一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法与流程

本发明属于岩土工程领域，具体涉及一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法。

背景技术：

固化剂含有多种无机化合物，与普通的波特兰水泥相比，其粒径很细，它能渗入普通的波特兰水泥所不能渗入的细小孔隙，裹住比砂小的土料。固化剂固化土的本质是与土颗粒之间发生物理化学反应,改善土颗粒之间的接触面,强化土颗粒间的连结结构，由表及里的使被固结土产生增强作用,形成不可逆反应的具有高强度、高耐水、体积稳定性和高耐久性能的固化土。

已有研究表明加固的淤泥明显发生细颗粒聚集粗化现象，固结土的渗透系数由（3.8～11.1）×10^-8cm/s提高到（0.99～3.23）×10^-4cm/s，说明固结淤泥脱水较快，强度提高明显。因此，固化剂处理软土路基具有成本低、节能环保、抗压强度高、水稳定性好、施工易掌握、使用性能好、使用寿命长、适用范围广、承载能力高、能源消耗少等优势。

目前已有的研究仅针对于固化剂的材料本身，或者固化剂的施工方法，对于固化剂处理软土路基的设计方法等方面仍鲜有研究。现有技术中的固化剂大多用于处理软土路基的表层，处理后在软土路基的表层形成固结的板体；这种板体无法对其下方的软土形成横向约束，故现有技术中固化剂的加固形成的板体稳定性非常有限且经济性未达到最优化。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法，该结构稳定协调方法通过不同上部载荷设置变厚度固化板体并在固化板体下方设置纵、横交错的齿墙对软土形成横向约束，有效地提高了固化剂板体的强度以及固化剂处理软土路基的稳定性。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法，适用于淤泥、淤泥质土等软土；所述结构稳定协调方法包括：在软土中混入固化剂，形成固化板体；在所述固化板体下方的部分所述软土中混入固化剂，形成纵横交错的若干条齿墙；所述齿墙的顶部与所述固化板体的下表面连接，形成整体的软土路基约束结构。

所述固化板体采用变厚度结构，在不同厚度的所述固化板体的结合处设置齿墙。

所述齿墙包括横向加固齿墙、纵向加固齿墙以及软土约束齿墙；将所述横向加固齿墙以及所述纵向加固齿墙设置在所述固化板体中部的下方；将所述软土约束齿墙设置在所述固化板体的边缘位置。

所述横向加固齿墙的竖向高度为1m至3m，所述横向加固齿墙的厚度为其竖向高度的50%至100%。

所述纵向加固齿墙的竖向高度为1m至3m，所述纵向加固齿墙的厚度为其竖向高度的50%至100%。

所述软土约束齿墙的竖向高度为所述固化板体厚度的1~5倍且大于2m，所述软土约束齿墙的厚度为其竖向高度的30%至100%。

所述横向加固齿墙之间的间距为10m至45m；所述纵向加固齿墙之间的间距为10m至45m，所述固化板体厚度变化处设置一道纵向加固齿墙。

所述软土约束齿墙与所述纵向加固齿墙之间的距离为10m至30m。

在混入所述固化剂的过程中，使用喷粉桩机将所述固化剂喷入软土路基中，所述齿墙与所述固化板体一体成型、无缝连接。

本发明的优点是，通过协调固化板体厚度、加固齿墙的数量及尺寸、约束齿墙的尺寸，以最经济的方式实现固化剂处理软土路基的结构强度及结构稳定性的要求。将固化剂与软土混合形成的齿墙与固化板体可以对软土形成横向约束，避免水分和软土从固化板体的边缘挤出造成路基沉降。

附图说明

图1为本发明中软土路基的横截面图；

图2为本发明中齿墙的平面布置示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-2，图中标记1-3分别为：软土1、固化板体2、齿墙3、横向加固齿墙3a、纵向加固齿墙3b、软土约束齿墙墙3c。

实施例1：如图1所示，本实施例具体涉及一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法，适用于淤泥、淤泥质土等软土；该方法具体包括以步骤：在软土1的表层混入固化剂，形成固化板体2，固化板体2作为路基用于承载路面结构层；在固化板体2下方的部分软土1中混入固化剂，形成纵横交错的若干条齿墙3；齿墙3的顶部与固化板体2的下表面连接，形成整体的软土路基约束结构；软土1主要由淤泥构成，齿墙3可以对软土1形成约束，防止软土1中的淤泥和水从从固化板体2的边缘挤出，限制淤泥流动。

如图1所示，道路中各个区域通常包括机动车道以及人行道，人行道承受的道面载荷远远小于机动车道；为了节省成本，固化板体2可采用变厚度结构，在载荷较大的区域（机动车道）使用厚度较大的固化板体2，在载荷较小的区域（人行道）使用厚度较薄的固化板体2；在不同厚度的固化板体2的结合处设置齿墙3；齿墙3可以有效提高增加固化板体2刚度以及完整性；此外，采用可变厚度的固化板体2还可有效节省固化剂，降低路基处理的造价。

如图1、2所示，本实施例中齿墙3按照位置不同分为三类：横向加固齿墙3a、纵向加固齿墙3b以及软土约束齿墙墙3c；路基处理过程中，将横向加固齿墙3a以及纵向加固齿墙3b设置在固化板体2中部的下方，将软土约束齿墙墙3c设置在固化板体2的边缘位置；横向加固齿墙3a以及纵向加固齿墙3b主要用于提升固化板体2的刚度；软土约束齿墙墙3c主要用于约束软土1中的淤泥。

如图1、2所示，纵向加固齿墙3b以及软土约束齿墙墙3c均沿软土1的延伸方向设置；横向加固齿墙3a的设置方向与纵向加固齿墙3b垂直；横向加固齿墙3a、纵向加固齿墙3b以及软土约束齿墙墙3c构成纵横交织形成四边形网格结构。

如图1所示，本实施例中使用喷粉桩机将固化剂喷入软土1中；混入固化剂后，软土1中的齿墙3与固化板体2构成一体成型且无接缝的结构。

如图1、2所示，本实施例中，横向加固齿墙3a竖向高度为1m至3m，横向加固齿墙3a的厚度为其竖向高度的50%至100%；纵向加固齿墙3b的竖向高度为1m至3m，纵向加固齿墙3b的厚度为其竖向高度的50%至100%；软土约束齿墙墙3c的竖向高度为固化板体2厚度的1~5倍且大于2m，软土约束齿墙墙3c的厚度为其竖向高度的30%至100%；横向加固齿墙3a之间的间距为10m至45m；纵向加固齿墙3b之间的间距为10m至45m；软土约束齿墙墙3c与纵向加固齿墙3b之间的距离为10m至30m；固化板体2厚度变化处设置一道纵向加固齿墙3b。

如图1所示，在确定固化板体2中各个区域的厚度的过程中，不仅需要考虑各个区域的道面载荷，还需参考地质条件、结构层厚度、使用年限等因素；固化板体2的厚度通常为1至5米。

下面结合试验数据说明本实施例应用在道路结构时道路沉降的规律和效果。如图1、2所示，本实施例中以宽度为40m的道路为例，在固化板体2的上方设置路面结构层，通过对比齿墙3采用不同参数时路面结构层的沉降高度展示本实施例的技术效果；本实施例中软土1的淤泥、淤泥与固化剂混合后的固化土（包括固化板体2和齿墙3）以及路面结构层的参数如表-1所示。

试验1：齿墙3的间距对淤泥侧胀变形的影响

本试验中固化板2的厚度为2m，软土约束齿墙墙3c的宽度为1m,固化板2的宽度为40m，路面结构层的载荷为25kpa。齿墙3的布置方式采用两种形式：（1）仅布置两条软土约束齿墙墙3c，软土约束齿墙墙3c的间距为40m；（2）在两条软土约束齿墙墙3c之间布置一条纵向加固齿墙3b，软土约束齿墙墙3c与纵向加固齿墙3b之间的间距为20m。通过测量可知，布置方式（2）的淤泥侧胀变形比布置方式（1）的淤泥侧胀变形小58%，说明齿墙3的间距为越小，淤泥侧胀变形约束越明显。

试验2：齿墙3的竖向高度对沉降的影响

本试验中固化板2的厚度为2m，齿墙3的宽度为1m，路面结构层的载荷为25kpa，齿墙3的竖向高度为0.5m、0.8m、1m、2m、3m、4m时，路面结构层的最大沉降分别为19.2mm、18.4mm、16.7mm、16.3mm、16.2mm以及16.1mm。在测量过程中发现，最大沉降高度发生在路面中部，最小沉降发生在齿墙3的附近；齿墙3的竖向高度从2m增加至4m的过程中，路面结构层的沉降基本保持不变；各局部的沉降与该部位和齿墙3之间的距离负相关；试验2表明，齿墙3的竖向高度不宜过大，齿墙3的竖向高度以1m至3m为宜。

试验3：齿墙3的间距对沉降的影响

本试验中，固化板2的厚度为2m，齿墙3的竖向高度均为3m；固化板2的宽度为40m，路面结构层的载荷为25kpa。齿墙3的布置方式采用两种形式：（1）仅布置两条软土约束齿墙墙3c，软土约束齿墙墙3c的间距为40m；（2）在两条软土约束齿墙墙3c之间布置一条纵向加固齿墙3b，软土约束齿墙墙3c与纵向加固齿墙3b之间的间距为20m。通过测量可知，对于布置方式（1），路面结构层的最大沉降发生在路面中部，最大沉降高度为16.3mm；对于布置方式（2），路面结构层的最大沉降发生在齿墙3之间的位置，最大沉降高度为12.0mm；通过对比可知，布置方式（2）的最大沉降高度比布置方式（1）减小26.4%。通过精细测量可知，固化板2下方的淤泥在压力作用下会向侧边发生横向变形；齿墙3可以对淤泥起到约束作用，进而减小路面结构层的沉降。

通过试验1至3可知，齿墙3的竖向高度以1m至3m、齿墙3的间距小于40时，板体2与齿墙3的组合可以有效地减小路面结构层的沉降

本实施例的有益技术效果为：将固化剂与淤泥混合形成的齿墙与固化板体可以对淤泥形成横向约束，避免水分和淤泥从固化板体的边缘挤出造成路基沉降。