一种桥头跳车路面增强修补方法与流程

1.本发明涉及到道路修复领域，具体的说是一种桥头跳车路面增强修补方法。


背景技术：

2.桥头跳车，是由于公路桥头及伸缩缝处的差异沉降或伸缩缝破坏而使路面纵坡出现台阶引起车辆通过时产生跳跃的现象。引起桥头跳车的主要原因有不均匀沉降、刚度突变和车速与车辆本身的抗振性能等。就城市道路路况而言，主要是柔性道路与刚性结构物之间的连接处发生不均匀沉降，产生错台所致。桥梁与路基、路面的组成材料、刚度、强度、胀缩性等存在差异，且桥头连接处受力时易形成集中应力。在车辆荷载、结构自重、自然因素作用下，桥梁与道路同时发生沉降，但两者的沉降量有很大差异，道路的沉降量远大于桥梁的沉降量，形成错台，导致行车时发生桥头跳车。
3.目前桥头跳车的修补方法一般有如下三种：
4.1)在路面沉降处挖开，重新填筑路基并完成路面铺筑，此种处理办法可有效解决跳车问题，但是中断交通，施工周期长，严重制约社会经济发展；
5.2)在路桥过渡段的设计施工阶段通过构建特殊装置来控制路桥使用阶段的桥头跳车，此种办法从根源上解决了桥头跳车问题，可较好地用于新建桥梁的过渡段处理，但是对于我国大量正在服役桥梁并不适用，不便于对既有桥梁进行施工改造；
6.3)在沉降区钻孔施行注浆处置，但是无法准确控制注浆恢复区域和恢复量，甚至会产生过渡矫正，导致部分路面拥包，这种不可控的注浆方法反而加剧了桥头跳车。
7.公开号为cn113737624a的发明专利，公开了一种桥头跳车囊式注浆修复施工方法，虽然解决了控制注浆量的问题，但这种修复方法，其本身强度也并不高，并不能阻止后续沉降的发生。


技术实现要素：

8.为了解决经过注浆修复后的桥头跳车路面仍然会存在沉降风险的问题，本发明提供了一种桥头跳车路面增强修补方法，该增强修补方法，通过在路基中钻水平孔并插入膨胀修复管，同时在路面上钻竖直孔并插入竖直锚固管，并且竖直锚固管沿膨胀修复管长度方向排布且与膨胀修复管连接，最后再导入铝热剂并引燃，反应过程中产生的金属产物和高温，不仅使竖直锚固管和膨胀修复管连接为一体，形成增强骨架，同时，高温也使形成路基的材料熔融成为玻璃态物质，形成强化基点，再辅以注浆修复，从而形成了“锚固框架+强化基点”的“点、线、面”复合增强结构，大大提高了路基的强度，防止沉降的再次发生。
9.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种桥头跳车路面增强修补方法，包括如下步骤：
10.1)在桥头跳车沉降区路面的路基内，从路面两侧垂直于路基延伸方向钻若干水平孔，并在每个水平孔内插入一根膨胀修复管；
11.2)在桥头跳车沉降区路面上，沿每一根膨胀修复管长度方向，垂直向下钻若干竖
直孔，并向每一个竖直孔内插入一根竖直锚固管，并使竖直锚固管的底部与膨胀修复管连接；
12.3)向竖直锚固管内导入铝热剂，引燃铝热剂，产生的高温及反应产物，在将竖直锚固管与膨胀修复管焊接的同时，与路基的形成材料相结合，从而在路基内形成多个玻璃态锚固基点；
13.4)分别向水平孔和竖直孔内注浆，完成对路面的增强修补。
14.作为上述路面增强修补方法的一种优化方案，每根所述膨胀修复管内填充有蛭石颗粒和砂石颗粒混合形成的膨胀修复料，且膨胀修复管与竖直锚固管接触部位具有贯穿孔，从而使竖直锚固管内的铝热剂透过竖直锚固管底部的渗漏孔混入到膨胀修复料内。
15.作为上述路面增强修补方法的另一种优化方案，每根所述膨胀修复管包括金属管体，在金属管体的中部具有剖开区，在剖开区内填充有蛭石颗粒和砂石颗粒混合形成的膨胀修复料，在剖开区的表面设置钢带，钢带之间具有间隙，竖直锚固管的底部穿过间隙伸入到剖开区内，并使竖直锚固管内的铝热剂透过其底部的渗漏孔混入到膨胀修复料内；在剖开区两侧的金属管体内设置有金属封堵板，且该金属封堵板被外侧贯穿金属管体的限位销固定，以限制金属封堵板沿金属管体内部朝向端部的运动。
16.作为上述路面增强修补方法的另一种优化方案，所述钢带的外表面具有凸起的金属钉。
17.作为上述路面增强修补方法的另一种优化方案，所述竖直锚固管包括顶部开口的直管，在直管的底部具有锥形尖底，锥形尖底上分布有多个渗漏孔。
18.作为上述路面增强修补方法的另一种优化方案，所述竖直锚固管的上方设有导引管，导引管的顶部伸出沉降区路面。
19.作为上述路面增强修补方法的另一种优化方案，所述竖直锚固管底部侧壁具有薄壁区，该薄壁区处于填充铝热剂区域的上部。
20.作为上述路面增强修补方法的另一种优化方案，所述竖直锚固管底部具有直径膨大部，在直径膨大部的顶部具有直径小于直径膨大部的小管径部，所述铝热剂经小管径部进入到直径膨大部内。
21.本发明膨胀修复料的修复机理是，先利用蛭石的受热膨胀，实现路基和路面的膨胀修复，由于蛭石颗粒的膨胀是不均匀的，因此需要搭配后期的注浆与其配合，混合修复和强化路基。
22.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
23.1)本发明通过在路基中钻水平孔并插入膨胀修复管，同时在路面上钻竖直孔并插入竖直锚固管，并且竖直锚固管沿膨胀修复管长度方向排布且与膨胀修复管连接，最后再导入铝热剂并引燃，反应过程中产生的金属产物和高温，不仅使竖直锚固管和膨胀修复管连接为一体，形成增强骨架，同时，高温也使形成路基的材料熔融成为玻璃态物质，形成强化基点，再辅以注浆修复，从而形成了“锚固框架+强化基点”的“点、线、面”复合增强结构，大大提高了路基的强度，防止沉降的再次发生；
24.2)本发明的膨胀修复料采用蛭石和砂石混合，蛭石的成分中含有氧化硅、氧化铝、氧化铁和氧化镁，在铝热剂产生的高温下，膨胀修复管受热软化，同时其内的膨胀修复料体积急剧膨胀，依据蛭石的含量，含量越多，整体膨胀的尺寸越大，膨胀修复管变形的幅度越
高，膨胀之后，形成膨胀蛭石，由于反应温度远高于膨胀蛭石的耐火温度1350℃，其中的氧化铝、氧化铁和氧化镁，形成镁铝尖晶石、铁铝尖晶石等高强度增强体，氧化硅与路基中的成分熔融形成玻璃态物质，从而起到增强路基结构，防止路基修复过的后续沉降；
25.3)本发明的膨胀修复管上设置剖开区，剖开区表面设置钢带，钢带的设置，不仅便于竖直锚固管底部插入到膨胀修复管内，使部分铝热剂混入到膨胀修复料内，而且更容易在高温下发生软化、变形，甚至熔化，从而与路基材料结合，形成对路基的加固。
附图说明
26.图1为本发明在安装后未进行修复的示意图；
27.图2为沿一根膨胀修复管分布的多根竖直锚固管的示意图；
28.图3为膨胀修复管的一种优化结构示意图；
29.图4为竖直锚固管的一种结构示意图；
30.图5为竖直锚固管的另一种结构示意图；
31.图6为竖直锚固管的另一种结构示意图；
32.图7为图4-6中a处的放大示意图；
33.图8为图3中膨胀修复管内金属封堵板的示意图；
34.图9为图3中膨胀修复管内膨胀修复料的示意图；
35.图10为图9中膨胀修复料在铝热反应中受热膨胀后的示意图；
36.图11为本发明注浆修复后的示意图(竖直锚固管顶部的引导管未取下时)；
37.附图标记：1、桥面，2、沉降区路面，3、路基，4、地面土壤，5、膨胀修复管，501、金属管体，502、剖开区，503、钢带，504、间隙，505、膨胀修复料，506、金属封堵板，507、限位销，6、竖直锚固管，601、直管，602、锥形尖底，603、渗漏孔，604、薄壁区，605、直径膨大部，606、小管径部，7、导引管，701、漏斗，8、铝热剂，
具体实施方式
38.下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细阐述，本发明以下各实施例中未做阐明的部分，均为本领域技术人员所知晓的技术，或可以查到的技术，比如，如何钻水平孔和竖直孔，且保证竖直孔与水平孔连通、如何注浆、注浆合适停止，注浆所用设备、浆料配比、铝热剂的配比、加入量(可在本发明技术思路的指导下，依据具体的路基情况、沉降情况、蛭石受热膨胀的体积变化率等具体信息，进行若干次试验得到具体的加入量)等。
39.实施例1
40.一种桥头跳车路面增强修补方法，如图1所示，沉降区路面2一般处于桥面1的连接处，路基3是设置在地面土壤4上的，具体的增强修补方法，包括如下步骤：
41.1)在桥头跳车沉降区路面2的路基3内，从路面两侧垂直于路基3延伸方向钻若干水平孔，按照路面2的沉降区域，水平孔处于沉降区域下方的路基3内，并深入路基3内20-50cm，水平孔之间的间距一般为20-30cm，水平孔的直径一般为6cm，并在每个水平孔内插入一根膨胀修复管5，水平孔的直径一般比膨胀修复管5的外径要大1-2cm，从而使膨胀修复管5与孔壁之间具有缝隙，可以向膨胀修复管5内注浆进行修复，膨胀修复管5一般为dn40、dn32或者dn25系列钢管；
42.2)在桥头跳车沉降区路面2上，沿每一根膨胀修复管5长度方向，垂直向下钻若干竖直孔，这些竖直孔与膨胀修复管5连接，竖直孔之间的间距一般为30-60cm，并向每一个竖直孔内插入一根竖直锚固管6，如图2所示，竖直锚固管6为钢管，其外径小于竖直孔的内径，两者之间形成1-2cm的缝隙，竖直锚固管6的顶部处于路面2内，与路的表面具有一段距离，便于后期的注浆修复，并使竖直锚固管6的底部与膨胀修复管5连接；
43.3)向竖直锚固管6内导入铝热剂8，铝热剂8选用现有的铝热剂即可，一般选用质量比1:2.95de铝粉和三氧化二铁粉混合，其加入量依据竖直锚固管6、膨胀修复管5的材质、直径、壁厚等因素，采用试验进行确定，引燃铝热剂8，引燃方法采用浓硫酸引燃，即在铝热剂表面投放氯酸钾和蔗糖，两者质量比一般为1:1，总量大约10g，之后滴加浓硫酸，大约30-50s即可反应，产生的高温及反应产物，在将竖直锚固管6与膨胀修复管5焊接的同时，与路基3的形成材料相结合，从而在路基3内形成多个玻璃态锚固基点，由于铝热剂反应产生的温度达到2000℃以上，甚至3000℃，该温度下，能够将竖直锚固管6底部和膨胀修复管熔化并连接到一起，而且在该温度下，能够将路基中的材料，比如含有的砂石主要成分是氧化硅、土等成分，熔化并与熔融的金属结合，最后冷却形成玻璃态的高硬度物质；
44.4)分别向水平孔和竖直孔内注浆，浆液选用常规的水泥砂浆和常规的注浆方法、参数即可，比如最常用的水泥、砂、水质量比为1:3:0.65形成的砂浆，或者其它高强度的砂浆，需要将水平孔两端以及竖直孔的顶端堵住后，从水平孔一端注浆，注浆结束后，等待其凝结后，再对路面进行表面的平整修复，完成对路面的增强修补，如图11所示，由于已经存在相连接的膨胀修复管和竖直锚固管，以及由于高温在路基内形成的玻璃态锚固基点，这些被水泥砂浆包覆，作为骨架最终在路基中形成高强度的支撑结构，防止后期再次发生沉降。
45.以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定，从而得到以下各实施例：
46.实施例2
47.本实施例是在实施例1的基础上所做的一种改进方案，其主体技术方案与实施例1相同，改进点在于：每根所述膨胀修复管5内填充有蛭石颗粒和砂石颗粒混合形成的膨胀修复料505，膨胀修复料505填充的区域处于沉降区路面2的下方，而且填充完毕后，其两端要进行封堵，比如采用填充水泥混凝土，或者钢板焊接等方式完全封堵，从而使膨胀修复料505的膨胀方向限定为朝竖直方向进行膨胀，蛭石颗粒一般选用两种粒径，即4-8mm和3-6mm，两种的质量比例一般在4:1，砂石颗粒的粒径一般选用1-3mm，由于蛭石受热体积膨胀形成膨胀蛭石，因此，需要事先做实验测试同一批次蛭石受热膨胀后的体积变化，再依据沉降区路面不同位置的沉降深度、膨胀修复管5的埋设深度、路基3的密实程度等因素，计算需要路面顶起恢复所需要的蛭石体积，并以此蛭石体积为依据，选择蛭石颗粒与砂石颗粒的质量比，且膨胀修复管5与竖直锚固管6接触部位具有贯穿孔，此贯穿孔仅仅贯穿，膨胀修复管5的一个侧壁，即连通膨胀修复管5的内部和外侧，此时，竖直锚固管6的底部通过该贯穿孔伸入到膨胀修复管5内部，从而使竖直锚固管6内的铝热剂透过竖直锚固管6底部的渗漏孔603混入到膨胀修复料505内，竖直锚固管6具有直管601和处于直管601底部的锥形尖底602，锥形尖底602插入到膨胀修复管5上的贯穿孔内，渗漏孔603为多个，设置在锥形尖底602上，膨胀修复管5采用薄壁钢管，从而在铝热剂作用下熔化后，便于蛭石膨胀后突破熔化
的薄壁钢管。
48.实施例3
49.本实施例是在实施例1的基础上所做的另一种改进方案，其主体技术方案与实施例1相同，改进点在于：如图3所示，每根所述膨胀修复管5包括金属管体501，一般是钢管，并且尽量选用熔点比较低的钢材，在金属管体501的中部具有沿其长度方向分布的剖开区502，剖开区502实际上是将圆形钢管水平放置时的上部分截掉，从而暴露出钢管内部空间，截掉的部分占整个圆周的1/3-2/3，剖开区502对应路面的沉降区，但长度稍微超出沉降区的宽度，在剖开区502内填充有蛭石颗粒和砂石颗粒混合形成的膨胀修复料505，膨胀修复料505填充的区域处于沉降区路面2的下方，而且填充完毕后，其两端要进行封堵，比如采用填充水泥混凝土，或者钢板焊接等方式完全封堵，从而使膨胀修复料505的膨胀方向限定为朝竖直方向进行膨胀，蛭石颗粒一般选用两种粒径，即4-8mm和3-6mm，两种的质量比例一般在4:1，砂石颗粒的粒径一般选用1-3mm，由于蛭石受热体积膨胀形成膨胀蛭石，因此，需要事先做实验测试同一批次蛭石受热膨胀后的体积变化，再依据沉降区路面不同位置的沉降深度、膨胀修复管5的埋设深度、路基3的密实程度等因素，计算需要路面顶起恢复所需要的蛭石体积，并以此蛭石体积为依据，选择蛭石颗粒与砂石颗粒的质量比，在剖开区502的表面设置钢带503，钢带503为厚度2-3mm的钢材制成的带子，宽度一般为1-2cm，并覆盖在膨胀修复料505上，将膨胀修复料505包裹在剖开区502内部，如图9所示，当发生铝热反应时，产生的热量使钢带503软化的同时，还能使膨胀修复料505中的蛭石受热膨胀，顶起钢带503，如图10所示，钢带503之间具有间隙504，间隙504的宽度一般为1cm左右，间隙504的存在，竖直锚固管6的底部穿过间隙504伸入到剖开区502内，并使竖直锚固管6内的铝热剂透过其底部的渗漏孔603混入到膨胀修复料505内，竖直锚固管6具有直管601和处于直管601底部的锥形尖底602，锥形尖底602插入到膨胀修复管5上的贯穿孔内，渗漏孔603为多个，设置在锥形尖底602上；在剖开区502两侧的金属管体501内设置有金属封堵板506，如图8和9所示，金属封堵板506的作用是将膨胀修复料505金属封堵板506也是钢材，圆盘状，并与金属管体501内壁贴合，从而能够沿金属管体501内壁滑动，且该金属封堵板506被外侧贯穿金属管体501的限位销507固定，限位销507穿过金属管体501直径方向的贯穿孔，将金属封堵板506绊住，以限制金属封堵板506沿金属管体501内部朝向端部的运动。
50.实施例4
51.本实施例是在实施例3的基础上所做的一种改进方案，其主体技术方案与实施例3相同，改进点在于：所述钢带503的外表面具有凸起的金属钉，金属钉未在图上示出，在将膨胀修复管5送入到水平孔内时，其上凸起的金属钉触碰到水平孔内壁，当膨胀修复料505受热膨胀后，顶起钢带503，并使其表面的金属钉刺入路基内，强化了膨胀修复管5在路基内的锚固作用；当然，也可以在金属管体501的表面也设计金属钉，这些金属钉的长度对应膨胀修复管5与水平孔内壁的间隙，从而不会影响膨胀修复管5插入到水平孔内。
52.实施例5
53.本实施例是在实施例1的基础上所做的另一种改进方案，其主体技术方案与实施例1相同，改进点在于：如图4和7所示，所述竖直锚固管6包括顶部开口的直管601，在直管601的底部具有锥形尖底602，锥形尖底602上分布有多个渗漏孔603。渗漏孔603为多个，保持与直管601的轴向方向平行，从而使竖直锚固管6内的铝热剂8，能够沿渗漏孔603流出。
54.实施例6
55.本实施例是在实施例1的基础上所做的另一种改进方案，其主体技术方案与实施例1相同，改进点在于：如图4和6所示，所述竖直锚固管6的上方设有导引管7，导引管7与竖直锚固管6采用螺纹连接，且导引管7底部的外壁具有外螺纹，竖直锚固管6顶部的内壁具有与外螺纹配合的内螺纹，导引管7的顶部伸出沉降区路面2，便于通过导引管7向竖直锚固管6内导入铝热剂8，在导引管7的顶部可以设置漏斗701，如图6所示，通过向漏斗701内导入铝热剂8和引燃剂，引燃剂采用浓硫酸引燃，即导入铝热剂之后，再导入氯酸钾和蔗糖的混合物，两者质量比一般为1:1，总量大约10g，之后再向漏斗701内加入浓硫酸，大约30-50s即可反应。
56.实施例7
57.本实施例是在实施例1的基础上所做的另一种改进方案，其主体技术方案与实施例1相同，改进点在于：如图5所示，所述竖直锚固管6底部侧壁具有薄壁区604，所述薄壁区604，其实质上是环绕管体外侧壁设置的凹槽，该环形凹槽的设置，从而使管壁变薄，从而更容易被铝热反应熔破，薄壁区604的壁厚一般在1mm左右，最厚不超过2mm；该薄壁区604处于填充铝热剂8区域的上部，便于铝热反应的高温熔化该薄壁区604后，使金属熔融物从薄壁区604溢出到竖直孔内，增大与路基的直接接触面积。
58.实施例8
59.本实施例是在实施例1的基础上所做的另一种改进方案，其主体技术方案与实施例1相同，改进点在于：如图6所示，所述竖直锚固管6底部具有直径膨大部605，在直径膨大部605的顶部具有直径小于直径膨大部605的小管径部606，直径膨大部605和小管径部606实际上是直径不同的两根钢管，且直径膨大部605的直径要远大于小管径部606，一般是后者的两倍，这样在两者结合处形成卡台，铝热剂8处于直径膨大部605内发生铝热反应时，卡台起到了聚热的效果，防止大量的热量从小管径部606逸出，所述铝热剂8经小管径部606进入到直径膨大部605内，由于小管径部606直径很小，向其内导入铝热剂8很不方便，因此在其顶部设置导引管7，导引管7与竖直锚固管6采用螺纹连接，且导引管7底部的外壁具有外螺纹，竖直锚固管6顶部的内壁具有与外螺纹配合的内螺纹，导引管7的顶部伸出沉降区路面2，便于通过导引管7向竖直锚固管6内导入铝热剂8，在导引管7的顶部可以设置漏斗701，如图6所示，通过向漏斗701内导入铝热剂8和引燃剂，引燃剂采用浓硫酸引燃，即导入铝热剂之后，再导入氯酸钾和蔗糖的混合物，两者质量比一般为1:1，总量大约10g，之后再向漏斗701内加入浓硫酸，大约30-50s即可反应。