸盐水泥，并且放入钢筋笼8后，采用高压旋喷桩设备在植桩孔6内进行高压旋喷，在软土层3内形成高压旋喷桩10，在高压旋喷桩10的水泥初凝前，将预应力管桩9压入植桩孔6，预应力管桩9、高压旋喷桩10高度及原路堤底部。

基底浆固承载板11是通过在植桩孔6内灌入混凝土后采用高压旋喷桩设备在原路堤2底部形成的，待基底浆固承载板11达到一定强度后，对其余植桩孔6和整个换填孔7回填气泡混合轻质土12至原路面1，气泡混合轻质土12的容重不大于6kN/m³，28天强度不小于0.8MPa，水泥采用32.5^#普通硅酸盐水泥，气泡比例不低于65%。回填完毕后，对原路面1进行进一步清理，保证原路面1上无杂土与杂物。

在原路面1上铺设立体钢筋网片13，立体钢筋网片13包括相互平行的上下两层钢筋网片，该上下两层钢筋网片通过钢筋竖向固定连接，该上下两层钢筋网片之间留有间距。立体钢筋网片13根据引孔槽5的尺寸预制而成，为整体式结构，嵌入引孔槽5并铺设在原路面1顶部。

立体钢筋网片13铺设完成后，在其上填筑新路基14，新路基14分两层填筑。新路基14施工完毕后，铺设新路面15，新路面15包括中粗式沥青混凝土层和细粒式沥青混凝土层。