正常通车情况下路堤横向钻孔轻质置换控制沉降的方法

摘要

一种正常通车情况下路堤横向钻孔轻质置换控制沉降的方法，其特征在于：采用钻进或凿进成孔技术在路基单侧或者两侧边坡处路堤横向引孔，孔向下倾斜一定角度以便于轻质材料的灌入，在孔内注入轻质材料，轻质材料在孔中凝固形成轻质换填材料。也可以在所述的引孔内先置入套管，在套管内注入轻质材料或者不回填材料，保障成孔质量及避免轻质材料的扩散。无需封道、不会破坏路面结构层和上部附属结构，不影响正常通车。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在路基工程正常通车情况下，采用钻进或凿进成孔技术沿路堤横向造孔，向孔内填充轻质材料以减轻原路基荷载，达到控制已通车路基软基后续沉降的方法，无需封道，不破坏路面结构，不影响正常通车。

背景技术

目前我国公路、铁路等路基工程大多建于经济发展较快的沿海诸省、长江三角洲、珠江三角洲地区，这些地区的地基土通常具有含水量高、压缩性大、渗透性差、灵敏度高、强度低和厚度不均匀等的特点。工后沉降过大是软土地区已运营路基工程常见病害之一，工后沉降过大引起较为突出的问题之一为桥头跳车，桥头跳车轻则使车辆通过时产生跳动和冲击，从而对桥梁和路面造成附加冲击荷载，影响行车的舒适性；重则使通过车辆大幅度减速，影响正常运营，经常需要修补和维护，甚至造成行车事故。工后沉降过大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、运营效益等重要影响因素，因而也倍受工程界关注。

由于工后沉降问题的复杂性和不确定性，建造于软土地基上的路基工程，尽管在设计时已采取了一定措施，施工时也采取了严格的质量控制标准，但一些路段在完工后一段时间内，仍然会发生软基沉降现象，且呈现不收敛的事态。目前通常采用刚性桩或柔性桩复合地基加固处理高填土路段或台背填筑前地基、设置过渡段、合理设置桥涵构造物、采用轻质土填料、严格控制填料质量、设置桥台搭板等措施预防桥头跳车等较大工后沉降病害的出现，在当时能取得效果，但后期效果不明显。如某个桥头路段目前每年沉降仍有5～10cm之大，需要每年加铺路面，养护费用居高不下，且加铺路面后因增加新的路基荷载，增加软基沉降量，形成新的工后沉降，不能彻底解决问题。目前，施工完成后的解决方法有：加铺、开挖打桩、开挖轻质材料置换、注浆法等，但都需要采取封道等临时交通管制措施，而在一些如公路匝道的狭窄路段，则无法进行部分封道，影响行车安全，甚至引发交通事故。已有轻质材料换填技术是在工程未建成之前、施工过程中实施的，或者建成之后，开挖路基换填。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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不影响交通的前提下，通过减轻路堤的上部荷载而减少已通车公路等路基工程工后沉降的方法。

一种正常通车情况下路堤横向钻孔轻质置换控制沉降的方法，其特征在于：采用钻进或凿进成孔技术在路基单侧或者两侧边坡处路堤横向引孔，孔向下倾斜以便于轻质材料的灌入，在孔内注入轻质材料，轻质材料在孔中凝固形成轻质换填材料。

前述的正常通车情况下路堤横向钻孔轻质置换控制沉降的方法，其特征在于：在所述的引孔内置入套管，在套管内注入轻质材料，保障成孔质量及避免轻质材料的扩散。

前述的正常通车情况下路堤横向钻孔轻质置换控制沉降的方法，其特征在于所述的套管为塑料或者不锈钢材质。

前述的正常通车情况下路堤横向钻孔轻质置换控制沉降的方法，其特征在于所述的轻质材料为气泡混合轻质土、泡沫珠混合轻质土或EPS颗粒轻质土。

前述的正常通车情况下路堤横向钻孔轻质置换控制沉降的方法，其特征在于：在路基较窄时采用单侧引孔，路基较宽时采用双侧开孔，在引孔的端部预留50 cm以上厚度的路基作为引孔的封闭端。

前述的正常通车情况下路堤横向钻孔轻质置换控制沉降的方法，其特征在于：引孔后在浇筑轻质材料之前先暂时将孔口封闭，避免孔内积水。

前述的正常通车情况下路堤横向钻孔轻质置换控制沉降的方法，其特征在于：在路基成孔困难的情况下，先定间距引孔灌浆，后在纵横向间距引孔。

本发明的优点和效果在于：采用非开挖钻孔技术，如导向钻进非开挖技术、凿岩机钻孔技术等，实现有目标的引导式路堤横向成孔，工程造价低；可根据需要置入套管，套管为塑料管或钢管，如PVC、PE、HDPE强度高、耐久性强；引孔内注入的轻质材料可为气泡混合轻质土、泡沫珠混合轻质土或EPS颗粒轻质土，配制和施工目前已相对成熟，减轻路基荷载近而控制地基沉降的。无需封道、不会破坏路面结构层和上部附属结构，不影响正常通车，也可在引孔内接入套管后，不回填任何材料，但这种方式对套管径向变形和刚度要求高，成本也较高。

附图说明

图1——在路堤两侧对称引孔换填轻质材料的原理示意图； 

图2——在路堤一侧引孔换填轻质材料的原理示意图；

图3——外表光滑塑料套管；

图4——外表螺纹塑料套管。

具体实施方式

（1） 按照设计引孔的纵横向间距，通过导向钻进非开挖技术在原路堤两侧引孔，孔向路堤内侧向下倾斜，角度没有特殊的限制，一般来说是向下倾斜角度在0-90度，且不取到端点值；

（2）       引孔的非开口端部预留一定厚度的路堤作为引孔的封闭端；引孔纵横向间距较小时可隔孔引打、分级引打和分级灌入轻质材料； 

（3） 若路基成孔困难，则先大间距引孔灌浆，增加路堤强度及密实度，然后按设计的间距引孔；

（4） 若需置入套管，按照选用的套管类型，进行套管准备，包括接管、相关检测等内容，后置入引孔内；

（5） 孔引后孔口应做好封闭措施，避免在浇筑轻质土之前孔内积水；

（6）  按照选用的轻质土类别和设计配比拌和轻质土，并进行相关检测； 

（7） 在引孔内灌入轻质土材料，轻质土材料凝固形成轻质换填材料；

（8） 为避免再次引孔行为对已形成的引孔的影响，可在引孔后及时灌入轻质材料，再次引孔的位置远离灌入轻质材料的引孔位置，减少对尚未形成强度轻质材料的影响。

实施例

（1） 如图1、2所示，按照设计引孔的纵横向间距；将液压履带式凿岩机置于坡脚护坡道处引孔，通过导向钻进非开挖技术在原路堤的单侧或两侧引孔1，孔径11.5cm，孔向路堤下方侧倾斜1°。

（2） 引孔非开口端部预留50 cm以上厚度的路堤作为引孔的封闭端3；引孔纵横向间距较小时可隔2个以上孔引打、分级引打和分级灌入气泡混凝土2；

（3） 若路基成孔困难，可先按照2.5m～3.0m的间距引孔，在孔内灌入砂浆4，后按设计纵横向间距引孔；

若需置入PVC塑料套管5，则需先进行塑料套管准备，包括接管、相关检测等内容，后置入引孔内，图3为外表光滑塑料套管示意图，图4为外表呈螺纹的塑料套管示意图，两者均适于本发明。

（4） 孔引后孔口采用塑料袋或重复利用塑料盖做好封闭措施，避免在浇筑轻质土之前孔内积水；

（5）  采用气泡混凝土作为换填材料，按照设计配比拌和，并进行相关检测； 

（6） 气泡混凝土设计指标：1）湿容重：不大于6KN/m??；2）配合比强度应满足：28天强度≥0.8Mpa；3）流动度：180mm±20mm。

（7） 在引孔内灌入气泡混凝土2，灌入过程中采用气泡混凝土输送管，自孔底通过泵送逐步灌入至孔顶，气泡混凝土凝固形成轻质换填材料；

（8） 为避免引孔对已引孔的影响，部分区域引孔后及时灌入气泡混凝土，引孔位置距离气泡混凝土灌入位置应不小于10m，减少引孔对尚未形成强度气泡混凝土的影响。

本发明的原理和技术可广泛应用于已通车公路工后沉降过大路段处理中。

本发明要求保护的范围并不仅仅局限于上述描述。