一种欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基及其施工方法技术

本发明专利技术属于软土地基处理领域，涉及一种欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基及施工方法。该路基中的格栅碎石桩打穿欠固结吹淤地基并嵌入下卧持力层中；塑料排水板打入欠固结吹淤地基中；生物水泥‑格栅加筋垫层平铺在格栅碎石桩的上表面；生物水泥‑格栅加筋垫层上下表面均铺设无纺土工布；无纺土工布与密封膜密封在夯填黏土密封沟的底部；路堤填土填筑在生物水泥‑格栅加筋垫层上表面无纺土工布之上；路堤填土上表面及侧面设置生物防水层；路堤侧面生物防水层上设置土层并种植护坡植被，形成路堤边坡生态防水保护层。本发明专利技术具有结构合理、承载力高、施工周期短、与环境友好等优点，是一种值得推广的绿色生态结构。

A Biocement Reinforcement Subgrade on Underconsolidated Blowing Silt Foundation and Its Construction Method

The invention belongs to the field of soft soil foundation treatment, and relates to a biological cement reinforcing roadbed and construction method on underconsolidated blown silt foundation. The grille gravel pile in the subgrade penetrates the underconsolidated blown silt foundation and is embedded in the underlying bearing layer; the plastic drainage board is penetrated into the underconsolidated blown silt foundation; the bio-cement grille reinforced cushion is laid on the upper surface of the grille gravel pile; the upper and lower surfaces of the bio-cement grille reinforced cushion are laid with non-woven geotextile; the non-woven geotextile and the sealing film are sealed at the bottom of the rammed clay sealing ditch; Embankment filling is built on non-woven geotextiles on the upper surface of bio-cement reinforced cushion; bio-waterproofing layer is set on the upper surface and side of embankment filling; soil layer is set on bio-waterproofing layer on the side of embankment and slope protection vegetation is planted to form ecological waterproofing protection layer on embankment slope. The invention has the advantages of reasonable structure, high bearing capacity, short construction period and environmental friendliness, and is a green ecological structure worthy of promotion.

【技术实现步骤摘要】
一种欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基及其施工方法
本专利技术属于地基处理
，涉及一种路基结构，尤其涉及一种基于微生物固化技术的欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基及其施工方法。
技术介绍
目前，由于对土地资源的需求日益增长，为解决“人多地少”的问题，许多沿海城市采取大规模滩涂围填的方式大力开拓滨海土地资源，吹填造地作为一种经济、高效的填筑方式，得到了广泛的应用。但是，沿海地区受限于砂石材料资源来源的限制，大多采用疏浚淤泥进行吹填造地，进而导致产生含水率超高且渗透固结性极差的欠固结吹淤地基。而如何提升欠固结吹淤地基的固结性，成为当前吹填造地的技术难题之一。目前，工程界常采用真空预压技术对吹填淤泥地基进行排水固结，但处理周期长，且仍存在承载力低、工后变形大等问题，无法有效地提高路基承载力及控制路堤稳定性。因此，亟需一种承载力高、固结性好、稳定性强的路基结构。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基及其施工方法，其目的在于，通过生物水泥对欠固结吹淤地基进行加固，并结合排水系统的改进提升固结排水能力，从而降低含水率，缩短施工周期，由此解决现有技术固结性、承载力、稳定性不足的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基，包括：所述欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基包括下卧持力层、欠固结吹淤地基、路堤、生物防水层、养殖土层、护坡植被，以及处于路堤与欠固结吹淤地基之间、打穿欠固结吹淤地基并嵌入下卧持力层的路堤沉降控制结构；所述路堤沉降控制结构包括生物水泥-格栅加筋垫层、多个格栅碎石桩组成的桩组阵列、竖向塑料排水板、密封膜、第一无纺土工布以及夯填黏土密封沟；所述生物水泥-格栅加筋垫层铺设在格栅碎石桩及欠固结吹淤地基上表面；所述塑料排水板插入欠固结吹淤地基至距下卧持力层预定距离处；所述密封膜设于第一无纺土工布的夹层中；所述第一无纺土工布设于固结吹淤地基上表面与生物水泥-格栅加筋垫层下表面之间；所述密封膜与第一无纺土工布的边缘密封在夯填黏土密封沟底部；所述路堤填筑在生物水泥-格栅加筋垫层上表面；所述生物防水层铺设在路堤顶面及侧面防水土工膜上表面；所述养殖土层铺设在路堤侧面生物防水层上表面；所述护坡植被种植在养殖土层中。进一步地，所述欠固结吹淤地基是由疏浚淤泥吹填至预定标高，并自然晾晒至预定不排水抗剪强度后形成；所述第一无纺土工布是由第一层无纺土工布和第二层无纺土工布组成的夹层构造；所述欠固结吹淤地基上表面由下至上依次铺设第一层无纺土工布、密封膜和第二层无纺土工布；所述第一层无纺土工布与密封膜之间布设纵横交错的滤管，构建欠固结吹淤地基的水平排水系统。进一步地，所述格栅碎石桩是由周向三向土工格栅-无纺土工布套管和未风化的扎制碎石构成；所述格栅碎石桩按方形、矩形或梅花形布置，间距2.0-3.0m；所述三向土工格栅-无纺土工布套管是由第一三向土工格栅与第二无纺土工布沿桩体长度方向及桩体径向进行间隔绑扎形成；所述第一三向土工格栅满足伸长率为0.5％时的抗拉强度不小于300kN/m，第一三向土工格栅的网孔尺寸为15-25mm；所述扎制碎石为自然级配，含泥量不大于5％，最大粒径不大于4cm。进一步地，所述生物水泥-格栅加筋垫层包括第二三向土工格栅、废旧轮胎骨料-钙质砂混合料、柔性注浆管、柔性排液管和生物水泥；所述第二三向土工格栅于生物水泥-格栅加筋垫层内沿厚度方向分层布置2-3层；所述混合料填充于各层第二三向土工格栅之间，构成混合料-格栅加筋垫层，压实度为30-50％，混合料-格栅加筋垫层上表面设有第三层无纺土工布；所述柔性注浆管布置在混合料-格栅加筋垫层的上表面与第三层无纺土工布下表面之间，用于向混合料-格栅加筋垫层内注入产脲酶菌和营养液；所述柔性排液管布置在混合料-格栅加筋垫层下表面与第二层无纺土工布上表面之间，用于排出产脲酶菌新陈代谢废弃液；所述生物水泥为产脲酶菌利用营养液进行新陈代谢的产物。进一步地，所述柔性注浆管与柔性排液管均为柔性塑料管，直径为30-50mm；所述柔性注浆管与柔性排液管管壁上设有均匀分布的小圆孔，外部各包裹一层第三无纺土工布，末端分别与注浆泵和排液泵相连；所述废旧轮胎骨料-钙质砂混合料由废旧轮胎颗粒、轮胎条与钙质砂充分混合，废旧轮胎颗粒质量含量为5±0.5％，废旧轮胎条质量含量为10±0.5％；所述废旧轮胎颗粒最大粒径不超过3mm，轮胎条宽度15-20mm，长度40-50mm；所述钙质砂最大粒径不超过3mm。进一步地，所述生物防水层是通过向路堤顶部及侧面上的生物水泥砂浆喷淋营养液固化形成；所述生物水泥砂浆是生物泥浆与中粗砂按质量比1:10均匀混合的产物；所述生物泥浆由等体积的产脲酶菌和摩尔浓度0.5mol/L的营养液混合搅拌1.0h，再静置沉积0.5h后滤除上清液获得，所述营养液为尿素和氯化钙的混合液，尿素和氯化钙的摩尔浓度比为1:1；所述生物水泥砂浆的铺设厚度为10-15cm；所述中粗砂的粒径为0.5-2.0mm。为了实现上述目的，按照本专利技术的另一个方面，提供了一种如前所述的欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基的施工方法，包括以下步骤：步骤1：吹填淤泥地基施工：在下卧持力层上，采用常规吹填技术将疏浚淤泥吹填至目标标高，形成吹淤地基，并自然晾晒至不排水抗剪强度不低于50kPa；步骤2：临时工作平台搭建：待步骤1完成后，在吹淤地基表面由下至上分别铺设竹芭、临时无纺土工布和临时三向土工格栅，然后施插竖向塑料排水板，通过堆载预压进行排水固结，排水固结周期不低于3个月，再在临时三向土工格栅上铺设一层土工格室并填充碎石构建临时工作平台，并确定格栅碎石桩的桩位；步骤3：格栅碎石桩施工：待步骤2完成后，依次进行桩位开挖桩孔、振动锤下放桩管至预定深度、桩管内下放三向土工格栅-无纺土工布套管、三向土工格栅-无纺土工布套管内投放碎石、间歇式振动拔管至地面成桩步骤；步骤4：生物水泥-格栅加筋垫层施工及路堤填筑：待步骤3完成后，回收临时工作平台的构建材料，包括竹芭、临时无纺土工布、临时三向土工格栅、土工格室及碎石；而后在格栅碎石桩顶部由下至上依次铺设第一层无纺土工布、密封膜、第二层无纺土工布和柔性排液管，并在第一层无纺土工布与密封膜之间布置滤管；而后在第二层无纺土工布上方分层铺设第二三向土工格栅与废旧轮胎骨料-钙质砂混合料，构建未固化的混合料-格栅加筋垫层，并在未固化的混合料-格栅加筋垫层顶部由下至上布置柔性注浆管和第三层无纺土工布后进行堆载预压，堆载预压周期不低于3个月，堆载预压卸载后填筑路堤，并通过柔性注浆管定期注入菌液和营养液，同时通过柔性排液管抽取废弃液，直至未固化的混合料-格栅加筋垫层达到预定固化强度后，停止注浆，得到生物水泥-格栅加筋垫层；步骤5：路堤护坡层及绿化层施工：待步骤4完成后，在路堤边坡及顶面铺设一层防水土工膜，而后在防水土工膜上浇筑生物水泥砂浆，并喷淋营养液使生物水泥砂浆固化形成生物防水层；而后在路堤边坡处的生物防水层上表面铺设养殖土层，并种植护坡植被进行生态护坡；在路堤的边坡坡脚处设置排水沟，将第一层无纺土工布、第二层无纺土工布及第三层无纺土工布与密封膜密封在夯填黏土密封沟的底部。进一步地，步骤3中，所述间歇式振动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基，其特征在于，包括：下卧持力层(1)、欠固结吹淤地基(2)、路堤(3)、生物防水层(13)、养殖土层(15)、护坡植被(16)，以及处于路堤(3)与欠固结吹淤地基(2)之间、打穿欠固结吹淤地基(2)并嵌入下卧持力层(1)的路堤沉降控制结构；所述路堤沉降控制结构包括生物水泥‑格栅加筋垫层(4)、多个格栅碎石桩(5)组成的桩组阵列、竖向塑料排水板(6)、密封膜(7)、第一无纺土工布(8)以及夯填黏土密封沟(9)；所述生物水泥‑格栅加筋垫层(4)铺设在格栅碎石桩(5)及欠固结吹淤地基(2)上表面；所述塑料排水板(6)插入欠固结吹淤地基(2)至距下卧持力层(1)预定距离处；所述密封膜(7)设于第一无纺土工布(8)的夹层中；所述第一无纺土工布(8)设于固结吹淤地基(2)上表面与生物水泥‑格栅加筋垫层(4)下表面之间；所述密封膜(7)与第一无纺土工布(8)的边缘密封在夯填黏土密封沟(9)底部；所述路堤(3)填筑在生物水泥‑格栅加筋垫层(4)上表面；所述生物防水层(13)铺设在路堤(3)顶面及侧面防水土工膜(14)上表面；所述养殖土层(15)铺设在路堤(3)侧面生物防水层(13)上表面；所述护坡植被(16)种植在养殖土层(15)中。...

【技术特征摘要】
1.一种欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基，其特征在于，包括：下卧持力层(1)、欠固结吹淤地基(2)、路堤(3)、生物防水层(13)、养殖土层(15)、护坡植被(16)，以及处于路堤(3)与欠固结吹淤地基(2)之间、打穿欠固结吹淤地基(2)并嵌入下卧持力层(1)的路堤沉降控制结构；所述路堤沉降控制结构包括生物水泥-格栅加筋垫层(4)、多个格栅碎石桩(5)组成的桩组阵列、竖向塑料排水板(6)、密封膜(7)、第一无纺土工布(8)以及夯填黏土密封沟(9)；所述生物水泥-格栅加筋垫层(4)铺设在格栅碎石桩(5)及欠固结吹淤地基(2)上表面；所述塑料排水板(6)插入欠固结吹淤地基(2)至距下卧持力层(1)预定距离处；所述密封膜(7)设于第一无纺土工布(8)的夹层中；所述第一无纺土工布(8)设于固结吹淤地基(2)上表面与生物水泥-格栅加筋垫层(4)下表面之间；所述密封膜(7)与第一无纺土工布(8)的边缘密封在夯填黏土密封沟(9)底部；所述路堤(3)填筑在生物水泥-格栅加筋垫层(4)上表面；所述生物防水层(13)铺设在路堤(3)顶面及侧面防水土工膜(14)上表面；所述养殖土层(15)铺设在路堤(3)侧面生物防水层(13)上表面；所述护坡植被(16)种植在养殖土层(15)中。2.根据权利要求1所述的欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基，其特征在于，所述欠固结吹淤地基(2)是由疏浚淤泥吹填至预定标高，并自然晾晒至预定不排水抗剪强度后形成；所述第一无纺土工布(8)是由第一层无纺土工布(81)和第二层无纺土工布(82)组成的夹层构造；所述欠固结吹淤地基(2)上表面由下至上依次铺设第一层无纺土工布(81)、密封膜(7)和第二层无纺土工布(82)；所述第一层无纺土工布(81)与密封膜(7)之间布设纵横交错的滤管，构建欠固结吹淤地基(2)的水平排水系统。3.根据权利要求1或2所述的欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基，其特征在于，所述格栅碎石桩(5)是由周向三向土工格栅-无纺土工布套管(18)和未风化的扎制碎石构成；所述格栅碎石桩(5)按方形、矩形或梅花形布置，间距2.0-3.0m；所述三向土工格栅-无纺土工布套管(18)是由第一三向土工格栅与第二无纺土工布沿桩体长度方向及桩体径向进行间隔绑扎形成；所述第一三向土工格栅满足伸长率为0.5％时的抗拉强度不小于300kN/m，第一三向土工格栅的网孔尺寸为15-25mm；所述扎制碎石为自然级配，含泥量不大于5％，最大粒径不大于4cm。4.根据权利要求1～3任意一项所述的欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基，其特征在于，所述生物水泥-格栅加筋垫层(4)包括第二三向土工格栅(10)、废旧轮胎骨料-钙质砂混合料、柔性注浆管(11)、柔性排液管(12)和生物水泥；所述第二三向土工格栅(10)于生物水泥-格栅加筋垫层(4)内沿厚度方向分层布置2-3层；所述混合料填充于各层第二三向土工格栅(10)之间，构成混合料-格栅加筋垫层，压实度为30-50％，混合料-格栅加筋垫层上表面设有第三层无纺土工布(83)；所述柔性注浆管(11)布置在混合料-格栅加筋垫层的上表面与第三层无纺土工布(83)下表面之间，用于向混合料-格栅加筋垫层内注入产脲酶菌和营养液；所述柔性排液管(12)布置在混合料-格栅加筋垫层下表面与第二层无纺土工布(82)上表面之间，用于排出产脲酶菌新陈代谢废弃液；所述生物水泥为产脲酶菌利用营养液进行新陈代谢的产物。5.根据权利要求1～4任意一项所述的欠固结吹淤地基上生物水泥加固路基，其特征在于，所述柔性注浆管(11)与柔性排液管(12)均为柔性塑料管，直径为30-50mm；所述柔性注浆管(11)与柔性排液管(12)管壁上设有均匀分布的小圆孔，外部各包裹一层第三无纺土工布，末端分别与注浆泵和排液泵相连；所述废旧轮胎骨料-钙质砂混合料由废旧轮胎颗粒、轮胎条与钙质砂充分混合，废旧轮胎颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔明娟，郑俊杰，吴超传，赖汉江，章荣军，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42