专利名称：一种人造复合硬壳层处理软土路基的方法
技术领域：
本发明涉及软土路基处理技术领域，更具体涉及一种人造复合硬壳层处理软土路基的方法。
背景技术：
软土路基处理是基础设施建设中普遍存在的一个技术难题，目前一般采用架桥通过、软 土换填和地基处理等三种解决方式，因前两种方式耗资大或不利于环境保护，软土路基处理 便成为相对经济又可靠的方式，但处理费用仍占工程总费用相当比例，处理技术和效益还有 待改进提高，目前软土路基处理中常用的方法中常用的方法有排水处理法，如袋装砂井和塑 料排水板法，有复合地基处理法，如水泥、粉煤灰和生石灰搅拌桩法，挤密碎石(或砂)桩、 挤密石灰(或二灰)桩法等。这些常用方法中，袋装砂井和塑料排水板法适用于软土厚度较 大的软土路基，施工方便、效率高、成本较低等优点，但不适用于低渗透性软土路基，且存 在工期较长、工后沉降大的问题；水泥、粉煤灰和生石灰搅拌桩法处理效果可靠，但需要的 桩数量多，施工工艺较复杂，只适用于埋深较浅的软土路基，且造价较高，施工时对周围环 境影响大；挤密碎石(或砂)桩、挤密石灰(或二灰)桩法的处理效果也比较好，但施工工 艺较复杂，造价高，适用性较差。
利用软土路基天然硬壳层的承载潜能已经引起了重视，且有较好的发展前景，而对没有 天然硬壳层或较薄的软土路基则可采用人造硬壳层，但目前大多处于试验研究阶段，方法也 仅限于石灰土和土工格栅等。另外，现有软土路基处理方法在环境保护方面涉及很少，其中 对带来巨大环境压力的年产l亿吨以上建筑垃圾的利用却几乎为零，目前只有如建筑垃圾夯扩 桩等极少数方法，且利用量很小，而利用建筑垃圾形成人造硬壳层的处理方法还没有提出。
综上可见，目前常用的软基处理方法在应用上都存在不同程度的局限性，有些方法成本 偏高，特别在环境保护和废物利用方面的设计和应用过少，为此，开发一种全新的人造复合 硬壳层处理方法，可以降低施工成本，提高对建筑垃圾的利用率和减少对环境的污染，产生 良好的经济效益和环境效益。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种人造复合硬壳层处理软土路基的方法，该方法处理的软
土路基承载力较高，工后沉降小，施工成本低，减少了环境污染，对建筑垃圾进行了资源化
利用。.
为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施， 一种人造复合硬壳层处理软土路基的方 法，它包括以下步骤
A,施工微型桩先在原地面上沿开挖线开挖，深度约为40cm，然后在软土路基沿线地
面上按设计要求布置桩位，采用钻机钻孔，填入碎石，再通过注入水泥砂浆形成微型桩，桩 顶埋设一定长度的钢筋笼。微型桩的设计间距较大，数量较少，主要发挥将部分路堤荷载向 路基深部传递的作用。
B,施工建筑垃圾垫层在开挖路基表面上铺设一层20 40cm厚的建筑垃圾土，用碾压机 械将建筑垃圾土压实，其中部分粗粒料进入表层土中，形成第一层人造硬壳层。
C，施工桩帽及铺设钢塑土工格栅在微型桩顶开挖形成桩帽土坑，安装桩帽钢筋并与微
型桩顶钢筋笼连接，然后在坑内浇筑混凝土形成桩帽，同时在路面上铺设钢塑土工格栅，在 浇筑桩帽时将钢塑土工格栅埋入桩帽顶部，桩帽可将钢塑土工格栅传来的荷载及其上部荷载 传递到桩顶上，钢塑土工格栅起加筋的作用，桩帽与钢塑土工格栅连成一体，提高了地基的 抵抗不均匀沉降的能力。
D，施工石灰土层在钢塑土工格栅及桩帽上铺设一层石灰土，石灰土由可塑亚粘土掺入
4~6%的石灰拌合而成，压实后形成约25cm厚的人造硬壳层，同时防止上层建筑垃圾土在填筑 时对下层土工格栅的刺入损坏。
E,施工掺粘土建筑垃圾土层分2 3层按设计压实度将掺入粘土的建筑垃圾土填筑压实 形成厚度为30cm左右的建筑垃圾压实土层，作为第三层人造硬壳层，掺入粘土有利于提高建 筑垃圾土的粘聚力值和压实性能，压实的掺粘土建筑垃圾土层具有较高的强度和较低的压缩 性。上述处理方法形成的人造复合硬壳层，大大提高了软土路基的承载能力和和抗变形性能。 上述施工过程形成了三层具有较高强度和抗压縮能力的人造复合硬壳层，中间夹有钢塑土工 格栅，下有微型桩承载一部分上部荷载，从而大大提高了软土路基的承载能力和和抗变形性 能。
F，施工路堤在掺粘土建筑垃圾压实土层上直接进行路堤填筑，形成2 4m设计高度的 路堤，为路面施工作好了准备。
本发明的特点及有益效果是，该方法施工方便成本低，石灰和水泥用量少，减少了对环 境的污染，对建筑垃圾进行了资源化利用且利用量大，具有良好的经济和社会效益，处理后 的软土路基具有较高的承载力和抗不均匀沉降能力。另外，该方法还可以推广应用于其他软 土地基处理面积较大的市政工程。
图l为一种人造复合硬壳层处理软土路基的方法立面示意图。
图2为一种人造复合硬壳层处理软土路基的方法俯视剖面示意图。
图中l.路堤，2.边沟，3.原地面，4.微型桩，5.桩帽，6.掺粘土建筑垃圾压实土层，
7.压实石灰土层，8.钢塑土工格栅，9.建筑垃圾垫层，IO.桩帽钢筋，ll.微型桩顶钢筋笼，
12.开挖线，13.软塑粘土层，14.可塑或硬塑粘土层
具体实施例方式
下面结合附图进一步详细说明本发明的细节及工作情况。
本处理方法施工简单，在先后施工微型桩4、建筑垃圾垫层9、桩帽5，铺设钢塑土工格栅 8，以及施工石灰土层7和掺粘土的建筑垃圾压实土层6后，即可直接施工路堤l。 具体实施步聚如下-
① 施工微型桩4
先在原地面3上沿开挖线12进行开挖，开挖深度为35-45cm，然后在软土路基沿线开挖面 上按设计要求布置桩位，采用钻机钻孔，钻孔穿过软塑粘土层13，孔底进入可塑或硬塑粘土 层14中约2m，然后在孔内填入碎石并注入水泥砂浆形成微型桩4，同时在微型桩4顶部埋设微 型桩顶钢筋笼ll，微型桩4与可塑或硬塑粘土层14和软塑粘土层13连接，微型桩4可将部分路 堤荷载向路基深部承载力较高的可塑或硬塑粘土13传递，从而提高路基承载力，减少路基沉 降。
② 施工建筑垃圾垫层9
在初始路面上铺设一层较薄的建筑垃圾土，用碾压机械将建筑垃圾土压实形成建筑垃圾 垫层9，建筑垃圾垫层9的横向宽度为一侧边沟2A底部到另一侧边沟2B底部，形成第一层厚度 约20cm的人造硬壳层。
③ 施工桩帽5及铺设钢塑土工格栅8
在微型桩4顶部开挖形成桩帽土坑，安装桩帽钢筋10并与微型桩顶钢筋笼11连接，然后在 坑内浇筑混凝土形成桩帽5，使微型桩4和桩帽5连成整体，桩帽5在微型桩4的顶部，同时在路 面上铺设钢塑土工格栅8，钢塑土工格栅8下侧与建筑垃圾垫层9相连，上侧与石灰土层7相连， 钢塑土工格栅8的横向宽度为一侧边沟2A右侧面到另一侧边沟2B左侧面，在浇筑桩帽5时将钢 塑土工格栅8埋入桩帽5的顶部，桩帽5上连接钢塑，土工格栅桩帽5可将钢塑土工格栅8传来的
荷载及其上部荷载传递到微型桩4的桩顶，钢塑土工格栅8起加筋的作用，桩帽5与钢塑土工格 栅8连成一体，提高了地基土的承载能力和抵抗不均匀沉降的能力。
填筑石灰土层7
在钢塑土工格栅8及桩帽5上铺设一层压实石灰土层7，石灰土层7与掺粘土的建筑垃圾压 实土层6相连，形成第二层人造硬壳层，同时防止上层建筑垃圾土中的粗粒料在填筑碾压过程 中对下层钢塑土工格栅8产生刺入破坏。
填筑掺粘土建筑垃圾压实土层6
在石灰土层7上分2~3层将掺入粘土的建筑垃圾土填筑压实到93%以上压实度或规定密度， 形成厚度55-65cm的掺粘土建筑垃圾压实土层6，即第三层人造硬壳层，掺粘土的建筑垃圾压 实土，掺粘土建筑垃圾压实土层6最后与路堤1相连，掺入粘土有利于提高建筑垃圾土的粘聚 力值和压实性能，压实的掺粘土建筑垃圾压实土层6具有较高的强度和较低的压縮性。
上述施工过程形成了三层具有较高强度和抗压縮能力的人造复合硬壳层，中间夹有钢塑 土工格栅8，下有微型桩4承载一部分上部荷载，从而大大提高了软土路基的承载能力和和抗 变形性能。
◎填筑路堤l
在掺粘土的建筑垃圾压实土层6上直接进行路堤1填筑，形成2 4m设计高度的路堤l，为 路面施工作好了准备。
权利要求
1.一种人造复合硬壳层处理软土路基的方法，它包括下列步骤A. 施工微型桩(4)先在原地面(3)上沿开挖线(12)进行开挖，开挖深度为35-45cm，然后在软土路基沿线开挖面上按设计布置桩位，采用钻机钻孔，钻孔穿过软塑粘土层(13)，孔底进入硬塑粘土层(14)中，然后在孔内填入碎石并注入水泥砂浆形成微型桩(4)，同时在微型桩(4)顶部埋设微型桩顶钢筋笼(11)，微型桩(4)与硬塑粘土层(14)和软塑粘土层(13)连接，微型桩(4)将部分路堤荷载向路基深部承载力的硬塑粘土13传递；B、施工建筑垃圾垫层(9)在初始路面上铺设一层建筑垃圾土，用碾压机械将建筑垃圾土压实形成建筑垃圾垫层(9)，建筑垃圾垫层(9)的横向宽度为一侧边沟(2A)底部到另一侧边沟(2B)底部，形成第一层厚度的人造硬壳层；C、施工桩帽(5)及铺设钢塑土工格栅(8)在(微型桩4)顶部开挖形成桩帽土坑，安装桩帽钢筋(10)并与微型桩顶钢筋笼(11)连接，在坑内浇筑混凝土形成桩帽(5)，使微型桩(4)和桩帽(5)连成整体，桩帽(5)在微型桩(4)的顶部，在路面上铺设钢塑土工格栅(8)，钢塑土工格栅(8)下侧与建筑垃圾垫层(9)相连，上侧与石灰土层(7)相连，钢塑土工格栅(8)的横向宽度为一侧边沟(2A)右侧面到另一侧边沟(2B)左侧面，在浇筑桩帽(5)时将钢塑土工格栅(8)埋入桩帽(5)的顶部，桩帽(5)上连接钢塑，土工格栅桩帽(5)将钢塑土工格栅(8)传来的荷载及其上部荷载传递到微型桩(4)的桩顶，桩帽(5)与钢塑土工格栅(8)连成一体；D、填筑石灰土层(7)在钢塑土工格栅(8)及桩帽(5)上铺设一层压实石灰土层(7)，石灰土层(7)与掺粘土的建筑垃圾压实土层(6)相连，形成第二层人造硬壳层；E、填筑掺粘土建筑垃圾压实土层(6)在石灰土层(7)上分2～3层将掺入粘土的建筑垃圾土填筑压实到93％压实度或规定密度，形成厚度55-65cm的掺粘土建筑垃圾压实土层(6)，第三层人造硬壳层，掺粘土的建筑垃圾压实土，掺粘土建筑垃圾压实土层(6)与路堤(1)相连；所述的三层人造复合硬壳层，中间夹有钢塑土工格栅(8)；F、填筑路堤(1)在掺粘土的建筑垃圾压实土层(6)上直接进行路堤(1)填筑，形成设计高度的路堤(1)。
全文摘要
本发明公开了一种人造复合硬壳层处理软土路基的方法，其步骤是首先施工微型桩；第二施工建筑垃圾垫层，第三施工桩帽及铺设钢塑土工格栅，第四填筑石灰土层；第五填筑掺粘土的建筑垃圾压实土层；第六填筑路堤，微型桩与可塑或硬塑粘土层和软塑粘土层连接，桩顶上设有桩帽，桩帽上连接钢塑土工格栅，钢塑土工格栅下侧还与建筑垃圾垫层相连，上侧与石灰土层相连，石灰土层与掺粘土的建筑垃圾压实土层相连，掺粘土的建筑垃圾压实土层最后与路堤相连。本发明施工成本低，减少了环境污染，对建筑垃圾进行了资源化利用且利用量大，显著提高了软土路基的承载能力和抗不均匀沉降能力，该方法还可以推广应用于软土地基处理面积很大的其它市政工程。
文档编号E02D3/02GK101368383SQ20081019692
公开日2009年2月18日 申请日期2008年9月11日 优先权日2008年9月11日
发明者刘观仕, 孔令伟 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所