專利名稱：現役高等級公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法
技術領域：
本發明屬于土木和交通工程技術領域，特別涉及現役高等級公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法。
背景技術：
我國高速公路建設飛速發展，而我國大部分高速公路位于東部沿海地區，在沿海地區修建高速公路，存在大量軟土地基處理的問題。在軟土地區修建高速公路，需要解決路基的不均勻沉降問題，特別在橋頭位置尤為重要。我國《公路路基設計規范》(JTG D30-2004)規定一般路段的工后沉降小于30cm，橋頭過渡段的工后沉降小于20cm，橋頭段的工后沉降小于10cm。高速公路對地基要求甚高，建成后必須達到“快速、安全、經濟、舒適”的服務目的。如果路面坎坷不平，就會影響行車的舒適性，阻礙行車的快速，而且路面低凹處或橋頭高差引起跳車而產生的沖擊力，會使路面不平整進一步加劇，構成惡性循環，進而影響行車安全以及造成巨大經濟損失。由于設計、施工對軟土地基加固處理方法的不當，目前已有較多已通車的高速公路由于差異沉降導致了不同程度的變形病害，主要有以下兩類(1) 一般路段的差異沉降，主要是由于不同路段地質情況的突變，或者不同路段采取了差異較大的地基處理方法，使得兩相鄰路段地基的剛度不同，從而導致地基處理方法弱、地質條件差的路段沉降大，而其他路段沉降小，從而產生沉降差。(2)結構物過渡段的差異沉降，主要是由于結構物、過渡段和一般路段地基處理方法不同引起，特別是橋頭跳車問題是目前國內公路較常見的道路病害，而且隨著我國公路的發展這個問題越來越突出。橋頭出現破壞，接縫下沉，路面損壞，出現了不同程度的錯臺，這些錯臺輕的使車輛通過時產生跳動和沖擊，從而對橋梁和路面造成附加沖擊荷載，并使司乘人員感到不適；嚴重的則使通過的車輛大幅度減速，有的甚至造成行車事故，從而影響了公路的正常運營，受到公路界的廣泛關注。本發明之前，處理高速公路橋頭跳車或一般路段工后差異沉降常用的方法是在橋頭產生沉降的路段攤鋪一層路面材料，使路面與橋臺的標高一致。但該方法的缺點為攤鋪的材料容重較大，作為荷載施加在路堤上，在軟土地基中產生了新的附加應力，又引起地基新的壓縮變形，從而產生新的固結沉降，在使用一段時間后又產生新的差異沉降。倘若繼續采用攤鋪材料的方法解決該差異沉降，新攤鋪的材料又作為荷載產生附加應力，引起進一步的沉降，形成一個惡性循環，無法終止。對此，高速公路的營運養護單位尚無良好的對策，只能被動的進行加鋪和修補工作。要從根本上解決既有高速公路沉降病害的問題，必須對路堤下的軟弱土地基進行重新加固處理，但由于高速公路在產生差異沉降路段的路堤填土一般都較高，若要將路堤填土全部開挖后再加固地基，工程量非常大，且施工周期長，影響車輛通行。傳統的樁基復合地基技術加固軟土地基效果較好，如預應力管樁、CFG樁、PCC樁、水泥土攪拌樁、碎石樁等，但傳統樁基的直徑較大，一般都在50cm以上，施工時需要在地基中形成與樁徑相等的粧孔，若用于加固現役聞等級路堤的軟土地基，將破壞原有路面和路堤結構，使聞等級路堤結構需要重新施工，增加了工程造價。
發明內容
本發明的目的就在于克服上述缺陷，提供一種施工快捷、施工時不影響高速公路正常通車且對路面結構損壞很小的現役高等級公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法。本發明現役 高等級公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法，包括以下技術步驟
(I)將待加固路段進行分區，一般將左半幅路面分成左、右兩個區域(分別定義為第一分區和第二分區)，右半幅路面也分成左、右兩個區域(分別定義為第三分區和第四分區)。(2)將第一分區進行施工圍擋，第一分區作為施工區域，其余分區可繼續通車。(3)在施工區域布置鉆孔位置，鉆孔可布置呈梅花形或方形。鉆孔布置后，在路面上做好標記。為保證加固效果，使加固范圍最大，最邊緣的鉆孔應盡量靠近路面邊緣。(4)在所布置的鉆孔位置進行鉆孔，鉆孔依次穿透路面層、基層、路堤填土和軟弱土層，一直達到設計樁長深度。樁長宜穿透軟弱土層到達性質較好的土層，在沉降計算滿足要求的基礎上，也可不穿透軟土層。(5)鉆孔的同時，在施工場地調配好水泥漿液。水泥采用強度等級為32. 5的普通硅酸鹽水泥，要求新鮮無結塊。一般泥漿水灰比為I :1 I :1. 5。漿液從配制好到開始注漿使用不宜超過I小時，使用時濾去硬塊、砂石等，以免堵塞管路。(6)將鉆桿提出，向鉆孔中下放高壓射漿管，射漿管下放到鉆孔孔底。將射漿管通過泥漿泵和高壓管路與調配好的水泥漿液連通。(7)通過射漿管向鉆孔內噴射高壓水泥漿液，邊旋轉邊上拔，直到到達軟土層頂面停止射漿，拔出射漿管，從而在地基中形成高強水泥土樁。射漿時，可通過調整射漿壓力和射漿時間形成變直徑樁。(8)繼續在鉆孔中填入水泥砂漿，使路堤填土中的孔洞被砂漿填滿至路面結構層
。(9)繼續用浙青面層材料填滿路面結構層范圍內的鉆孔。(10)待第一分區施工完畢后，將施工圍擋拆除，并分別在其他分區設置施工圍擋，重復步驟(3) (9)，直到整個道路完成施工。所述鉆孔的直徑在8cnTl0cm,高強水泥土樁直徑在60cnTl00cm,鉆孔直徑遠小于所形成的高強水泥土樁的直徑。所述射漿管可設置成多孔道，同時噴射水泥漿液、氣和水，破壞土體，提高射漿深度和成樁質量。所述高強水泥土樁可采用一次射漿或多次射漿成樁。所述鉆孔中心距與待加固區域高強水泥土樁的設計樁間距相等。所述高強水泥土樁加固樁間距在I. 5^2. 0m。所述高強水泥土樁樁長可根據沉降控制要求采用不同的長度。所述射漿管端部設置多個射漿口。
所述高強水泥土樁為高壓射漿破壞土體結構后固化形成的強度較高的樁基礎。所述高強水泥土樁在加固深度內直徑可變，可形成T形樁、擴底形樁、多段變徑樁等樁型。本發明的優點和效果在于
(I)對于已通車高速公路，本發明采用的施工方法將路面分區施工，在一個區域施工時，其他區域可正常通車，施工期間不需要全部封閉高速公路，克服了將路堤大開挖重新施工影響通車的缺陷。(2)由于鉆孔孔徑很小，因此鉆孔對路面結構層損傷較小，施工后只需采用浙青層修補鉆孔即可，不需要重新再做路面結構層，因此大大降低了成本。(3)通過高壓射漿形成樁徑較大的樁體，地基軟土強度得到提高，樁體起到了支托路堤重量的作用，大大減小了路基的工后沉降。 ( 4 )與在路面攤鋪浙青面層的方法相比，本發明方法沒有增加路堤重量，不會由于路堤自重的增加而產生新的附加應力，從根本上解決了已有高速公路軟基沉降控制問題。(5)鉆孔在路堤填土段采用水泥砂漿回填，水泥砂漿凝固后形成一種微型樁，加固了路堤填土，減小了路堤填土本身的壓縮量。同時，也具有很好的防滲效果，防止水分進入路堤。(6)高強水泥土樁通過變直徑工藝，增大了樁基側壁的摩阻力或端部支承力，從而大大提高了樁基承載力，起到了很到的地基支托加固效果。本發明施工工序簡明，操作方便、經濟高效、實施效果好。本發明的優點和效果還將在具體實施方式
中進一步描述。
圖I——本發明路堤橫斷面示意圖 圖2——本發明施工分區和鉆孔布置平面示意圖 圖3——本發明變直徑T形樁示意圖 圖4——本發明變直徑擴底形樁示意圖 圖5——本發明變直徑多段變徑樁示意圖
圖中1為路面層；2為路堤填土 ；3為軟土地基；4為持力層；5為浙青面層；6為水泥砂楽· ；7為聞強水泥土粧；8為中央分隔帶；9為左幅路面；10為右幅路面；11為鉆孔位置；12為第一施工分區；13為第二施工分區；14為第三施工分區；15為第四施工分區。
具體實施例方式如圖f圖2所示，原高速公路路堤填土(2)在軟土地基(3)之上，由于路堤填土
(2)和路面層(I)的自重作用，使軟土地基(3)產生較大的沉降量，若不采取加固處理的措施，將產生嚴重病害，影響高速公路行車舒適性和安全性。本發明現役高等級公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法，包括以下技術步驟
I、選取工后差異沉降較大的路段作為待加固路段。將待加固路段進行分區，一般將左幅路面(9)分成左、右兩個區域，分別定義為第一施工分區(12)和第二施工分區(13);右半幅路面(10)也分成左、右兩個區域，分別定義為第三施工分區(14)和第四施工分區(15)。中央分隔帶(8)保持不變。施工分區可以視現場情況和車流量大小，采用其他方式。例如當車流量較小時，可以只分兩個區域，即將左幅路面(9)作為第一個施工區域，右幅路面(10)作為第二個施工區域，在左幅路面(9)施工時，采用右幅路面(10)雙向通車；在右幅路面
(10)施工時，采用左幅路面(9)雙向通車。當需加固路段里程較長時，還可以在道路行車方向再細分多個區域施工。2、將第一個施工分區進行施工圍擋，第一個分區作為施工區域，其余分區可繼續通車。這樣不影響高速公路的通車。3、在施工區域內布置鉆孔位置(11)，鉆孔位置(11)可布置呈梅花形或方形，鉆孔位置(11)以布滿整個施工區域為宜，鉆孔的直徑在IOcm左右。所述鉆孔中心距與待加固區域樁的設計樁間距相等。 4、在所布置的鉆孔位置(11)進行鉆孔，鉆孔依次穿透路面層(I )、路堤填土(2)和 軟土地基(3)，一直達到設計樁長深度。設計樁長一般以到達持力層(4)為宜，也可在沉降計算滿足要求的基礎上，不到達持力層(4)。設計樁長可以不等長，在沉降控制需嚴格的路段，樁長設置可較長。在路堤中心的附加應力較大，設計樁長可比路堤邊緣長。鉆機鉆孔旋轉速度為20r/min。5、鉆孔的同時，在施工場地調配好水泥漿液。水泥采用強度等級為32. 5的普通硅酸鹽水泥，要求新鮮無結塊。一般泥漿水灰比為I :1 I :1. 5。漿液從配制好到開始注漿使用不宜超過I小時，使用時濾去硬塊、砂石等，以免堵塞管路。6、將鉆桿提出，向鉆孔中下放高壓射漿管，射漿管下放到鉆孔孔底。將射漿管通過泥漿泵和高壓管路與調配好的水泥漿液連通。7、通過射漿管向鉆孔內噴射高壓水泥漿液，水泥漿液應在噴注前一小時內攪拌，在插入射漿管前先檢查高壓水噴射情況，各處密封圈是否封閉，并作高壓射水試驗，合格后方可噴射漿液，高壓水泥漿或高壓水的壓力應大于20MPa。當射漿口達到設計高程噴注開始時先送高壓水，再送漿液和壓縮空氣，在底部先變轉動射漿管邊噴射lmin，噴射注漿參數達到規定值后邊旋轉邊提升，以防射漿管扭斷，提升速度為20cm/min。中間發生故障時應停止提升和射噴，以防樁體中斷，同時立即進行檢查和排除故障，后開始噴射注漿的孔段要與前段搭接10cm，防止固結體脫節。噴射直到到達軟土地基(3)頂面結束，從而在地基中形成高強度水泥土樁(7)。所述高強度水泥土樁(7)必要時可在原孔位采用冒漿回灌或第二次注衆等措施。高強度水泥土樁(7)直徑在60cm、70cm、80cm、90cm或100cm,樁間距在I. 5m、
I.6m、I. 7m、I. 8m、I. 9m 或 2. Om08、繼續在鉆孔中填入水泥砂漿(6 )，使路堤填土( 2 )中的孔洞被水泥砂漿(6 )填滿至路面層(I)底面。水泥砂漿(6)凝固后，在路堤填土(2)形成了小直徑的微型樁，同樣起到了加固路堤填土( 6 )，減小路堤填土( 6 )壓縮量的作用。9、繼續用浙青面層(5)材料填滿路面層(I)范圍內的鉆孔。一般高速公路浙青面層(5)厚度在20cm左右，用浙青面層(5)填充鉆孔頂面，較好的與柔性路面結合，保證了行車的舒適性。10、待第一分區施工完畢后，將施工圍擋拆除，這是第一分區就可以繼續通車。接著并分別在其他分區設置施工圍擋，重復步驟:Γ7，直到整個道路完成施工。
本發明的保護范圍并不 以具體實施方式
為限，而是由權利要求加以限定。
權利要求
1.現役高等級公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法，包括以下步驟 (1)將待加固路段進行分區； (2)將一分區進行施工圍擋，作為施工區域，其余分區繼續通車； 其特征在于還包括以下技術步驟 (3)在施工區域布置鉆孔位置，鉆孔分布可布置呈梅花形或方形，最邊緣的鉆孔靠近路面邊緣； (4)在所布置的鉆孔位置進行鉆孔，鉆孔依次穿透路面層、基層、路堤填土和軟弱土層，一直達到設計樁長深度，在沉降計算滿足要求的基礎上，也可不穿透軟土層； (5)鉆孔的同時，在施工場地調配好水泥漿液，水泥采用強度等級為32.5的普通硅酸鹽水泥，要求新鮮無結塊，泥漿水灰比為I :1 I :1. 5 ;漿液從配制好到開始注漿使用不宜超過I小時，使用時濾去硬塊、砂石等，以免堵塞管路； (6)將鉆桿提出，向鉆孔中下放高壓射漿管，射漿管下放到鉆孔孔底，將射漿管通過泥漿泵和高壓管路與調配好的水泥漿液連通； (7)通過射漿管向鉆孔內噴射高壓水泥漿液，邊旋轉邊上拔，直到到達軟土層頂面停止射漿，拔出射漿管，從而在地基中形成高強水泥土樁；射漿時，可通過調整射漿壓力和射漿時間形成變直徑樁； (8)繼續在鉆孔中填入水泥砂漿，使路堤填土中的孔洞被砂漿填滿至路面結構層底面； (9)用浙青面層材料填滿路面結構層范圍內的鉆孔； (10)待第一分區施工完畢后，將施工圍擋拆除，并分別在其他分區設置施工圍擋，重復步驟(3) (9)，直到整個道路完成施工。
2.根據權利要求I所述的現役高等級公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法，其技術特征在于鉆孔的直徑在8到IOcm,樁直徑在60cnTl00cm。
3.根據權利要求I所述的現役高等級公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法，其技術特征在于高強水泥土樁在加固深度內直徑可變，可形成T形樁、擴底形樁、多段變徑樁的樁型。
全文摘要
本發明公開了現役高等級公路軟土地基沉降控制樁基支托再加固方法，包括以下技術步驟將待加固路段進行分區；將第一個分區進行施工圍擋；布置鉆孔位置；進行鉆孔到設計深度；通過射漿管向鉆孔內噴射高壓水泥漿液，邊旋轉邊上拔，直到到達軟土層頂面，形成直徑可變的高強度水泥土樁；在鉆孔中填入水泥砂漿，使路堤填土中的孔洞被砂漿填滿至路面結構層底面；用瀝青面層材料填滿路面結構層范圍內的鉆孔；重復步驟上述步驟，直到整個道路完成施工。本發明施工時可正常通車；鉆孔對路面結構層損傷較小；樁體起到了支托路堤重量的作用，大大減小了路基的工后沉降。本發明施工工序簡明，操作方便、經濟高效、實施效果好。
文檔編號E01C3/04GK102926303SQ20121047618
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者李平, 丁選明, 劉漢龍, 孔綱強 申請人:河海大學, 南京河海科技有限公司