一种软土路基防沉降加固结构及其施工方法

摘要

本申请涉及一种软土路基防沉降加固结构及其施工方法，属于路基施工的技术领域，其包括混凝土层和混凝土桩，混凝土桩设置有多根，相邻混凝土桩间隔设置，混凝土桩竖直固定于软土地质内，混凝土桩底部均固定有扩大座，扩大座横截面积大于混凝土桩横截面积，混凝土桩顶部均与混凝土层固定连接，本申请具有抵抗软土地质的不均匀沉降，即使路基断裂，混凝土桩依旧能保持对路基提供支撑的效果。

说明书

技术领域

本申请涉及路基施工的技术领域，尤其是涉及一种软土路基防沉降加固结构及其施工方法。

背景技术

路基是轨道或者路面的基础，是经过开挖或填筑而形成的土工构筑物。

路基施工中根据不同地区的土质施工方法也不同，针对淤泥质软土需要对软土地基进行抗沉降处理，常用的方式有强夯法、强夯置换法、沉管灌注桩法和抛石挤淤法等。

沉管灌注桩法中，混凝土桩承载上方路基，由于软土区域沉降量和沉降区域无法控制，常规混凝土桩依靠上方路基形成整体，但是路基一旦由于不均匀沉降断裂会导致下方的混凝土桩独立对抗沉降甚至发生倾斜，倾斜的混凝土桩对上方的路基不仅支撑效果降低，甚至还会加速上方路基的不均匀沉降。

发明内容

为了抵抗软土地质的不均匀沉降，达到即使路基断裂，混凝土桩依旧能保持对路基的支撑效果，本申请提供一种软土路基防沉降加固结构及其施工方法。

第一方面，本申请提供一种软土路基防沉降加固结构，采用如下技术方案：

一种软土路基防沉降加固结构，包括混凝土层和混凝土桩，混凝土桩设置有多根，相邻混凝土桩间隔设置，混凝土桩竖直固定于软土地质内，混凝土桩底部均固定有扩大座，扩大座横截面积大于混凝土桩横截面积，混凝土桩顶部均与混凝土层固定连接。

通过采用上述技术方案，多根混凝土桩对软土地质起到加固作用，对上方的混凝土层起到承载和支撑的作用，并且也通过上方的混凝土层使所有混凝土桩连成整体，扩大座的存在进一步增大了混凝土桩与软土之间的接触面积和摩擦面积，增强了混凝土桩对混凝土层的支撑性和稳定性，当上方混凝土层断裂成几个板块后，对应板块下方的混凝土柱自身依旧可以通过扩大座来维持平衡，扩大座的存在尽可能的保证了混凝土桩呈竖直状态，同时也提高了混凝土桩的承载能力，达到了抵抗软土地质的不均匀沉降，即使路基断裂，混凝土桩依旧能保持对路基提供支撑的效果

可选的，还包括碎石桩和砂石层，砂石层位于混凝土层和软土地层之间，碎石桩竖直固定在软土地层内且与混凝土桩间隔设置，碎石桩也设置有多根，碎石桩顶部与砂石层抵接。

通过采用上述技术方案，碎石桩和砂石层加强了软土地层的支撑力，同时当软土地层受到上方的压力时，土体内的孔隙水会排出，碎石桩和砂石层为孔隙水的排出提供了排出路径。

可选的，每个所述混凝土桩顶部均固定有拓展桩头，拓展桩头贯穿砂石层与混凝土层固定连接。

通过采用上述技术方案，拓展桩头的设置使混凝土桩直接与混凝土层连接，保证了混凝土桩对混凝土层的直接支撑，同时也为砂石层和混凝土层之间提供了空间。

可选的，所述砂石层与软土地层之间设置有第一找平层组，第一找平层组包括土工布和垫层，土工布在垫层上下两侧均有铺设。

通过采用上述技术方案，土工布是一种土工织物,是由纤维经过杂乱、针刺而成的,由于土工布本身具有孔隙因此土工布是可以在工程中用于过滤、反滤和排水，垫层主要起到铺垫的作用，在垫层的上方和下方两侧均铺设土工布对垫层是起到保护作用，避免垫层的流失，同时土工布还不影响透水，土工布作为软性连接对提升路基整体性也有帮助。

可选的，所述第一找平层组顶部倾斜设置，第一找平层组位于路基中心线正下方处向路基两侧倾斜向下设置。

通过采用上述技术方案，孔隙水以碎石桩为排水通道流转到碎石层，受到第一找平层组顶部为倾斜状态的影响，孔隙水会顺应倾斜趋势向道路两侧流动，从而达到提升排水效率的效果。

可选的，所述砂石层和混凝土层之间设置有第二找平层组，第二找平层内部结构构成和排布与第一找平层组相同，但第二找平层组顶面为水平状态。

通过采用上述技术方案，第二找平层组起到找平作用，为上层的混凝土层的浇筑提供平整的浇筑平台。

可选的，所述拓展桩头顶部固定有预制板，预制板水平设置，预制板位于混凝土层内部。

通过采用上述技术方案，预制板的设置增大了拓展桩头端部与混凝土层的接触面积和承压面积，提升了混凝土桩与混凝土层连接的整体性。

第二方面，本申请提供一种软土路基防沉降加固结构的施工方法，采用如下技术方案：

一种软土路基防沉降加固结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、地表开挖，将碎石桩竖直打入软土地层内；相邻碎石桩间隔布置；

S2、地面进行夯实；

S3、混凝土桩在软土地层内浇筑并加压同时生成扩大座，混凝土桩与碎石桩间隔布置；混凝土桩顶部布置拓展桩头模板并浇筑拓展桩头；

S4、由下至上依次铺设第一找平层组和砂石层，砂石层的底面与碎石桩顶部抵接；

S5、在砂石层顶部铺设第二找平层组，在拓展桩头顶部固定预制板；

S6、在第二找平层组顶部浇筑混凝土层，预制板被包裹在混凝土层内。

通过采用上述技术方案，混凝土桩起到主要支撑抗沉降的作用，碎石桩起到辅助抗沉降的作用，碎石桩同时还为孔隙水起到提供排出路径的作用，通过夯实工序，可提前对软土地层内的孔隙水进行初步排出，等后续路基施工完毕，持续性的荷载会使孔隙水进一步排出，此时碎石桩和砂石层为孔隙水的排出提供了完整的排出路径。

可选的，在步骤S1中，地表开挖的同时在路基两侧开挖排水渠，排水渠上预留连通管道；在步骤S4中，将连通管道的一端放置在砂石层处，另一端与排水渠内部连通。

通过采用上述技术方案，排水渠的开设为路基在施工中以及施工完毕后都提供了便利的排水路径，提高了施工的便利性。

可选的，在步骤S3中，混凝土桩打入软土地层内时，要时刻监测碎石桩，避免碎石桩倾斜。

通过采用上述技术方案，碎石桩保持竖直状态才能保持碎石桩带来的支撑效果，对碎石桩进行监测能保证碎石桩充分发挥出支撑和排水路径的效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.扩大座的设置保证了即使单根混凝土桩上方的路基碎裂，单根混凝土桩配合扩大座也能尽可能保持混凝土桩的竖直状态，为上方路基提供最大的支撑效果；

2.混凝土桩和扩大座为路基主要提供支撑和抗沉降作用，碎石桩为路基提供支撑和抗沉降的同时，还起到为软土地层内的孔隙水提供排水路径的作用；

3.夯实工序配合碎石桩实现了施工中对软土地层的初步排水，碎石桩、砂石层、排水渠以及第一找平层组的倾斜造型为后续软土地层持续排水提供了便利。

附图说明

图1是本申请实施例局部竖向结构剖视图；

图2是混凝土桩和碎石桩分布示意图；

图3是图1中A部分的局部放大示意图；

图4是混凝土桩和扩大座处施工示意图。

附图标记说明：1、混凝土层；2、混凝土桩；21、扩大座；22、拓展桩头；3、碎石桩；4、砂石层；5、第一找平层组；51、土工布；52、垫层；6、第二找平层组；7、预制板；8、预制桩尖；81、钢管；82、塞子；83、注浆管。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种软土路基防沉降加固结构。

参考图1，一种软土路基防沉降加固结构由上至下依次包括混凝土层1、第二找平层组6、砂石层4和第一找平层组5，第一找平层组5底面与软土地层抵接，加固结构还包括混凝土桩2和碎石桩3，混凝土桩2和碎石桩3均竖直固定于软土地层内，混凝土桩2底部固定有扩大座21，扩大座21为混凝土桩2提供稳定性，使混凝土桩2能更好的对路基提供支撑；碎石桩3为路基提供支撑力，配合混凝土桩2一起为路基提供抗沉降的能力。

参考图1和图2，混凝土设置有多根，所有混凝土桩2在路基施工范围呈矩形阵列状排布，扩大座21的数量与混凝土桩2数量相同，扩大座21的横截面积大于混凝土桩2的横截面积，混凝土桩2顶部贯穿第一找平层组5，混凝土桩2顶部固定有拓展桩头22，拓展桩头22顶部贯穿砂石层4和第二找平层组6直至混凝土层1内部，拓展桩头22顶部固定有预制板7，预制板7也位于混凝土层1内部，预制板7水平设置，预制板7水平截面积大于混凝土桩2水平截面积。

参考图1和图2，碎石桩3设置有多根，所有碎石桩3沿路基施工范围呈矩形阵列状分布且碎石桩3与混凝土桩2间隔排布。碎石桩3顶部贯穿第一找平层组5与砂石层4抵接，碎石桩3与砂石层4形成孔隙水的排出路径。

参考图1和图3，第一找平层组5包括土工布51和垫层52，土工布51设置有两块且对称分布在垫层52的两侧，垫层52主要起到调整第一找平层组5顶面水平标高的作用，垫层52可以采用沙子和泥土的混合物，也可以添加砂石，土工布51主要起到防止垫层52流失的作用，同时土工布51还能起到透水的作用，土工布51作为软连接还能增强第一找平层组5整体抗撕裂能力。通过垫层52的铺垫最终将第一找平层组5顶面设置成倾斜状，第一找平层组5顶面以道路中心线正下方处为最高点向道路两侧倾斜向下设置，砂石层4底面与第一找平层组5顶面抵接且顺应第一找平层组5顶面的倾斜趋势设置。

参考图1和图3，砂石层4采用砾石、砂石混合而成，存在孔隙从而具备透水能力。砂石层4的存在起到加固路基的作用同时配合碎石桩3形成了排水路径。砂石层4与排水渠之间设置有连通管道，用于将砂石层4内排出的孔隙水引流道排水渠内。第二找平层组6与第一找平层组5的内部结构相同，都是垫层52上方和下方铺设土工布51，第二找平层组6的铺设为上方的混凝土层1提供一个平整的浇筑平台，即第二找平层组6顶面为水平状态。

本申请实施例还公开一种软土路基防沉降加固结构的施工方法。

包括以下步骤：

参照图1和图2，S1、在路基施工的区域将地表开挖，向下开挖到指定深度，并在路基开挖区域两侧沿道路长度方向开挖排水渠；利用产生水平方向震动的管状设备，以高压流水边振边冲在软土地层中成孔，在孔内分批填入碎石加以震动密实从而形成碎石桩3；整个路基开挖区域碎石桩3布置有多根，相邻碎石桩3呈矩形阵列间隔分布；

参照图1，S2、对地面进行夯实，震动使碎石桩3更加密实，对碎石桩3周围进行夯实，对软土内的孔隙水施加压力，孔隙水流动到碎石桩3处，碎石桩3形成了排水路径；

参照图2和图4，S3、混凝土桩2在软土地层内浇筑并加压同时生成扩大座21，混凝土桩2成型时采用沉管灌注的方式，预制桩尖8和钢管81采用震动或者静压的方式插入软土地层，然后在钢管81内灌注混凝土，灌注时注浆管83放在孔底，将钢管81缓慢向上提起，注浆管83放下时管内同时下放一个塞子2，塞子2封堵钢管81内部空间，此时压力注浆，在钢管81提起的这段距离中，压力注浆形成了扩大座21，而后缓慢持续注浆同时将钢管81上提，完成整个混凝土桩2的浇筑；混凝土桩2在路基开挖区域也布置有多根且呈矩形阵列间隔分布，同时混凝土桩2与碎石桩3间隔布置。在混凝土桩2施工的同时对碎石桩3是否保持竖直状态进行实时监测。

参照图1，混凝土桩2顶部布置拓展桩头22模板并浇筑拓展桩头22，浇筑时与混凝土桩2采用同规格混凝土；养护完毕并拆模。

参照图1和图2，S4、由下至上依次铺设第一找平层组5和砂石层4，先铺设一层土工布51然后铺设垫层52，最后在垫层52上面再铺设一层土工布51，垫层52可以采用碎石和砂石混合物，主要起到垫高的作用，最后第一找平层组5顶面铺设成倾斜状，倾斜方向由道路中心线向两侧倾斜向下设置，第一找平层组5铺设的时候将碎石桩3的桩头周壁包裹，而后在第一找平层组5顶部铺设砂石层4，砂石层4底部与碎石桩3顶部抵接；

S5、在砂石层4顶部铺设第二找平层组6，第二找平层组6的铺设方式与第一找平层组5的铺设方式完全相同，同时在拓展桩头22顶部水平固定预制板7，预制板7由工厂预制而成，此时第二找平层组6顶部与预制板7底部存在距离；

S6、在第二找平层组6顶部浇筑混凝土层1，预制板7被包裹在混凝土层1内。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。