一种深厚超软土路堤及施工方法与流程

本发明涉及高速公路工程和地基处理技术领域，具体指深厚超软土路堤及施工方法。

背景技术：

近40多年来，深厚超软土地基路堤沉降与稳定问题颇受关注。由于问题的复杂性，在建设过程中如何制定合理的地基处理方案是困扰工程顺利实施的一个棘手难题。滨海路堤多为深厚软土地基，地基软弱且几乎没有硬壳层，土的微观结构和成因机理复杂多变，物理模型及其参数具有非均一性、各向异性和不确定性。公路是一种线形带状工程，滨海公路往往穿越不同的地貌单元。面对浙江沿海地区复杂的工程环境，针对无硬壳层、高含水量(ω≥60～100％)、高孔隙比(e≥1.8～2.0)、抗剪强度低、灵敏度高、渗透系数很小、厚度大(h0≥40～60m)的流塑性淤泥的变形特性，目前在技术资料和工程数据积累方面尚有很多不足。由于工程环境的复杂性和岩土性状的不确定性，深厚超软土地基路堤建设正面临着诸多技术难题，其中最主要的是克服公路的不均匀沉降。

在本发明之前，中国发明“板桩组合结构”(专利号：cn101298776a)提供了一种板桩组合结构，其特征在于由钢筋砼预制管桩、钢筋砼预制挡板、钢筋砼纵向梁和横向梁组成，该结构的整体性和稳定性好、刚度大。但是，该技术仍存在路堤侧向位移大，不均匀沉降仍然显著的问题，并且没有考虑工后排水、路堤周边堆土荷载问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种深厚超软土路堤及施工方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

深厚超软土路堤，包括路堤、水泥土隔离墙、加固区固化水泥土、过渡区固化水泥土、排水垫层、十字预制节点、隔离土工布、钢筋混凝土框格板、一字预制节点、带肋板桩和快速注浆设备；所述带肋板桩穿过加固区固化水泥土到达超软土层，带肋板桩在预制板桩基础上在固定位置把竖向连接筋b弯曲作为肋的受力筋，其中肋上带有圆孔；设有矩形锚固钢板、圆形锚固钢板分别用于将竖向连接筋a、竖向连接筋b锚固为整体，圆形锚固钢板的直径和矩形锚固钢板的边长均小于锚固槽直径；十字预制节点内部设有预应力钢筋形成横向连接筋a；十字预制节点在纵、横交界处留有底部嵌入槽和顶部锚固槽，上部为顶部锚固槽，下部为底部嵌入槽，槽的直径宽于带孔封底管桩的直径，交界处留有竖向连接筋贯穿孔a，孔的直径大于桩的竖向连接筋a的直径；十字预制节点在端部设有排水管、连接台阶，预制节点的横向连接筋a从台阶处伸出一定长度。

所述带孔封底管桩采用封底排水式管桩，用砂或碎石灌芯，采用透水混凝土或设透水孔，在桩身设置出浆孔。

所述隔离土工布覆盖在排水垫层上面，用于隔离上部施工的混凝土。

十字预制节点每个1/4段的长度为2.2～2.4m顶部锚固槽深30～50mm，底部嵌入槽深30～50mm。

所述一字预制节点每个1/2段的长度为2.2～2.4m，内部设有预应力钢筋形成横向连接筋b、竖向连接筋贯穿孔b，孔的直径大于桩的竖向连接筋b的直径。

所述快速注浆设备包括：未带孔注浆管段、带孔注浆管段、上隔板、下隔板和泡沫垫层；所述上隔板、下隔板与注浆管焊接在一起。

深厚超软土路堤的施工方法，包括以下步骤：

1、场地清理，应对路幅范围内、地面表层腐殖土、表土、草皮等进行清理；

2、隔离墙施工：超软土层、软土层中打入带肋板桩，安装一字预制节点，采用矩形锚固钢板将竖向连接筋b锚固螺栓锚固连为整体；采用后灌微膨胀混凝土b封孔；根据预制盖梁尺寸开挖沟槽把横向连接筋b绑扎链接形成具有一定强度和整体结构的预制盖梁形成整体，以抵抗周边堆土产生的侧向土压力；

3、加固区固化水泥土施工并向前推进，利用固化剂和超软土之间产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基；

4、过渡区固化水泥土、加固区固化水泥土施工并向前推进，利用固化剂和超软土之间产生的一系列物理化学反应使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基；

5、基础桩施工：在水泥固化前打入带孔封底管桩，待48小时后，用快速注浆设备注浆；利用机械把快速注浆设备注浆插入到带孔封底管桩内，慢慢向里推进带到达指定出浆孔位置时停止插入，把水泥浆注入未带孔注浆管段注入，由于上隔板、下隔板、泡沫垫层与带孔封底管桩内壁贴合，水泥浆从带孔注浆管段出浆，形成桩侧注浆区；然后依次上提，达到下一个出浆孔位置时停止上提，注浆，依次操作；

6、根据钢筋混凝土框格板尺寸开挖沟槽；

7、铺设排水垫层并压实；

8、在排水垫层顶部铺设隔离土工布，用于隔离上部土；

9、装十字预制节点，采用圆形锚固钢板将竖向连接筋a锚固螺栓锚固连为整体；采用后灌微膨胀混凝土a封孔；将竖向连接筋a锚固连为整体；

10、用钢筋绑扎或焊接连接横向连接筋a，浇筑钢筋混凝土框格板；

11、待钢筋混凝土框格板达到设计强度的70％～80％后，进行路堤填筑及后续边沟、侧向排水孔、回填种植土和护栏施工。

本发明的有益效果是：隔离墙解决了工后周边堆土和地下水位变化带来的地基失稳问题，加固区固化水泥土、过渡区固化水泥土、刚性桩、钢筋砼框格板，增强了路基的整体受力，大大减少了地基的不均匀沉降，竖向排水体、排水垫层有效解决了工后地基排水问题。

附图说明

图1是本发明深厚超软土路堤及施工方法的结构断面图；

图2是十字预制节点示意图；

图3是十字预制节点a-a剖面示意图；

图4是带肋板桩示意图；

图5是带肋板桩b-b剖面示意图；

图6是一字预制节点示意图；

图7是矩形锚固钢板示意图；

图8是圆形锚固钢板示意图；

图9是快速注浆设备示意图；

图10是施工工艺流程图。

图中：1—路堤、2—超软土层、3—软土层、4—加固区固化水泥土、5—过渡区固化水泥土、9—带孔封底管桩、10—出浆孔、11—桩侧注浆区、12—排水垫层、13—十字预制节点、14—竖向连接筋a、15—底部嵌入槽、16—顶部锚固槽、17—竖向连接筋贯穿孔a、18—锚固槽顶部灌芯、19—后灌微膨胀混凝土a、20—矩形锚固钢板、21—圆形锚固钢板、22—锚固钢板贯穿孔、23—连接台阶a、24—横向连接筋a、25—排水管、26—隔离土工布、27—边沟、28—侧向排水孔、29—回填种植土、30—钢筋混凝土框格板、31—一字预制节点、32—护栏、33—带肋板桩、34—竖向连接筋b、35—竖向连接筋贯穿孔b、36—后灌微膨胀混凝土b、37—连接台阶b、38—横向连接筋b、39—快速注浆设备、40—未带孔注浆管段、41—带孔注浆管段、42—上隔板、43—下隔板、44—泡沫垫层、45—锚固螺栓、46—预制盖梁。

具体实施例

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

图1是本发明深厚超软土路堤及施工方法的结构断面图；图2是十字预制节点示意图；图4是带肋板桩示意图；图6是一字预制节点示意图。所示深厚超软土路堤及施工方法，所述深厚超软土路堤及施工方法主要包括有路堤1、加固区固化水泥土4、过渡区固化水泥土5、带孔封底管桩9、排水垫层12、十字预制节点13、隔离土工布26、钢筋混凝土框格板30、一字预制节点31、带肋板桩33、快速注浆设备39；所述隔离墙6采用预制板桩，顶部预制盖梁46连为整体。

本实施例的深厚超软土路堤，包括路堤1、水泥土隔离墙6、加固区固化水泥土4、过渡区固化水泥土5、排水垫层12、十字预制节点13、隔离土工布26、钢筋混凝土框格板30、一字预制节点31、带肋板桩33和快速注浆设备39；所述带肋板桩33穿过加固区固化水泥土4到达超软土层2，带肋板桩33在预制板桩基础上在固定位置把竖向连接筋b34弯曲作为肋的受力筋，其中肋上带有圆孔；设有矩形锚固钢板20、圆形锚固钢板21分别用于将竖向连接筋a14、竖向连接筋b34锚固为整体，圆形锚固钢板21的直径和矩形锚固钢板20的边长均小于锚固槽直径；十字预制节点13内部设有预应力钢筋形成横向连接筋a24；十字预制节点13在纵、横交界处留有底部嵌入槽15和顶部锚固槽16，上部为顶部锚固槽，下部为底部嵌入槽，槽的直径宽于带孔封底管桩9的直径，交界处留有竖向连接筋贯穿孔a17，孔的直径大于桩的竖向连接筋a14的直径；十字预制节点在端部设有排水管25、连接台阶23，预制节点的横向连接筋a24从台阶处伸出一定长度。

所述带孔封底管桩9采用封底排水式管桩，用砂或碎石灌芯，采用透水混凝土或设透水孔，在桩身设置出浆孔10。

所述隔离土工布26覆盖在排水垫层上面，用于隔离上部施工的混凝土。

十字预制节点13每个1/4段的长度为2.2～2.4m顶部锚固槽深30～50mm，底部嵌入槽深30～50mm。

所述一字预制节点31每个1/2段的长度为2.2～2.4m，内部设有预应力钢筋形成横向连接筋b38、竖向连接筋贯穿孔b35，孔的直径大于桩的竖向连接筋b34的直径。

所述快速注浆设备39包括：未带孔注浆管段40、带孔注浆管段41、上隔板42、下隔板43和泡沫垫层44；所述上隔板42、下隔板43与注浆管焊接在一起。

上述深厚超软土路堤及施工方法施工过程主要包括以下步骤：

1、场地清理，应对路幅范围内、地面表层腐殖土、表土、草皮等进行清理；

2、隔离墙施工：超软土层2、软土层3中打入带肋板桩33，安装一字预制节点31，采用矩形锚固钢板20将竖向连接筋b34锚固螺栓45锚固连为整体。采用后灌微膨胀混凝土b36封孔。根据预制盖梁46尺寸开挖沟槽把横向连接筋b绑扎链接形成具有一定强度和整体结构的预制盖梁46形成整体，以抵抗周边堆土产生的侧向土压力；

3、加固区固化水泥土施工并向前推进，利用固化剂和超软土之间产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基；

4、过渡区固化水泥土5、加固区固化水泥土4施工并向前推进，利用固化剂和超软土之间产生的一系列物理化学反应使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基；

5、基础桩施工：在水泥固化前打入带孔封底管桩9，待48小时后，用快速注浆设备注浆。利用机械把快速注浆设备39注浆插入到带孔封底管桩9内，慢慢向里推进带到达指定出浆孔10位置时停止插入，把水泥浆注入未带孔注浆管段40注入，由于上隔板42、下隔板43、泡沫垫层44与带孔封底管桩9内壁贴合，水泥浆从带孔注浆管段41出浆，形成桩侧注浆区。然后依次上提，达到下一个出浆孔10位置时停止上提，注浆，依次操作。

6、根据钢筋混凝土框格板30尺寸开挖沟槽；

7、铺设排水垫层12并压实；

8、在排水垫层12顶部铺设隔离土工布26，用于隔离上部土；

9、装十字预制节点13，采用圆形锚固钢板20将竖向连接筋a14锚固螺栓45锚固连为整体。采用后灌微膨胀混凝土a19封孔。将竖向连接筋a14锚固连为整体；

10、用钢筋绑扎或焊接连接横向连接筋a24，浇筑钢筋混凝土框格板30；

11、待钢筋混凝土框格板达到设计强度的70％～80％后，进行路堤1填筑及后续边沟27、侧向排水孔28、回填种植土29、护栏32施工。