CN103556554A - 加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构，包括从上到下的路堤、硬壳层、软土层和硬土层，所述路堤开有若干桩孔，每个桩孔从路堤穿过硬壳层、软土层贯穿至硬土层，桩孔的直径上小下大，大直径段从路堤下端开始直至桩孔底部；以地平面为分界线，分界线以上桩孔内为中粗砂，分界线以下桩孔内为凝固的水泥浆、水泥砂浆或混凝土。本发明还公开了加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构的施工方法。本发明在出现病害的公路软基中设置钻孔桩，与桩间土形成复合地基，从而增强路基稳定性、减少路基沉降。
Description
技术领域
本发明涉及出现过大沉降或裂缝等病害的既有公路路堤下软基处理技术，具体涉及一种加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构及其施工方法。
背景技术
由于不均匀沉降、路基稳定性差等原因，软黏土地基上的公路通车后路面开裂的现象较为普遍。为保证行车质量，需要对既有公路路堤下的软土地基进行加固。采用CFG桩、管桩、搅拌桩加固对路基路面破坏太大，不能采用；为减少对路基路面的破坏，通常采用注浆、高压旋喷桩等进行加固。工程实践表明，在软黏土地基中，注浆属于劈裂注浆，无论是钢花管注浆还是袖阀管注浆，均难以形成桩体，加固效果难以保证，且挤土效应显著。高压旋喷桩施工时喷射压力高达25MPa以上，对地基土扰动非常严重，经常导致裂缝和位移，且返浆量大，易污染路面。
发明内容
本发明为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种加固出现病害的路堤下软基的钻孔桩复合地基结构，在出现病害的公路软基中设置钻孔桩，与桩间土形成复合地基，从而增强路基稳定性、减少路基沉降。
本发明的另一目的在于提供加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构的施工方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：本加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构，包括从上到下的路堤、硬壳层、软土层和硬土层，所述路堤开有若干桩孔，每个桩孔从路堤穿过硬壳层、软土层贯穿至硬土层，桩孔的直径上小下大，大直径段从路堤下端开始直至桩孔底部；以地平面为分界线，分界线以上桩孔内为中粗砂，分界线以下桩孔内为凝固的水泥浆、水泥砂浆或者混凝土。
所述桩孔的大直径段的直径为300-500mm，桩孔小直径段的直径为110-150mm。
上述的加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构的施工方法，包括以下步骤：
（1）、地质钻机的地质钻头下钻出现病害的路堤，地质钻头后面跟进套管护壁，钻穿路堤之后地质钻头停止；
（2）、上提地质钻机的地质钻头，更换为可扩缩钻头；
（3）、可扩缩钻头在收缩后下放到孔底，向桩孔内注满设计密度的泥浆进行护壁，地质钻机下压和旋转，通过硬壳层的反作用力和可扩缩钻头旋转的离心力，将可扩缩钻头扩张开，可扩缩钻头向下钻孔至硬土层，当桩孔总深度到达设定深度L时，停止钻孔；
（4）、上提可扩缩钻头，可扩缩钻头在自重和上部桩孔小直径段的约束力作用下收缩，将可扩缩钻头上提到地面；
（5）灌桩。
步骤（5）灌桩为灌注水泥浆或水泥砂浆，方法为：将注浆管插入孔底，利用注浆管自下而上灌注水泥浆或水泥砂浆直至设定的高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆或水泥砂浆的过程中泥浆上浮流出路堤面；待水泥浆或水泥砂浆凝固后形成圆柱桩，抽回套管，向桩孔内密实回填中粗砂至路床顶面。
步骤（5）灌桩为灌注混凝土，方法为：将注浆管插入孔底，向桩孔内投放砂石混合料，利用注浆管自下而上灌注水泥浆直至设定的高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆的过程中泥浆上浮流出路堤面；待混凝土凝固后形成圆柱桩，抽回套管，向桩孔内密实回填中粗砂至路床顶面。
为避免超软弱地基严重扩孔，步骤（5）灌桩为灌注混凝土，方法为：在注浆管套一个直径280-480mm的土工袋，将注浆管插入孔底，向土工袋内投放砂石混合料，利用注浆管自下而上灌注水泥浆直至设定的高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆的过程中泥浆上浮流出路堤面；待混凝土凝固后形成圆柱桩，抽回套管，向桩孔内密实回填中粗砂至路床顶面。
所述地质钻头的直径为110-150mm，可扩缩钻头的最大直径为300-500mm。
所述可扩缩钻头包括钻杆连接头、4个铰钉和4个扩缩杆，4个扩缩杆通过4个铰钉相互铰接，形成平行四边形结构，位于最上端的铰钉设置在钻杆连接头上，下方2个扩缩杆的下面设有钻齿，钻杆连接头设有限制扩缩杆打开角度的限位部。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
（1）本发明技术适用于出现过大沉降或裂缝等病害的路堤下软基的加固，利用地质钻机、可扩缩钻头在出现病害的路堤的软土地基中打桩孔，在路堤、路面中的钻孔直径为110-150mm，施工桩时对路基路面破坏小；
（2）在路堤中钻孔时采用套管跟进法进行护壁，避免了对路堤土的浸泡；
（3）桩孔采用钻具回钻成孔，相对高压旋喷桩利用高压流体冲切成孔而言，本发明的成孔直径更容易保证、对地基没有挤土效应；
（4）当软黏土非常软弱且投放砂石料时，为避免扩孔，可在下放注浆管时放入一个比设置桩直径小10-20mm的土工袋。
（5）钻孔过程中，路堤部分钻孔采用套管跟进法护壁，地基部分钻孔采用在桩孔内注满设计密度的泥浆进行护壁，避免塌孔或缩孔。
附图说明
图1是本发明的加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构剖面图。
图2是采用土工袋进行回填的施工示意图。
图3是可扩缩钻头示意图。
图中：1：路堤、2：软土层、3：桩孔、4：硬土层、5：钻杆连接头、6：铰钉、7：限位部、8：扩缩杆、9：钻齿、10：硬壳层、11：中粗砂、12：土工袋、13：套管、14：注浆管、15：排泥管接头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1所示的加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构，包括从上到下的路堤1、硬壳层10、软土层2和硬土层4，路堤1开有若干桩孔（桩孔的横向个数根据不同的路堤确定，桩孔的纵向个数根据出现病害路堤的长度确定，桩孔之间的间距根据地基的受力情况确定），每个桩孔从路堤1穿过硬壳层10、软土层2贯穿至硬土层4，桩孔3的直径上小下大，大直径段从路堤下端开始直至桩孔底部，以地平面为分界线，分界线以上桩孔内为中粗砂11，分界线以下桩孔内为凝固的水泥砂石。
桩孔大直径段的直径为450mm，桩孔小直径段的直径为130mm，大直径段的深度H为13838mm。
上述的加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构的施工方法，包括以下步骤：
（1）、地质钻机的地质钻头下钻出现病害的路堤1，地质钻头后面跟进套管13护壁，钻穿路堤1之后地质钻头停止；
（2）、上提地质钻机的地质钻头，更换为可扩缩钻头；
（3）、可扩缩钻头在收缩后下放到孔底，向桩孔内注满设计密度的泥浆进行护壁，地质钻机下压和旋转，通过硬壳层10的反作用力和可扩缩钻头旋转的离心力，将可扩缩钻头扩张开，可扩缩钻头向下钻孔至硬土层4，当桩孔总深度到达设定深度L时，L=15.6m，停止钻孔；
（4）、上提可扩缩钻头，可扩缩钻头在自重和上部桩孔小直径段的约束力作用下收缩，将可扩缩钻头上提到地面；
（5）如图2所示，灌桩：在注浆管14套一个直径430mm的土工袋12，将注浆管14插入孔底，向土工袋12内投放砂石混合料，利用注浆管14自下而上灌注水泥浆直至设定的高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆的过程泥浆上浮流出路堤面；待混凝土凝固后形成圆柱桩，抽回套管13，向桩孔3内密实回填中粗砂11至路床顶面。（混凝土就是水泥砂石浆）
地质钻头的直径为130mm，可扩缩钻头的最大直径为450mm。
如图3所示，可扩缩钻头包括钻杆连接头5、4个铰钉6和4个扩缩杆8，4个扩缩杆8通过4个铰钉6相互铰接，形成平行四边形结构，位于最上端的铰钉6设置在钻杆连接头5上，下方2个扩缩杆8的下面设有钻齿9，钻杆连接头5设有限制扩缩杆8打开角度的限位部7。
实施例2：
除了下列特征，其余同实施例1：步骤（5）灌桩的方法为：将注浆管14插入孔底，向桩孔3内投放砂石混合料，利用注浆管14自下而上灌注水泥浆直至设定的高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆的过程中泥浆上浮流出路堤面；待混凝土凝固后形成圆柱桩，抽回套管13，向桩孔3内密实回填中粗砂11至路床顶面。
实施例3：
除了下列特征，其余同实施例1：步骤（5）灌桩的方法为：将注浆管14插入孔底，利用注浆管14自下而上灌注水泥砂浆直至设定的高度，泥浆密度低，在灌注水泥砂浆的过程中泥浆上浮流出路堤面；待水泥砂浆凝固后形成圆柱桩，抽回套管13，向桩孔3内密实回填中粗砂11至路床顶面。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构，其特征在于：包括从上到下的路堤、硬壳层、软土层和硬土层，所述路堤开有若干桩孔，每个桩孔从路堤穿过硬壳层、软土层贯穿至硬土层，桩孔的直径上小下大，大直径段从路堤下端开始直至桩孔底部；以地平面为分界线，分界线以上桩孔内为中粗砂，分界线以下桩孔内为凝固的水泥浆、水泥砂浆或混凝土。
2.根据权利要求1所述的加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构，其特征在于：所述桩孔的大直径段的直径为300-500mm，桩孔小直径段的直径为110-150mm。
3.根据权利要求1所述的加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、地质钻机的地质钻头下钻出现病害的路堤，地质钻头后面跟进套管护壁，钻穿路堤之后地质钻头停止；
（2）、上提地质钻机的地质钻头，更换为可扩缩钻头；
（3）、可扩缩钻头在收缩后下放到孔底，向桩孔内注满设计密度的泥浆进行护壁，地质钻机下压和旋转，通过硬壳层的反作用力和可扩缩钻头旋转的离心力，将可扩缩钻头扩张开，可扩缩钻头向下钻孔至硬土层，当桩孔总深度到达设定深度L时，停止钻孔；
（4）、上提可扩缩钻头，可扩缩钻头在自重和上部桩孔小直径段的约束力作用下收缩，将可扩缩钻头上提到地面；
（5）灌桩。
4.根据权利要求3所述的加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特征在于：步骤（5）灌桩为灌注水泥浆或水泥砂浆，方法为：将注浆管插入孔底，利用注浆管自下而上灌注水泥浆或水泥砂浆直至设定的高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆或水泥砂浆的过程中泥浆上浮流出路堤面；待水泥浆或水泥砂浆凝固后形成圆柱桩，抽回套管，向桩孔内密实回填中粗砂至路床顶面。
5.根据权利要求3所述的加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特征在于：步骤（5）灌桩为灌注混凝土，方法为：将注浆管插入孔底，向桩孔内投放砂石混合料，利用注浆管自下而上灌注水泥浆直至设定的高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆的过程中泥浆上浮流出路堤面；待混凝土凝固后形成圆柱桩，抽回套管，向桩孔内密实回填中粗砂至路床顶面。
6.根据权利要求3所述的加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特征在于：步骤（5）灌桩为灌注混凝土，方法为：在注浆管套一个直径280-480mm的土工袋，将注浆管插入孔底，向土工袋内投放砂石混合料，利用注浆管自下而上灌注水泥浆直至设定的高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆的过程中泥浆上浮流出路堤面；待混凝土凝固后形成圆柱桩，抽回套管，向桩孔内密实回填中粗砂至路床顶面。
7.根据权利要求3所述的加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特征在于：所述地质钻头的直径为110-150mm，可扩缩钻头的最大直径为300-500mm。
8.根据权利要求3所述的加固路堤软基的钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特征在于：所述可扩缩钻头包括钻杆连接头、4个铰钉和4个扩缩杆，4个扩缩杆通过4个铰钉相互铰接，形成平行四边形结构，位于最上端的铰钉设置在钻杆连接头上，下方2个扩缩杆的下面设有钻齿，钻杆连接头设有限制扩缩杆打开角度的限位部。
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