一种高聚物注浆补强防沉降高路堤拓宽路基的制作方法

本发明涉及公路拓宽改造中的路堤拓宽，更具体地说是一种高聚物注浆补强防沉降拓宽路基。

背景技术：

随着国民经济的持续快速发展，我国的公路运输需求数量逐年增大，一些现有公路的交通流量已经达到饱和，亟需对其进行加宽改造以提高其通行能力，进而适应现代经济的快速发展需要。

路基拓宽是对既有公路扩容扩建的主要方式。由于新、老路基之间的差异和相互作用，路基拓宽引起的道路病害以及路面整体性能下降在实际工程中颇为常见，严重影响了行车安全和舒适性。现有技术中，路堤拓宽存在的主要问题包括：

1、差异沉降：在旧路堤自重载荷作用下，旧路堤下的地基经过多年的固结变形沉降已基本结束，而新加宽侧地基则不然。不同高度旧路基上填筑不同高度的土层时，将出现新旧路基下地基的不均匀沉降及其引发的路面纵向开裂的现象。

2、新旧路堤结合处破坏滑移：在目前的工程实践中，为了增强新旧路基之间的连接、减小差异沉降，常用的方法是将原有路基的边坡开挖台阶、铺设土工格栅或用轻质填料填筑加宽区域路基等措施。开挖台阶或者开挖台阶后在新旧路基衔接处的台阶上铺设土工格栅，利用土工格栅的加筋作用，可以一定程度上增强新旧路基之间的连接，减小新旧路基之间的差异沉降。但是开挖台阶过后会形成潜在的滑动面，可能造成加宽部分路基横向滑移；

3、边坡滑塌：新路堤填筑完成后，对于边坡较高或者坡度较大的，边坡防护措施不得当即易产生边坡滑塌。

技术实现要素：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种高聚物注浆补强防沉降高路堤拓宽路基，以便能够有效增强新旧路堤之间的横向联系，控制新旧路堤的差异沉降；使新旧路堤结合处更加稳固，不易滑塌。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明高聚物注浆补强防沉降高路堤拓宽路基的结构特点是：

设置土工管网，是由PVC管构成的呈阵列排布的矩形网格，矩形网格中的PVC管相互连通；在所述土工管网中分别设置有向上凸伸的注浆孔和排气孔，以及向下凸伸的过浆孔；

所述土工管网铺设在填土层中形成填土层土工管网，高聚物浆料通过所述注浆孔向填土层土工管网中注浆形成填土层注浆土工管网，所述高聚物浆料也通过所述过浆孔向成形在填土层中的竖向柱孔中注浆形成竖向加固柱；

设置旧路基与新路基的交界面为台阶交界面，所述填土层按台阶交界面中相应一层台阶的高度分层填筑压实，形成各填土分层，土工管网铺设在每一层填土分层的顶面并延伸在相应一层台阶顶面形成层间土工管网；针对层间土工管网以高聚物浆料通过注浆形成层间注浆土工管网，以及形成竖向层间加固柱，所述竖向层间加固柱分布在台阶面中和填土分层中；

将所述土工管网铺设在边坡上形成边坡土工管网，针对边坡土工管网以高聚物浆料通过注浆形成边坡注浆土工管网，以及形成与边坡面垂直的边坡加固桩。

本发明高聚物注浆补强防沉降高路堤拓宽路基的结构特点也在于：

所述层间土工管网中矩形网格的边长l₁为0.4m～0.6m，PVC管的直径D₁为18～22mm；

所述边坡土工管网中矩形网格的边长l₂为，PVC管的直径D₂为：其中，α为边坡的角度；

所述竖向层间加固柱在台阶中有两排，在填土分层中有3～5排，相邻竖向层间加固柱的间距为0.4m～0.6m，各竖向层间加固柱(3d)的直径为16～20mm，距离边坡最近的一排竖向层间加固柱的长度为(2.4～2.6)×h，其它各排竖向层间加固柱的长度为(1.4～1.6)×h，h为相应一层台阶面的高度；

所述边坡加固柱的分布是：由路堤的坡脚自下而上设置多排边坡加固柱，最低一排边坡加固柱的柱顶距离边坡底边的距离为l₂，相邻两排边坡加固柱的柱顶之间的间距亦为l₂，边坡加固柱的直径为16～20mm，第j行边坡加固柱的长度d_j为：

当j＝1～3时，d_j＝1.4jl₂tanα；

当j大于3，d_j＝d₃，j为自然数；

所述台阶交界面中台阶的高度为0.8m～1.0m，台阶的宽度为2m～2.5m。

本发明高聚物注浆补强防沉降高路堤拓宽路基的结构特点也在于：所述土工管网是以PVC为材质的整体成型管网，在所述土工管网中分布有隔板，利用所述隔板将土工管网划分为相互独立的各区域，每一区域中至少包含有一注浆孔、均匀分布的多个排气孔，以及按设定位置分布的多个过浆孔；在所述填土层土工管网的矩形网格中设置有土工格栅，以所述土工格栅在矩形网格中作为加强联系；所述过浆孔和注浆孔设置在所述土工管网的矩形网格的结点位置上。

本发明高聚物注浆补强防沉降高路堤拓宽路基的结构特点也在于：所述相互独立的各区域中的高聚物注浆料的体积用量Q为：Q＝V×b/a，其中：

a为高聚物注浆料的膨胀倍率，a＝5～25；b为过量注浆系数，b＝1.05～1.10；

V为相应区域的注浆容量。

与现有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明在注浆结束后，高聚物注浆材料迅速发生膨胀反应，向四周扩散直到填满土工管网及柱孔，利用注浆土工管网及加固柱有效增强新旧路堤之间的横向联系，并有效控制新旧路堤的差异沉降。

2、本发明在注浆结束后，高聚物注浆材料在土工管网及柱孔中膨胀扩散并形成强度，使填土层、土工管网与斜坡交界面或台阶交界面形成相结合的整体，有效加固了潜在滑动面，使新旧路基结合处更加稳固，不易滑塌。

3、本发明在地基、土工管网以及边坡之间通过加固桩相结合，在路堤中形成纵横交错的立体管网结构，实现了有效的边坡防护。

4、本发明中高聚物材料同时填满了柱孔周围的土体孔隙，稳固新路基、补强旧路基。

5、本发明中土工管网为一体成型，施工过程快捷、便利。

附图说明

图1为本发明应用在矮路堤中的路堤拓宽结构示意图；

图2为本发明应用在一般路堤或高路堤中的路堤拓宽结构示意图；

图3为本发明中铺设于填土层表面的土工管网平面结构示意图；

图4为本发明中铺设于边坡上的土工管网平面结构示意图；

图5为图3中A-A视图；

图6为图3中B-B视图；

图中标号：1填土层，2土工管网，2a填土层注浆土工管网，2b层间注浆土工管网，2c边坡注浆土工管网，3a竖向填土层加固柱，3b竖向路肩加固柱，3c边坡加固柱，3d竖向层间加固柱，4a斜坡交界面，4b台阶交界面，5为PVC管，6过浆孔，7注浆孔，8排气孔，9隔板，10土工格栅，11卡钉。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明高聚物注浆补强防沉降拓宽路基的结构形式是：

设置土工管网2，是由PVC管5构成的呈阵列排布的矩形网格，矩形网格中的PVC管5相互连通；在土工管网2中分别设置有向上凸伸的注浆孔7和排气孔8，以及向下凸伸的过浆孔6。

将土工管网2铺设在填土层1中形成填土层土工管网，高聚物浆料通过注浆孔7向填土层土工管网中注浆形成填土层注浆土工管网2a，高聚物浆料也通过过浆孔6向成形在填土层1中的竖向柱孔中注浆形成竖向加固柱。

参见图3、图4、图5和图6，土工管网2是以PVC为材质的整体成型管网，在土工管网2中分布有隔板9，利用隔板9将土工管网2划分为相互独立的各区域，每一区域中至少包含有一注浆孔7、均匀分布的多个排气孔8，以及按设定位置分布的多个过浆孔6；在填土层土工管网的矩形网格中设置有土工格栅10，土工格栅1与PVC管5一体成型，以土工格栅10在矩形网格中作为加强联系；过浆孔6和注浆孔7设置在土工管网2的矩形网格的结点位置上。

具体实施中，相互独立的各区域中的高聚物注浆料的体积用量Q为：Q＝V×b/a，其中：a为高聚物注浆料的膨胀倍率，a＝5～25；b为过量注浆系数，b＝1.05～1.10；V为相应区域的注浆容量。

实施例1：

本实施例高聚物注浆补强防沉降拓宽路基是针对矮路堤进行实施，矮路堤是指路堤高度不大于1.5m的路堤。

如图1所示，针对矮路堤，设置旧路基与新路基的交界面为斜坡交界面4a，填土层1按路堤高度分层填筑压实，土工管网铺设在填土层1的顶面；针对土工管网以高聚物浆料通过注浆形成填土层注浆土工管网2a，以及形成贯穿斜坡交界面4a并延伸到地基中的竖向填土层加固柱3a；土工管网向旧路基上延伸有路肩土工管网，针对路肩土工管网以高聚物浆料通过注浆形成路肩注浆土工管网，以及形成深入在路肩中的竖向路肩加固柱3b。

本实施例中相应的结构设置也包括：

填土层土工管网中矩形网格的边长为0.4m～0.6m，PVC管的直径为18～22mm。

在包括竖向填土层加固柱3a和竖向路肩加固柱3b的各加固柱中，相邻加固柱的间距为0.4m～0.6m、各加固柱的直径为16～20mm，竖向路肩加固柱3b的长度为0.6～0.8×H，竖向填土层加固柱3a的长度为1.2～1.4×H，H为路堤高度。

本实施例中高聚物注浆补强防沉降拓宽路基针对矮路堤的施工方法是按如下步骤进行施工：

步骤1：针对旧路基由上而下进行开挖，形成斜坡面，针对旧路基由上而下清理斜坡面，清除杂草与碎石；将填土层1进行分层，逐层进行填筑，并利用振动压实机逐层压实，直至完成填土层1的填筑压实，并形成斜坡交界面4a；

步骤2：在旧路基的路肩上，以及在填土层1的表面分别钻取竖向柱孔；

步骤3：在路肩上以及在填土层1的表面铺设填土层土工管网，并将填土层土工管网中的过浆孔6与对应位置上的竖向柱孔一一对接，利用卡钉11对填土层土工管网进行定位；

步骤4：自旧路基一侧起，并依次朝向新路基一侧，将高聚物浆料通过注浆孔向填土层土工管网中进行注浆，并通过过浆孔向竖向柱孔中注浆，分别形成填土层注浆土工管网2a、竖向填土层加固柱3a以及竖向路肩加固柱3b，完成高聚物注浆补强防沉降拓宽路基的施工。

实施例2：

本实施例中高聚物注浆补强防沉降拓宽路基是针对一般路堤或高路堤，一般路堤是指路堤高度在1.5m至18m之间的路堤，高路堤是指路堤高度不小于18m的路堤。

如图2所示，针对一般路堤或高路堤：设置旧路基与新路基的交界面为台阶交界面4b，填土层1按台阶交界面4b中相应一层台阶的高度分层填筑压实，形成各填土分层，土工管网铺设在每一层填土分层的顶面并延伸在相应一层台阶顶面形成层间土工管网；针对层间土工管网以高聚物浆料通过注浆形成层间注浆土工管网2b，以及形成竖向层间加固柱3d，竖向层间加固柱3d分布在台阶面中和填土分层中。

将土工管网铺设在边坡上形成边坡土工管网，针对边坡土工管网以高聚物浆料通过注浆形成边坡注浆土工管网2c，以及形成与边坡面垂直的边坡加固桩3c。

本实施例中相应的结构设置也包括：

层间土工管网中矩形网格的边长l₁为0.4m～0.6m，PVC管的直径D₁为18～22mm。

边坡土工管网中矩形网格的边长l₂为，PVC管的直径D₂为：其中，α为边坡的角度。

竖向层间加固柱3d在台阶中有两排，在填土分层中有3～5排，相邻竖向层间加固柱3d的间距为0.4m～0.6m，各竖向层间加固柱3d的直径为16～20mm，距离边坡最近的一排竖向层间加固柱的长度为2.4～2.6×h，其它各排竖向层间加固柱的长度为1.4～1.6×h，h为相应一层台阶面的高度。

边坡加固柱3c的分布是：由路堤的坡脚自下而上设置多排边坡加固柱，最低一排边坡加固柱的柱顶距离边坡底边的距离为l₂，相邻两排边坡加固柱的柱顶之间的间距亦为l₂，边坡加固柱的直径为16～20mm，第j行边坡加固柱的长度d_j为：

当j＝1～3时，d_j＝1.4jl₂tanα；

当j大于3，d_j＝d₃，j为自然数；

台阶交界面4b中台阶的高度为0.8m～1.0m，台阶的宽度为2m～2.5m。

本实施例中高聚物注浆补强防沉降拓宽路基针对一般路堤和高路堤的施工方法按如下步骤进行施工：

步骤1：针对旧路基由上而下进行开挖，形成台阶交界面4b；与台阶交界面4b相接，并按单层台阶面的高度分层填筑压实形成填土分层；

步骤2：在填土分层的表面以及在相应一层的台阶面上分别钻取竖向柱孔；

步骤3：在填土分层的表面以及在相应一层的台阶面上铺设层间土工管网，并将层间土工管网中的过浆孔6与对应位置上的竖向柱孔一一对接，利用卡钉11对层间土工管网进行定位，并在已经铺设的层间土工管网上填筑一层40mm～50mm厚的路堤土，保持土工管网中的注浆孔7和排气孔8为向上凸伸且为通畅；

步骤4：按先台阶面后填土分层的顺序，将高聚物浆料依次通过注浆孔向层间土工管网中进行注浆，并通过过浆孔向竖向柱孔中注浆，分别形成层间注浆土工管网2b和各竖向层间加固柱3d，完成单层补强结构的施工；i

步骤5：自下而上，按每层台阶面的高度进行分层，逐一施工各单层补强结构，直至填土层1全部填筑压实；

步骤6：在边坡上铺设边坡土工管网，使边坡土工管网中的过浆孔6与对应位置上的斜向柱孔一一对接，利用卡钉11对边坡土工管网进行定位；将高聚物浆料通过注浆孔向边坡土工管网中进行注浆，并通过过浆孔向斜向柱孔中注浆，形成由边坡注浆土工管网2c和边坡加固柱3c构成的边坡防护结构，完成高聚物注浆补强防沉降拓宽路基的施工。

本实施例中是以步骤1到步骤5完成填土层的施工；然后按步骤6完成边坡施工；若是路堤高度达到8m，按1.0～1.5m的台阶高度，其台阶面要达到5～8级，因此，在每完成5～6层填土层的施工后，进行一次边坡注浆防护，这样可以保证路堤边坡的稳定，确保施工安全。