一种高水位软土桥头路基的处治结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种高水位软土桥头路基的处治结构，包括：浮力体，设置于软土层的地下水位以下，且为体积密度不大于1.0g/cm

A treatment structure and construction method of soft soil bridgehead subgrade with high water level

The invention discloses a treatment structure of soft soil bridgehead subgrade with high water level, including: buoyancy body, which is set below the underground water level of soft soil layer, and the volume density is not more than 1.0g/cm

【技术实现步骤摘要】
一种高水位软土桥头路基的处治结构及施工方法
本专利技术涉及土木工程中深厚软基地层的防沉降处治
，具体涉及一种高水位软土桥头路基的处治结构及施工方法。
技术介绍
深厚软基地区由于其土层通常具有：压缩性高、强度低、渗透性小、固结缓慢、且灵敏度高的特点，在此基础上修建公路时，如不对其下软土采取有效措施进行处治，在其上路堤荷载的作用下，软土层固结压缩，产生较大沉降，对后期运营影响安全与舒适影响较大。特别是在桥头路基段，由于桥梁桩基往往支承在其下的硬持力层上，故完工后不再产生沉降，而与桥梁相连的桥头路基段，受造价与技术、施工可行性等因素的影响，往往不能采取深入到深厚软基层的处治方案。这就导致公路完工运行一段时间后，桥头与路基段出现有较大差异沉降，为使得该差异不影响通行质量，现有处治方式中，通常是在桥梁和桥头路基之间设置一定长度的过渡段进行顺接过渡，从而缓解差异性沉降。然而，若软基厚度较大(厚度达到50～60m)，地下水位较高，根据理论，其变形压缩层(附加应力小于等于自重应力的0.1倍的地层)较厚，设置桥头过渡段的处治方式难以在这种环境下实现，而常规的处治措施如：排水固结体+堆载预压、粉喷桩、高压旋喷桩、预应力管桩等，也不可能将变形压缩层全部进行处治，故而实际施工中往往仅能处理0.3～0.6倍压缩层厚度，加之施工质量的控制困难，竣工后仍然会产生较大的工后沉降量，导致严重的桥头跳车现象。因此，对于此类高水位软基桥头路基的防差异性沉降处治，现有处治措施均无法达到满意的效果。
技术实现思路
<br>有介于此，本专利技术提出一种高水位软土桥头路基的处治结构及施工方法，以有效处治高水位软基桥头路基的差异性沉降，解决因其产生的桥头跳车问题。为解决上述技术问题，一方面，本专利技术提出一种高水位软土桥头路基的处治结构，设置在桥头路基段路面结构层下方的土体内，其包括：浮力体，设置于地下水位以下的土体内，且为体积密度不大于1.0g/cm3的不透水材质，所述浮力体沿道路的通行方向间隔布置有多个，每一浮力体沿道路的宽度方向水平设置；顶管，在每一所述浮力体的上部各设置一个，且与浮力体同向水平布置，所述顶管为一侧开口的半管结构，顶管的开口扣合在浮力体的上表面；及刚性连接体，连接在相邻两顶管之间。进一步地，所述浮力体为中空的箱体结构。进一步地，所述刚性连接体包括：水平连接在相邻两所述顶管的开口下沿的注浆管和砂浆板，所述注浆管包覆在砂浆板中，注浆管的管壁上开设有多个注浆孔，注浆管沿顶管的长度方向均匀间隔布置多个。进一步地，所述顶管的靠近开口的侧壁上开设有布管孔，所述布管孔沿顶管的长度方向均匀间隔布置多个，所述注浆管的两端分别卡装于相邻两顶管的对应布管孔内。另一方面，本专利技术提出一种高水位软土桥头路基的施工方法，适用于新建高水位软土桥头路基的处治，其采用前述的高水位软土桥头路基的处治结构，具体包括如下步骤：S11.在桥头段的高水位软土地面开挖，开挖深度到土体的地下水位附近，并进一步挖掘基坑，基坑沿道路的宽度方向水平贯通，并沿道路的通行方向均匀间隔的挖掘多个；S12.在每一基坑中对应埋设一浮力体；S13.在每个浮力体的上方各放置一根顶管，顶管的下侧开口并扣合在浮力体的上表面；S14.将相邻两顶管通过刚性连接体连接；S15.回填开挖部分。进一步地，步骤S12的施工方法包括：在基坑中放置上端敞口的浮力箱；在浮力箱的上部浇筑或安装钢筋混凝土板，密封该浮力箱形成浮力体。进一步地，步骤S14的施工方法包括：在相邻两顶管的开口下沿之间连接刚性支撑件；在刚性支撑件外浇筑砂浆或混凝土，形成连接两相邻顶管的板状的刚性连接体。同时，本专利技术还提出另一种高水位软土桥头路基的施工方法，以针对既有通行公路的高水位软土桥头路基进行非开挖处治，采用前述的高水位软土桥头路基的处治结构，具体包括如下步骤：S21.在桥头段路堤土体的地下水位附近顶入圆管体，使圆管体沿道路的宽度方向水平贯通路堤，且圆管体沿道路的通行方向均匀间隔布置多个；S22.去除圆管体内的土体；S23.通过圆管体两侧中部管壁上预设的布管孔，向圆管体外侧的土体内打入刚性连接体，使相邻两个圆管体通过刚性连接体连接为一体；S24.去除圆管体的位于刚性连接体下方的管壁，使圆管体形成半管状拱形结构的顶管；S25.挖掘顶管下方的土体，形成沿道路的宽度方向水平贯通的基坑；S26.向基坑中置入浮力体，使浮力体的上表面顶压在顶管和部分刚性连接体的下部。进一步地，步骤S23的施工方法包括：通过圆管体上的布管孔向外侧土体内打入注浆管，使注浆管的另一端插入相邻圆管体上的布管孔内；通过注浆管灌注砂浆，使砂浆通过注浆管管壁上的注浆孔渗入土体，砂浆固化形成固定连接圆管体、注浆管和土体的刚性连接体。进一步地，步骤S24的施工方法为：破碎圆管体的位于刚性连接体下方的管壁；或者，将圆管体设置为两个半管体拼装的结构，去除下部管壁时抽出下部的半管体。与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：本专利技术采用顶管+浮力体的组合结构，在高水位深厚软基桥头路基段进行施工；通过置入薄壁的顶管，将管腔中的路堤土置换，从而减轻路堤自重，且通过顶管的弧形顶面承受地层压力，受力均匀，地层受力的整体性更佳，同时可将顶管作为过水涵洞使用，排出软土中的水体，改善深厚软基的地质环境，且通过顶管提供的拱形空间，后期的养护和再施工更加方便；通过将两个顶管通过刚性连接体连接，形成一个整体，保证共同受力和同步沉降；通过下设的不透水轻质材料的浮力体进行填筑，一方面减轻地基层的自重，另一方面为在地下水作用下，浮力体受浮力，从而对路堤产生向上的作用力，消减下沉作用力；由此，路堤以及软土层上的地基自重有较大幅度的减轻，而作用在深厚软土层的下沉作用力又大幅度减小，由此达到控制高水位软基桥头路基差异性沉降的目的，从而有效解决因其产生的桥头跳车问题。附图说明图1为本专利技术实施例沿道路通行方向的侧视结构示意图；图2为图1中A部的结构放大示意图；图3为图1沿B-B断面(即道路宽度方向)的剖视结构示意图；图4为图3中C部的结构放大示意图；附图标记：1-浮力体，11-浮力箱，12-盖板2-顶管，21-布管孔，3-刚性连接体，31-注浆管，32-砂浆板。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。在本专利技术申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高水位软土桥头路基的处治结构，设置在桥头路基段路面结构层下方的土体内，其特征在于，包括：/n浮力体，设置于地下水位以下的土体内，且为体积密度不大于1.0g/cm

【技术特征摘要】
1.一种高水位软土桥头路基的处治结构，设置在桥头路基段路面结构层下方的土体内，其特征在于，包括：
浮力体，设置于地下水位以下的土体内，且为体积密度不大于1.0g/cm3的不透水材质，所述浮力体沿道路的通行方向间隔布置有多个，每一浮力体沿道路的宽度方向水平设置；
顶管，在每一所述浮力体的上部各设置一个，且与浮力体同向水平布置，所述顶管为一侧开口的半管结构，顶管的开口扣合在浮力体的上表面；及
刚性连接体，连接在相邻两顶管之间。


2.根据权利要求1所述的高水位软土桥头路基的处治结构，其特征在于，
所述浮力体为中空的箱体结构。


3.根据权利要求1所述的高水位软土桥头路基的处治结构，其特征在于，
所述刚性连接体包括：水平连接在相邻两所述顶管的开口下沿的注浆管和砂浆板，所述注浆管包覆在砂浆板中，注浆管的管壁上开设有多个注浆孔，注浆管沿顶管的长度方向均匀间隔布置多个。


4.根据权利要求3所述的高水位软土桥头路基的处治结构，其特征在于，
所述顶管的靠近开口的侧壁上开设有布管孔，所述布管孔沿顶管的长度方向均匀间隔布置多个，所述注浆管的两端分别卡装于相邻两顶管的对应布管孔内。


5.一种高水位软土桥头路基的施工方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的高水位软土桥头路基的处治结构，且包括如下步骤：
S11.在桥头段的高水位软土地面开挖，开挖深度到土体的地下水位附近，并进一步挖掘基坑，基坑沿道路的宽度方向水平贯通，并沿道路的通行方向均匀间隔的挖掘多个；
S12.在每一基坑中对应埋设一浮力体；
S13.在每个浮力体的上方各放置一根顶管，顶管的下侧开口并扣合在浮力体的上表面；
S14.将相邻两顶管通过刚性连接体连接；
S15.在开挖部分内填筑路堤填料。


6.根据权利要求5所述的高水位软土桥头路基的施...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小斐，张东长，李海平，阎宗岭，徐建强，苟栋元，王洋，刘朝辉，付玉，
申请(专利权)人：招商局重庆交通科研设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50