一种多层道路软土路基不均匀沉降的控制方法与流程

本发明属于施工方法领域，具体涉及一种多层道路软土路基不均匀沉降的控制方法。

背景技术：

现有多层公路或公路铁路混合的道路结构中，底层软土路基不均匀沉降问题较为突出。当底层公路具有多幅车道时，上层公路或铁路立柱侧的一幅车道通常会产生与其他车道不同的沉降：该侧车道由于立柱底部的加固作用沉降较小，而其他车道在软土地基上沉降较大。该种情况下，底层公路立柱侧的车道路面经常导致纵向跳车、横向积水，甚至行车事故，而且这幅车道由于存在较大的倾斜幅度，行车难度较大，导致车道几乎没有实用性。如何经济解决沿海山多地少、宕渣丰富地方新建多层公路铁路软土路基受力变形状态整体性控制问题，避免底层公路一幅车道路面纵向跳车横向积水病害反复出现，是一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有多层道路立柱侧底层公路一幅车道土石混合填筑软土路基不均匀沉降问题，并提供一种多层道路软土路基不均匀沉降的控制方法。

本发明解决该问题所采用的整体思路是在底层公路下方进行整体性加固，提高路基受力变形状态的整体性，防止在路面横向出现不均匀沉降的情况。所采用的具体技术方案如下：

多层道路软土路基不均匀沉降的控制方法为向两侧立柱之间的底层公路下方的软土层中打入若干排基桩，并在基桩顶部和路面之间增设加强层。

作为优选，所述的加强层为钢筋混凝土板。

作为优选，所述的加强层为钢筋混凝土框格，其施工方法为：

1)在基桩顶部浇筑钢筋混凝土框架，钢筋混凝土框架中具有呈矩形阵列排布的框格；

2)在钢筋混凝土框架上面铺设一层土工格栅；

3)在每个框格上方的土工格栅上固定一个呈球缺形状的弹性引导土拱垫层，且弹性引导土拱垫层的底面外沿支承于框格梁上；

4)在土工格栅和弹性引导土拱垫层上面铺筑级配碎石；

5)分层填筑宕渣路基至设计高度。

该框架和土拱垫层核心是利用土拱垫层的作用，将路基的土压力引导至框格梁上，避免直接作用于软土硬壳层上，防止路基产生不均匀沉降。经过试验发现：通过设置球缺形且具有一定弹性的土拱引导垫层(图6)，垫层上方的路基块体或颗粒有下沉趋势但又遇到垫层阻碍，垫层周边路基会产生对上部路基块体或颗粒的支持力，自然形成土拱。而弹性引导土拱垫层的底面外沿支承于框格梁上，因此土拱上部荷载转移给框格梁承担。钢筋混凝土框架中的每一个框格均承担了转移的荷载，因此钢筋混凝土框架将作为一个整体，承担路基上方填筑的宕渣的重量。由此，路基受力变形状态便具有了整体性，避免了因不均匀沉降所导致的路面纵向横向开裂病害问题。

该钢筋混凝土框格的施工中，可具体采用如下优选方式。

作为进一步的优选，所述的所述的弹性引导土拱垫层与框格的中心位于同一垂线上，且弹性引导土拱垫层的底面圆与框格的四条梁中心线相切，即底面圆的边界至少覆盖梁的中心线。该状态下，相邻的弹性引导土拱垫层也彼此外切。当转移荷载时，可以形成一个完全的整体，彼此之间相互支持，将上方的压力整体性转移至钢筋混凝土框架上，提高其稳定性。

作为进一步的优选，所述的钢筋混凝土框架浇筑方法为：整理平整地基，按照设计平面布置开挖与钢筋混凝土框架布置形状相同的土槽，在土槽中现浇钢筋混凝土框架，并进行养护。该方法能够节省造价，且施工方便。

作为进一步的优选，所述的钢筋混凝土框架中每个框格顶点下部均支承有基桩，相邻的框格的共同顶点处共用同一根桩。由此能够提高钢筋混凝土框架整体受力的稳定性，进一步防止不均匀沉降。

作为进一步的优选，所述的弹性引导土拱垫层材料为硬质泡沫材料，具有一定的硬度，但随着压力增大又能呈现一定的弹性形变。

针对基桩而言，作为优选，当底层公路下方的软土层厚度为15m～20m时，所述的基桩采用水泥搅拌桩；软土层厚度大于20m时，所述的基桩采用预应力管桩，但靠近两侧立柱的基桩仍然采用水泥搅拌桩。

作为优选，所述的水泥搅拌桩长度范围0.0～8.0m，平面布置为2.0×2.0m。当软土硬壳层足够厚的时候，可以不设置桩，即所述的水泥搅拌桩的长度为0m，钢筋混凝土框架直接设置于软土地基的硬壳层上。由此，可以进一步减少造价投资。所述的预应力管桩长度范围20.0～30.0m，平面布置为2.0×2.0m。

本发明通过在路面的两侧立柱之间的路面下方设置基桩和加强层，使其横向不会产生不均匀沉降，由此解决了底层公路立柱侧的车道路面经常导致纵向跳车、横向积水、甚至行车事故。进一步的，采用框架和弹性引导土拱垫层等措施，共同形成了一个承载上方重量的整体结构，能够控制新建土石混合填筑的宕渣路基受力变形状态整体性，防止因不均匀沉降导致路面出现开裂。

附图说明

图1为本发明双层道路结构及不均匀沉降控制结构示意图；

图2为底层公路软土路基处理平面布置图；

图3为底层公路软土路基处理立面图；

图4为本发明中钢筋混凝土框格的平面布置图；

图5为本发明中钢筋混凝土框格的纵断面示意图；

图6为本发明的弹性引导土拱垫层示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，为一种常见的双层道路结构，其上层为铁路，下层为公路，公路路基下方为软土层。公路路面上支承有多条立柱。由于立柱基础的存在，一般立柱周边的路面不会出现沉降，但两侧立柱之间的其他路面则会因为软土路基的原因出现沉降。由此导致路面横向出现高度差，不仅会出现路面积水的问题，更为严重的是，当车辆行驶在最侧边的路幅时，由于两侧车轮所处的高度不同，导致整车处于不平衡状态，甚至出现纵向跳车，影响驾驶安全性。因此，在实际使用时，该侧的路幅通常利用率很低，实用性较差。

针对该路面，采用了本发明的多层道路软土路基不均匀沉降的控制方法进行改造，其基本工法为：向两侧立柱之间的底层公路下方的软土层中打入若干排基桩，形成桩基础。然后在基桩顶部和路面之间增设加强层。加强层需要沿路面铺设，两侧需靠近立柱，使整个路面下方均具有支撑结构，提高整个路面的受力形变整体性。

一般情况下，软土层厚度15m～20m时，采用水泥搅拌桩处理，软土层厚度大于20m时，可采用预应力管桩处理，但临近桥墩处则推荐采用水泥搅拌桩处理。根据软土特性和规范要求，设置水泥搅拌桩，长度范围0.0～8.0m，平面布置2.0×2.0m；或设置预应力管桩，长度范围20.0～30.0m，平面布置2.0×2.0m。

加强层可以采用钢筋混凝土板，整理平整地基，设置20cm厚钢筋混凝土板(如图2和3所示)，并养护24天。

但本发明中还提供了另一种实现方式，即钢筋混凝土框格。此处以水泥搅拌基桩为例，钢筋混凝土框格施工方法为：

(1)根据软土特性和规范要求，设置水泥搅拌桩，长度范围0.0～8.0m，平面布置呈2.0×2.0m矩形阵列。

(2)根据路基高度和相关规范要求，整理平整地基，按照公路的平面布置要求，沿路基延伸方向开挖具有呈矩形阵列排布的框格的土槽，土槽深20cm、宽50cm，在土槽中现浇高20cm、宽50cm的框格梁，钢筋混凝土框架中框格尺寸为2.0×2.0m。最终形成每段长20m的钢筋混凝土框架，并养护24天。框格与水泥搅拌桩对应，每个框格顶点下部均打设有水泥搅拌桩。

(3)在钢筋混凝土框架上面铺设一层土工格栅；

(4)在每个框格上方的土工格栅上放置一个呈球缺形状的弹性引导土拱垫层，并与土工栅格进行固定。本实施例中，如图6所示，弹性引导土拱垫层底面直径2m，高0.3-0.5m，材料为硬质泡沫材料。弹性引导土拱垫层与框格的中心位于同一垂线上，且弹性引导土拱垫层的底面圆与框格的四条梁中心线相切，使弹性引导土拱垫层的底面外沿支承于框格梁上。

(5)在土工格栅和弹性引导土拱垫层上面铺筑50cm级配碎石；

最后，按照规范要求每50cm一层，分层填筑宕渣路基至设计高度；然后在路基上面铺设路面。

最终形成的钢筋混凝土框格和桩基形式如图4和5所示，由此桩基础上方形成了一个能够整体性承担压力的加强层，控制了不均匀沉降的发生。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。