一种高速公路软基段不均匀沉降的托换加固结构的制作方法

本技术属于公路工程领域，涉及一种高速公路软基段不均匀沉降的托换加固结构。

背景技术：

1、软土地基通常具有含水率高、渗透性差、压缩性大、强度低、灵敏度高和厚度不均等特点。在软土地基上修建高速公路，会带来很多问题，例如在路基填筑过程中出现不稳定，严重影响高速公路的施工质量和施工进度；在建成通车后软土地基不均匀沉降过大，又严重影响了高速公路的正常使用。从已建成通车的高速公路情况看，路堤稳定的条件相对容易满足，但高速公路不仅要求路堤稳定，而且对工后沉降的要求也很高，特别是高速公路上与构造物相邻路基的工后不均匀沉降量需要严格控制。

2、交通动荷载容易引起软土路基不均匀沉降的两大原因：

3、(1)触变性：软土一经扰动，结构破坏，强度迅速降低或很快变成稀泥状态。所以软土地基受振动荷载后，易产生侧向滑动、沉降及其底面两侧挤出等现象。

4、(2)流变性：是指在一定的荷载持续作用下，土的变形随时间而增长的特性。

5、软土路基施工后长期压缩沉降难以控制的原因有：

6、(1)主固结是在侧限条件下受压后，孔隙水逐渐排出，而引起的压缩过程(施工阶段压缩沉降)。

7、(2)次固结是在侧限条件下受压后，主固结完成后土体积仍随时间增长而减小的过程，也可以理解成土的流变变形(施工后长期压缩沉降)。

8、(3)总沉降s＝m*sc(m为沉降系数1.1～1.7；sc为主固结沉降)，由于软土流变影响，次固结沉降需很长时间才稳定，其值也远大于沉降系数范围。

9、软基路段在软基处治不到位的情况下直接铺筑道路，就会因为增加了道路和汽车荷载而打破软土原有平衡，导致淤泥一边向下蠕变一边固结，直至沉降至一定深度和一定年限后才能达到新的平衡。对于半刚性基层路面，在软基沉降过程中会伴随着出现沉降差，沉降值越大则沉降差越大，反应到沥青混凝土表面层就会出现波浪病害，降低路面行驶质量，同时不均匀沉降也改变了路面的横坡，易导致路面积水，不利于雨天的行车安全。

10、软土路基不均匀沉降病害的处治一直是高速公路养护中的一个难点，传统的路面加铺方案因老路沉降未趋于稳定而只能短暂维持处治效果；传统的桩基加固方案在石渣填筑路基上施打困难；且管桩、水泥搅拌桩、碎石桩、注浆处治方案因对原有路基破坏大且工期长，不适用于高速公路养护处治。

11、通过工程实践和相关研究表明，控制软基的不均匀沉降关键是解决软土路基变形协调问题，而软土路基变形协调控制措施主要有以下两种：

12、1、软土路基顶部设置下隔板或框格等，在路基下形成一层“硬壳层”，刚度较大，协调软土路基的变形，从而有效降低路基的不均匀沉降；

13、2、改良路基填料，在路基填筑前，在填料掺入胶结物，如石灰、水泥、…、或组合体等，使得整个路基填筑体联结成整体，提高路基的刚度，提升路基本身抵抗不均匀沉降的能力。

14、其中第2种方法对于既有路基来说，实施的可行性较小，如采用注浆方式，质量难以控制，效果不佳；第1种方法对于运营期高速公路是可行的且比较容易实施的，在不破坏原有路基及影响过往交通的前提下，关键是要选择合适的工艺。

技术实现思路

1、本实用新型针对现有公路软土路基存在的平面应变和沉降不均匀导致路基相应病害的发生缺陷，为了克服而现有技术存在的采用路面加铺方案因老路沉降未趋于稳定而只能短暂维持处治效果，传统的管桩、水泥搅拌桩、注浆处治方案因对老路破坏大且工期长不适用于高速公路养护处治，传统的碎石桩加固方案在普遍的石渣填筑路基上施打困难的难题，而提供一种高速公路软基段不均匀沉降的托换加固结构，通过水泥土导墙、自钻式中空锚杆及微型桩在路堤下、软土路基顶部形成一层“硬壳层”，从而有效减小路基的不均匀沉降；能够对现有软土路基进行加固，且对既有路基的破坏小，同时避免了对交通的影响。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

3、一种高速公路软基段不均匀沉降的托换加固结构，其特征在于：包括两面水泥土导墙、若干自钻式中空锚杆、若干微型桩，两面水泥土导墙分别位于高速公路软基段不均匀沉降的路基两侧；若干微型桩均匀分布在高速公路软基段不均匀沉降的路基中心线上，每个自钻式中空锚杆从一面水泥土导墙外侧穿入且通过高速公路软基段不均匀沉降的路基并避开微型桩到达另一面水泥土导墙外侧。

4、所述水泥土导墙通过路基边坡范围外采用水泥搅拌桩施打而成。

5、所述微型桩由钻机成孔、放入钢管后压力注浆而成。

6、本实用新型通过水泥土导墙、自钻式中空锚杆及微型桩在路堤下形成一层“硬壳层”，从而有效减小路基的不均匀沉降。

7、本实用新型的有益效果是：

8、1.本实用新型通过在路基范围外进行钻孔注浆加固,无需对路基进行大面积开挖或拆除重建进行加固或翻新,钻孔采用自钻式中空锚杆，能有效防止塌孔，对路基的破坏较小，不会破坏原有的路基结构,且通过在路基范围外钻孔,不会影响高速公路的正常通车运营,适合于在已通车的运营公路上应用。

9、2.本实用新型所涉及的方法施工便捷，可调整性大。优点在于可以根据上部荷载的大小，通过调整自钻式中空锚杆的直径、入射角，调整最终形成的“硬壳层”的厚度。

技术特征：

1.一种高速公路软基段不均匀沉降的托换加固结构，其特征在于：包括两面水泥土导墙(1)、若干自钻式中空锚杆(2)、若干微型桩(3)，两面水泥土导墙(1)分别位于高速公路软基段不均匀沉降的路基两侧；若干微型桩(3)均匀分布在高速公路软基段不均匀沉降的路基中心线上，每个自钻式中空锚杆(2)从一面水泥土导墙(1)外侧穿入且通过高速公路软基段不均匀沉降的路基并避开微型桩(3)到达另一面水泥土导墙(1)外侧。

2.根据权利要求1所述的高速公路软基段不均匀沉降的托换加固结构，其特征在于：所述水泥土导墙(1)通过路基边坡范围外采用水泥搅拌桩施打而成。

3.根据权利要求1所述的高速公路软基段不均匀沉降的托换加固结构，其特征在于：所述微型桩(3)由钢管和水泥浆组成。

技术总结本技术涉及一种高速公路软基段不均匀沉降的托换加固结构，托换加固结构为：两面水泥土导墙分别位于高速公路软基段不均匀沉降的路基两侧；若干微型桩均匀分布在高速公路软基段不均匀沉降的路基中心线上，每个自钻式中空锚杆从一面水泥土导墙外侧穿入且通过高速公路软基段不均匀沉降的路基并避开微型桩到达另一面水泥土导墙外侧。本技术通过水泥土导墙、自钻式中空锚杆及微型桩在路堤下形成一层“硬壳层”，从而有效减小路基的不均匀沉降。本技术的有益效果是不破坏原有路基、不阻断交通及高速公路正常运营的前提下，在路基下方软土层表面形成一个“硬壳层”，实现有效减小路面的不均匀沉降、降低后期的养护费用的目的。技术研发人员：陈学,肜増湘,王默,岳敏,王云安,邓长青受保护的技术使用者：湖北省交通规划设计院股份有限公司技术研发日：20230919技术公布日：2024/6/5