一种针对山区高填方路基加固的竹材加筋体系及施工方法与流程

本发明涉及一种高填方路基处理施工方法，更具体地，涉及一种针对山区高填方路基加固的竹材加筋体系及施工方法。

背景技术：

随着我国高速公路的建设逐渐向西部山区迈进，很多路基的构建需要在原斜坡上填筑岩土体材料并压实而成。由于路基的一侧为原状斜坡，另一侧为其它岩土体材料，这样在填筑段和原状斜坡间就存在一个天然的交界面，由于交界面两侧岩土体材料构成、物理力学性质、密实度等方面的差异，尤其在存在雨水或地下水影响的条件下，交界面两侧极易产生滑移或不均匀沉降；同时，这种高填路基对于相同或不同填筑材料均采用分层填筑、压实的施工工艺，这种工艺易出现分层交界面处碾压不均、上下层密实度不一致、整个路堤难以形成一个稳定整体等问题。

交界面两侧发生相对滑动、不均匀沉降、密实度不一致等问题容易导致路基损坏、破坏，严重的会进一步导致路面开裂，因此，填筑材料与原状斜坡间、不同填筑材料间、分层填筑面间的“交界面”问题是高填方路基工程施工中存在的重要问题之一。

目前，高填方路堤工程普遍采用的是开挖台阶、分层填筑、铺设土工格栅的施工方法，主要存在四个方面的问题：

(1)开挖台阶的填筑方式，交界面处易发生滑移、不均匀沉降等问题。

(2)分层填筑的方式上下层交界面处易出现碾压不均、密实度不一致等问题。

(3)使用土工格栅加筋时，土工格栅一部分位于原斜坡面上，一部分位于填筑材料上，后期碾压时易使土工格栅在结构中呈现“拱”状，对路基稳定极为不利。

(4)土工格栅为化学合成材料，这种材料长时间覆埋于土壤之中，对土壤污染十分严重，并且其生产过程需消耗大量能源，并产生大量废渣、废水和废气，与现今工程建设中提倡的节能、环保、可持续发展的设计理念严重不符。

技术实现要素：

本发明针对现有施工方法中，开挖台阶填筑方式交界面处易发生滑移、不均匀沉降，分层填筑方式上下层交界面处易出现碾压不均、密实度不一致；使用土工格栅这种化学合成材料在其生产过程需消耗大量能源，并产生大量废渣、废水和废气的问题。提出一种针对山区高填方路基加固的竹材加筋体系及施工方法，有益效果为节省资源、材料环保、成本较低、施工方便，同时能够满足各项功能要求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种针对山区高填方路基加固的竹材加筋体系及施工方法，包括以下步骤：

(1)：按土质、地形、坡度来对场地进行分级，场地分级可以分为ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ四个级别；

(2)：确定场地加筋方式，场地加筋方式有：ⅰ级场地在原斜坡地面开挖台阶，直接进行路基分层填筑碾压，无需加筋；ⅱ级场地需在ⅰ级场地施工工艺的基础上增加竹材竖向加筋；ⅲ级场地需在ⅰ级场地施工工艺的基础上增加竹材竖向加筋和竹材水平加筋；ⅳ级场地需在ⅰ级场地施工工艺的基础上增加竹材竖向加筋、竹材水平加筋和竹腔注浆。

(3)：竹材加工；竹材加工包括以下流程：

①a型竹筒段的制作；

②b型竹筒段的制作；

③竹筋的制作；

④分别对a型竹筒段、b型竹筒段和条状竹筋进行防虫、防腐、防水处理。

(4)：加筋施工和填筑碾压；加筋施工和填筑碾压包括以下流程：

①：基底处理；

②：坡面台阶开挖；

③：竹筒竖向加筋。在已压实的填筑层上引孔并打入a或b型竹筒段进行竖向加筋，竹筒段入地深度400mm；开挖台阶部位横向延长1000mm范围内竹筒段横向间距为700mm，其余填筑部位竹筒段纵向、横向间距均为1000mm，上下填筑层间利用交叉式的方式布置竹筒段；基底处设置的a或b型竹筒段横向间距为700mm、纵向间距为1000mm；

④：竹筋水平加筋。将竹筋沿横向、纵向平铺在已压实的填筑层上方，将竹筋与a或b型竹筒段利用钢丝固定连接起来，使a或b型竹筒段和竹筋形成矩形竹筋格网；长度不够的条状竹筋可进行相互拼接，拼接部位用钢丝绑牢固，两根条状竹筋的叠合长度不小于100mm；填筑交界面2000mm范围内可适当设置对角竹筋加固；

⑤：竹筒注浆。向b型竹筒腔内压入水泥浆液，并对竹筒腔进行密封处理；原坡体部位和基底部位为密注段，其它填筑路基部位为稀注段；

⑥：路基填筑。对路堤单层进行加筋、填筑、压实，进而逐层向上施工，同种材料每层填筑高度不少于500mm，不同填筑材料间需分层；路基填筑采用横向分段、竖向分层方式从最低处向上逐层施工，同一层采用两边向中间填筑的方式施工；

⑦：平整和碾压。

进一步的，步骤(1)中所述的场地分级方式具体如下：

ⅰ级场地为：(1)土质密实性较好，坡度小于1比5(2)土质密实性较好，坡度大于1比1.5，小于1比2.5(3)松散土、夹碎土石，坡度小于1比5；

ⅱ级场地为：(1)土质密实性较好，坡度大于1比2.5(2)松散土、夹碎土石，坡度大于1比1.5，小于1比2.5(3)风化岩体、松散碎石土，坡度小于1比5；

ⅲ级场地为：(1)松散土、夹碎土石，坡度大于1比2.5(2)风化岩体、松散碎石土，坡度大于1比1.5，小于1比2.5(3)稻田、湖塘等软弱土，较风化破碎岩体、膨胀土，坡度小于1比5；

ⅳ级场地为：(1)风化岩体、松散碎石土，坡度大于1比2.5(2)稻田、湖塘等软弱土，较风化破碎岩体、膨胀土，坡度大于1比1.5，小于1比2.5(3)稻田、湖塘等软弱土，较风化破碎岩体、膨胀土，坡度大于1比2.5。

进一步的，步骤(3)中的竹材加工包括①、②、③具体制作方式为：

①a型竹筒段的制作：选取外径在40mm-60mm范围内的毛竹竹材，将其截为长度为800mm的竹筒段，竹筒段的一端做削尖处理；

②b型竹筒段的制作：选取外径在40mm-60mm范围内的毛竹竹材，将其截为长度为800mm的竹筒段，打通竹筒段竹节，将竹筒段内部做成单向贯通型竹筒腔，竹筒段底部留一节竹节不贯通，留竹节一端做削尖处理，竹筒段底部向上300mm范围内设置孔洞；

③竹筋的制作：将剩余的毛竹竹材制作成宽度15mm-30mm、长度大于50mm的条状竹筋。

进一步的，在步骤(4)中流程①基地处理具体为：路基填筑应首先清除基底草皮、腐殖土等，并且对基底进行适当凿毛处理。

进一步的，在步骤(4)中流程②具体为：坡面台阶开挖。在填筑区段交界面处开挖台阶，台阶横向长度不小于2000mm，竖向高度不大于3000mm，上下两级台阶连续。

进一步的，在步骤(4)中流程⑦具体为：平整和碾压。沿线路纵向进行分层、分段进行压实，即完成新填筑层的施工，继而可从步骤②开始重复循环进行下一层的施工，直到路基顶面。

附图说明

图1为本发明a型竹筒段示意图；

图2为本发明b型竹筒段示意图；

图3为本发明竹材竖向加筋示意图；

图4为本发明竹材竖向和水平加筋平视图；

图5为本发明竹材竖向和水平加筋俯视图；

图6为本发明竹材竖向、水平加筋和竹腔注浆示意图；

其中，1为注浆口；2为竹筒腔；3为注浆孔；4为竹节；5为路基顶；6为填筑碾压层；7为a型竹筒段；8为竹筋；9为水泥浆液；10为基底；11为开挖台阶；12为原坡面线；13为截水沟；14为坡体。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1：

对于ⅰ级工况的路基填筑施工：

步骤①：基底处理。路基填筑应首先清除基底草皮、腐殖土等，并且对基底进行适当凿毛处理。

步骤②：坡面台阶开挖。在填筑区段交界面处开挖台阶，台阶横向长度不小于2000mm，竖向高度不大于3000mm，上下两级台阶连续。

步骤③：路基填筑。对路堤进行分层填筑，同种材料每层填筑高度不少于500mm，不同填筑材料间需分层；路基填筑采用横向分段、竖向分层方式从最低处向上逐层施工，同一层采用两边向中间填筑的方式施工。

步骤④：平整和碾压。将新填筑层进行初平使层面无显著局部凹凸，沿线路纵向进行分层、分段进行压实，即完成新填筑层的施工，继而可从步骤②开始重复循环进行下一层的施工，直到路基顶面高度。

实施例2：

对于ⅱ级工况的路基填筑施工，如图3所示：

步骤①：基底处理。路基填筑应首先清除基底草皮、腐殖土等，并且对基底进行适当凿毛处理。

步骤②：坡面台阶开挖。在填筑区段交界面处开挖台阶，台阶横向长度不小于2000mm，竖向高度不大于3000mm，上下两级台阶连续。

步骤③：竹筒竖向加筋。在已压实的填筑层上引孔并打入a型竹筒段：如图1所示，进行竖向加筋，竹筒段入地深度400mm，引孔深度应略小于400mm，竹筒段一端的削尖处理可方便其打入地层；开挖台阶部位横向延长1000mm范围内竹筒段横向间距为700mm，其余填筑部位竹筒段纵向、横向间距均为1000mm，上下填筑层间利用交叉式的方式布置竹筒段；进一步的，基底处设置的a型竹筒段横向间距为700mm、纵向间距为1000mm。

竹筒的竖向加筋一方面提高了填筑路基的竖向承载力，另一方面使相同材料上下层间、不同材料分层处的交界面不易在碾压或者后期服役时发生滑移，有效防止了交界面处的不均匀沉降、压实度不一致等问题；

步骤④：路基填筑。对路堤单层进行竖向加筋、填筑、压实，进而逐层向上施工，同种材料每层填筑高度不少于500mm，不同填筑材料间需分层；路基填筑采用横向分段、竖向分层方式从最低处向上逐层施工，同一层采用两边向中间填筑的方式施工。

步骤⑤：平整和碾压。将新填筑层进行初平使层面无显著局部凹凸，沿线路纵向进行分层、分段进行压实，即完成新填筑层的施工，继而可从步骤②开始重复循环进行下一层的施工，直到路基顶面高度。

实施例3：

对于ⅲ级工况的路基填筑施工，如图4所示：

步骤①：基底处理。路基填筑应首先清除基底草皮、腐殖土等，并且对基底进行适当凿毛处理。

步骤②：坡面台阶开挖。在填筑区段交界面处开挖台阶，台阶横向长度不小于2000mm，竖向高度不大于3000mm，上下两级台阶连续。

步骤③：竹筒竖向加筋。在已压实的填筑层上引孔并打入a型竹筒段进行竖向加筋，竹筒段入地深度400mm，引孔深度应略小于400mm，竹筒段一端的削尖处理可方便其打入地层；开挖台阶部位横向延长1000mm范围内竹筒段横向间距为700mm，其余填筑部位竹筒段纵向、横向间距均为1000mm，上下填筑层间利用交叉式的方式布置竹筒段；进一步的，基底处设置的a型竹筒段横向间距为700mm、纵向间距为1000mm。

步骤④：竹筋水平加筋。将竹筋沿横向、纵向平铺在已压实的填筑层上方，将竹筋与a型竹筒段利用钢丝固定连接起来，使a型竹筒段和竹筋形成矩形竹筋格网，如图5所示，竹筋格网紧贴已压实的填筑层；长度不够的条状竹筋可进行相互拼接，拼接部位用钢丝绑牢固，两根条状竹筋的叠合长度不小于100mm；进一步的，在填筑交界面2000mm范围内可适当设置对角竹筋加固。

竹筋水平加筋将竖向竹筒群连接为一个整体，有效增加了整个加筋系统的强度及稳固性，竹筋和竹筒间固定连接而成的竹筋格网一定意义上与常规“土工格栅”加筋方式类似，有效防止了路基的不均匀沉降，避免路基填筑层滑移，而竹材加筋的方式相比传统土工格栅，其材料更为绿色、造价更低、加筋效果更好。

步骤⑤：路基填筑。对路堤单层进行竖向加筋、填筑、压实，进而逐层向上施工，同种材料每层填筑高度不少于500mm，不同填筑材料间需分层；路基填筑采用横向分段、竖向分层方式从最低处向上逐层施工，同一层采用两边向中间填筑的方式施工。

步骤⑥：平整和碾压。将新填筑层进行初平使层面无显著局部凹凸，沿线路纵向进行分层、分段进行压实，即完成新填筑层的施工，继而可从步骤②开始重复循环进行下一层的施工，直到路基顶面高度。

实施例4：

对于ⅳ级工况的路基填筑，如图6所示：

步骤①：基底处理。路基填筑应首先清除基底草皮、腐殖土等，并且对基底进行适当凿毛处理。

步骤②：坡面台阶开挖。在填筑区段交界面处开挖台阶，台阶横向长度不小于2000mm，竖向高度不大于3000mm，上下两级台阶连续。

步骤③：竹筒竖向加筋。在已压实的填筑层上引孔并打入b型竹筒段：如图2所示，进行竖向加筋，竹筒段入地深度400mm，引孔深度应略小于400mm，竹筒段一端的削尖处理可方便其打入地层；开挖台阶部位横向延长1000mm范围内竹筒段横向间距为700mm，其余填筑部位竹筒段纵向、横向间距均为1000mm，上下填筑层间利用交叉式的方式布置竹筒段；进一步的，基底处设置的b型竹筒段横向间距为700mm、纵向间距为1000mm；

步骤④：竹筋水平加筋。将竹筋沿横向、纵向平铺在已压实的填筑层上方，将竹筋与b型竹筒段利用钢丝固定连接起来，使b型竹筒段和竹筋形成矩形竹筋格网，竹筋格网紧贴已压实的填筑层；长度不够的条状竹筋可进行相互拼接，拼接部位用钢丝绑牢固，两根条状竹筋的叠合长度不小于100mm；进一步的，在填筑交界面2000mm范围内可适当设置对角竹筋加固；

步骤⑤：竹筒注浆。将高压管一端与高压注浆泵连接，另一端与竹筒的注浆口连接，开动高压注浆泵向竹筒腔内压入水泥浆液；当注浆水泥量达到竹筒注浆孔位置时即注浆高度大于300mm，或者地表出现隆起或冒浆时，停止注浆稳压五分钟后，拔出高压管，注浆结束，对竹筒腔进行密封处理；进一步的，在植入原坡体部位和基底部位的b型竹筒段的注浆孔应设置略密，以使注浆后通过竹筒腔上的注浆孔流入原坡体部位的水泥浆液更多，原坡体部位和基底部位为密注段，其它填筑路基部位为稀注段。

密注段的水泥浆液将原坡体、基底材料和填筑材料胶结为一个整体，有效提高了原破碎坡体、稻田等软弱路基或膨胀土路基的整体稳固性程度，提高了填筑路基的强度；稀注段的水泥浆液能够有效稳固竹筒段在地层中的位置，使其周围形成一个稳固“桩墩”，提高了路基承载力，并有效防止了交界面处发生滑移、不均匀沉降；并且这种靶向注浆技术有效防止了浆液的浪费，对路基的加固处理更具针对性；

步骤⑥：路基填筑。对路堤单层进行竖向加筋、填筑、压实，进而逐层向上施工，同种材料每层填筑高度不少于500mm，不同填筑材料间需分层；路基填筑采用横向分段、竖向分层方式从最低处向上逐层施工，同一层采用两边向中间填筑的方式施工

步骤⑦：平整和碾压。将新填筑层进行初平使层面无显著局部凹凸，沿线路纵向进行分层、分段进行压实，即完成新填筑层的施工，继而可从步骤②开始重复循环进行下一层的施工，直到路基顶面高度。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。