一种湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系及道路拓宽方法技术

本发明专利技术公开了一种湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系及道路拓宽方法，该湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系包括湿陷性黄土地基层、灰土换填层、填土层、土工格栅、待拓宽道路水稳层、待拓宽道路路面、微型刚性桩以及夯实水泥土桩墙；湿陷性黄土地基层、灰土换填层、填土层、待拓宽道路水稳层以及待拓宽道路路面自下而上依次层状分布；夯实水泥土桩墙贯穿灰土换填层并纵向插入湿陷性黄土地基层中；填土层中沿填土层的纵向铺设有一层或多层土工格栅；微型刚性桩贯穿土工格栅并纵向插入原路堤中。本发明专利技术针对湿陷性黄土地基层上道路拓宽问题，提供了一种结构力学性能合理、整体性好以及质量可控的湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系及道路拓宽方法。

【技术实现步骤摘要】
一种湿陷性黄土地基层上道路拓宽方法
本专利技术属于湿陷性黄土地区道路拓宽工程领域，涉及一种湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系及道路拓宽方法。
技术介绍
随着我国经济的飞速发展，公路在国民经济发展中的作用越来越突出。然而有些道路的通行能力已经不能满足交通量增大的需要，其造成时间的浪费和运输成本的提高，严重影响了区域经济的发展。为了满足急剧增长的交通要求和提高道路服务水平，更好地为经济建设服务，对道路进行拓宽成为了必然选择。目前，道路拓宽工程中，最主要的问题就是拓宽道路与原有道路之间整体性能较差，运营过程中拓宽道路与原有道路之间差异沉降较大，纵向裂缝现象较为严重。再加之在湿陷性黄土地区，由于湿陷性黄土土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。当在一定压力下受水浸湿，黄土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。因此，在湿陷性黄土地基层上进行道路拓宽工程，拓宽道路与原有道路之间差异沉降、纵向裂缝问题更为显著，运营过程中甚至出现失稳破坏，严重影响着拓宽后道路行车的舒适性和安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对湿陷性黄土地基层上道路拓宽问题，提供了一种结构力学性能合理、整体性好以及质量可控的湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系及道路拓宽方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系，其特征在于：所述湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系包括湿陷性黄土地基层、灰土换填层、填土层、土工格栅、待拓宽道路水稳层、待拓宽道路路面、微型刚性桩以及夯实水泥土桩墙；所述湿陷性黄土地基层、灰土换填层、填土层、待拓宽道路水稳层以及待拓宽道路路面自下而上依次层状分布；所述夯实水泥土桩墙贯穿灰土换填层并纵向插入湿陷性黄土地基层中；所述填土层中沿填土层的纵向铺设有一层或多层土工格栅；所述微型刚性桩贯穿土工格栅并纵向插入原路堤中。作为优选，本专利技术所采用的微型刚性桩是钢筋混凝土灌注桩；所述微型刚性桩的直径在150～300mm之间，所述微型刚性桩采用的混凝土强度等级不小于C30，纵筋直径不小于8mm，纵筋不少于4根；所述微型刚性桩的长度在0.8～1.2m之间；所述微型刚性桩的横向间距在1.0～1.5m之间。作为优选，本专利技术所采用的微型刚性桩贯穿土工格栅时由土工格栅分为上部分以及下部分；所述上部分以及下部分的长度比在1：2～1：1范围内。作为优选，本专利技术所采用的土工格栅是多层时，相邻两层土工格栅之间的间距在0.5～1.5m范围内。作为优选，本专利技术所采用的土工格栅在0.5％延伸率时的抗拉刚度不小于500kN/m。作为优选，本专利技术所采用的夯实水泥土桩墙由夯实水泥土桩重叠排列组成，所述夯实水泥土桩的直径不小于0.8m，两相邻夯实水泥土桩的心距不大于夯实水泥土桩的半径，长度不小于2倍的灰土换填层的高度。作为优选，本专利技术所采用的灰土换填层的厚度Hc采用下式确定：Hc=Σi=1nσ‾ziEsihi-Σi=1mσ‾zi′Esi′hi′σ‾cEc]]>其中：原地基和待拓宽道路路肩下地基变形计算深度至自重应力与附加应力之比小于0.1，且将原路肩和待拓宽道路路肩下地基变形计算深度分别均匀划分为m以及n层；i是m或n层中的任意一层；Ec为灰土换填层灰土平均压缩模量；为灰土换填层平均附加应力；Esi和E′si分别为原地基和待拓宽道路路肩下地基第i层土上的平均压缩模量；和分别为原地基和待拓宽道路路肩下地基第i层土上的平均附加应力；hi和h′i分别为第i层土的厚度。一种基于如前所述的湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系的湿陷性黄土地基层上道路拓宽方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1)获得原有道路和拓宽道路地基物理力学参数；所述原有道路和拓宽道路地基物理力学参数是原有道路和拓宽道路地基压缩模量、换填灰土压缩模量和拓宽道路新增荷载；2)根据原有道路和拓宽道路地基物理力学参数确定灰土换填层的厚度；3)挖去与灰土换填层的厚度相同高度的湿陷性黄土，进行灰土换填，灰土换填后的灰土压实度不小于95，并平整至设计地基标高；4)采用螺旋转法施工并形成夯实水泥土桩墙，夯实水泥土桩墙由夯实水泥土桩重叠排列组成，夯实水泥土桩的直径不小于0.8m，两相邻夯实水泥土桩的心距不大于夯实水泥土桩的半径，长度不小于2倍的灰土换填层的高度，位于拓宽路堤坡脚处和排水沟之间；5)按规范要求进行排水沟的施工；6)向原路堤坡面开挖台阶，原路堤坡面的台阶宽度不小于1m，铺设第一层土工格栅，所述土工格栅在0.5％延伸率时的抗拉刚度不小于500kN/m；7)填筑一层拓宽路堤的填土层，并充分压实，压实度与原路堤的压实度相同，填土层的厚度不大于0.3m；8)将微型刚性桩在距原路堤坡面开挖的台阶边缘0.3～0.5m处垂直打入原路堤，并打穿土工格栅；9)重复步骤7)填筑拓宽路堤的填土层至铺设下一层土工格栅标高；10)重复步骤6)至步骤9)，在步骤9)所提及的填筑拓宽路堤的填土层的基础上再次填筑填土层；直至填筑至待拓宽道路水稳层底面设计标高；11)对待拓宽道路水稳层进行施工，所述待拓宽道路水稳层与原水稳层的设计以及施工要求相同；12)对待拓宽道路路面进行施工；所述待拓宽道路路面与原路面的设计以及施工要求相同。作为优选，本专利技术在步骤2)中灰土换填层的厚度Hc采用下式确定：Hc=Σi=1nσ‾ziEsihi-Σi=1mσ‾zi′Esi′hi′σ‾cEc]]>其中：原地基和待拓宽道路路肩下地基变形计算深度至自重应力与附加应力之比小于0.1，且将原路肩和待拓宽道路路肩下地基变形计算深度分别均匀划分为m以及n层；i是m或n层中的任意一层；Ec为灰土换填层灰土平均压缩模量；为灰土换填层平均附加应力；Esi和E′si分别为原地基和待拓宽道路路肩下地基第i层土上的平均压缩模量；和分别为原地基和待拓宽道路路肩下地基第i层土上的平均附加应力；hi和h′i分别为第i层土的厚度；计算深度至自重应力与附加应力之比小于0.1。本专利技术的优点是：本专利技术提供了一种湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系及道路拓宽方法，该体系包括土工格栅、填土层、微型刚性桩、灰土换填层、夯实水泥土桩墙、待拓宽道路水稳层、待拓宽道路路面、湿陷性黄土地基层以及排水沟。土工格栅和微型刚性桩联合作用，显著提高了填土层和原路堤的整体稳定性；灰土换填层和夯实水泥土桩墙联合作用，消除黄土湿陷性对拓宽道路的影响，增强了拓宽地基承载力。其中，灰土换填层消除了浅层地基的湿陷性，增加了地基强度，减小了新老道路的差异沉降，而夯实水泥土桩墙有效隔离了拓宽道路外侧雨水对深层湿陷性黄土的影响，该体系有效解决了湿陷性黄土地基层上道路拓宽工程中新老道路变形协调性差，新老道路整体稳定性差以及路面开裂现象严重的问题。本专利技术无需换填路堤轻质填料、减小了湿陷性地基处理范围，经济性好。附图说明图1是本专利技术所提供的湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系的剖视结构示意图；图2是本专利技术所采用的灰土换填层和夯实水泥土桩墙联合结构的平面结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系，其特征在于：所述湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系包括湿陷性黄土地基层(8)、灰土换填层(4)、填土层(2)、土工格栅(1)、待拓宽道路水稳层(6)、待拓宽道路路面(7)、微型刚性桩(3)以及夯实水泥土桩墙(5)；所述湿陷性黄土地基层(8)、灰土换填层(4)、填土层(2)、待拓宽道路水稳层(6)以及待拓宽道路路面(7)自下而上依次层状分布；所述夯实水泥土桩墙(5)贯穿灰土换填层(4)并纵向插入湿陷性黄土地基层(8)中；所述填土层(2)中沿填土层(2)的纵向铺设有一层或多层土工格栅(1)；所述微型刚性桩(3)贯穿土工格栅(1)并纵向插入原路堤(11)中。

【技术特征摘要】
1.一种湿陷性黄土地基层上道路拓宽方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1)获得原有道路和拓宽道路地基物理力学参数；所述原有道路和拓宽道路地基物理力学参数是原有道路和拓宽道路地基压缩模量、换填灰土压缩模量和拓宽道路新增荷载；2)根据原有道路和拓宽道路地基物理力学参数确定灰土换填层(4)的厚度；3)挖去与灰土换填层(4)的厚度相同高度的湿陷性黄土，进行灰土换填，灰土换填后的灰土压实度不小于95，并平整至设计地基标高；4)采用螺旋转法施工并形成夯实水泥土桩墙(5)，夯实水泥土桩墙(5)由夯实水泥土桩重叠排列组成，夯实水泥土桩的直径不小于0.8m，两相邻夯实水泥土桩的心距不大于夯实水泥土桩的半径，长度不小于2倍的灰土换填层(4)的高度，位于拓宽路堤坡脚处和排水沟(9)之间；5)按规范要求进行排水沟的施工；6)向原路堤(11)坡面开挖台阶，原路堤(11)坡面的台阶宽度不小于1m，铺设第一层土工格栅(1)，所述土工格栅(1)在0.5％延伸率时的抗拉刚度不小于500kN/m；7)填筑一层拓宽路堤的填土层(2)，并充分压实，压实度与原路堤(11)的压实度相同，填土层(2)的厚度不大于0.3m；8)将微型刚性桩(3)在距原路堤(11)坡面开挖的台阶边缘0.3～0.5m处垂直打入原路堤(11)，并打穿土工格栅(1)；9)重复步骤7)填筑拓宽路堤的填土层(2)至铺设下一层土工格栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，赵建斌，董立山，孙志杰，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，山西交科公路勘察设计院，
类型：发明
国别省市：山西;14