CN113355964A - 一种深厚软土路基复合结构及修筑方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种深厚软土路基复合结构及修筑方法。所述路基结构从下往上依次为第一软土层、第二软土层、土工布、碎石垫层、块石层、砂石垫层、水泥稳定碎石层、水泥砂浆粘结层、面层复合材料板。此外，还包括排水盲沟、集水井、排水板、微型桩以及排水沟。所述路基结构综合采用动力固结排水、刚性支撑以及柔性面层的原理与技术，动力固结排水包括竖向排水和水平排水体系。微型桩的刚性支撑作用，可提高软土的承载力，降低路基上层结构变形。面层复合材料板具有很好的韧性和强度，提高面层使用寿命。本发明可有效地提高软土路基结构的承载力和稳定性，为软土地区路基设计、修筑及管养等提供重要技术支撑。

Description

一种深厚软土路基复合结构及修筑方法

技术领域

本申请涉及软土路基技术领域，具体而言，涉及一种深厚软土路基复合结构及修筑方法。

背景技术

软土路基是指修建在湿地、湖泊等含水量较大区域的一种路基。一般而言，软土路基含水量较大、孔隙率高、强度低、渗透性低、承载力弱、压缩变形大，极易受到环境因素的影响，所以软土对道路工程建设具有非常不利的影响。我国的软土分布十分广阔，在平原和沿海地区的河流下游三角洲、内陆盆地和河流两岸广泛分布。

目前，对软土路基的处理方法主要有：强夯法、换填法、固结排水法等。强夯法是利用重锤从高处的自由落体产生的势能对道路进行夯实，提升道路的承载能力。换填法是将承载能力差的软土换填为承载能力较好的其他土体，该种方法适用于软土层比较薄的路基，对于深厚软土并不适用。固结排水法是在软土层上铺设砂石层和排水层对原土层进行试压或者抽水的方式将软土中的液态水排出，从而提高软土结构的承载力。上述处理方法较为单一，对深厚软土层的处理效果不佳，不能很好地保证深厚软土路基的整体稳定性。

发明内容

为了解决上述问题，本技术的主要目的是提出一种深厚软土路基复合结构及修筑方法，该路基结构综合采用动力固结排水、刚性支撑以及柔性面层的原理与技术，提高软土路基结构的承载力和稳定性。

本发明的目的可以通过以下措施来完成：

第一方面，本申请提供了一种深厚软土路基复合结构，所述路基结构从下往上依次为第一软土层、第二软土层、土工布、碎石垫层、块石层、砂石垫层、水泥稳定碎石层、水泥砂浆粘结层以及面层复合材料板。

所述第一软土层为清表后的天然路基场地，所述第二软土层的深度自清表后的高程向下7.0～8.0m，第二软土层的宽度沿路基设计宽度向两侧各延伸1.5～2.0m。

所述第二软土层上间距设置排水盲沟和集水井，所述路基结构的内部布设有排水板和微型桩。

在一些实施例中，所述路基修筑前进行清表，清除地表的植被、腐殖质土方等，清表厚度宜为20～30cm。

上述技术方案中，所述排水盲沟和所述集水井用于动力固结施工过程基土水分的实时排出。

所述第二软土层上铺设所述土工布。

上述技术方案中，所述土工布可为有纺土工布或无纺长丝土工布，且应具有较高的强度、耐腐蚀、强透水性等特点。

所述土工布上铺设所述碎石垫层。

上述技术方案中，所述碎石垫层的厚度为50～60cm，最大粒径不大于5cm。

所述碎石垫层上插打所述排水板。

在一些实施例中，所述碎石层铺设完静置3～4天后方可插打所述排水板，所述排水板按照梅花形布置。所述排水板的布置间距应综合考虑现场地质条件和施工条件，但插板垂直偏差不超过插板长度的1.5％，布置间距不大于1.5m。

上述技术方案中，所述排水板底端***至所述第二软土层下侧不小于4.0m，所述排水板的上端高出所述碎石垫层顶端3～5cm。所述排水板可为塑料排水板等。

上述技术方案中，所述排水板形成竖向的排水通道，所述排水盲沟和所述碎石垫层形成横向的排水通道，设置的排水***(所述排水盲沟、所述集水井、所述排水板和所述碎石垫层)主要在于改变地基原有的排水边界条件，土体中的孔隙水排出，地基发生沉降，同时强度逐步提高。

上述技术方案中，所述排水板施工完成后，开始动力排水固结。采用加载-固结-再加载-再固结的方式进行。首先，以150kN的夯锤，落距分别为15m和17m，以梅花形布点进行2遍点夯；之后，分别以750kN·m和360kN·m夯击能进行2遍满夯。在夯前、夯中以及夯后要加强监测工作及信息反馈，集水井需日夜抽水，每次夯击间隔不大于8天，总的动力固结排水时间不小于20天。

所述碎石垫层中打入所述微型桩。

上述技术方案中，所述微型桩应按梅花形布设，桩径不小于20cm，桩间距不大于4m。所述微型桩打入深度不小于15m，且打入所述第一软土层的深度不小于3.0m。所述微型桩可为钻孔灌注桩或CFG桩，同时所述微型桩的桩头高于清表后的地表1.0m。

所述碎石垫层上铺设所述块石层。

上述技术方案中，所述块石层的厚度为50～60cm，块石粒径为5～15cm，所述块石层铺设时应进行适当的碾压。

所述块石层上铺设所述砂石垫层。

上述技术方案中，所述砂石垫层的厚度宜为15～25cm，铺设砂石应尽可能填充所述块石层的孔隙，所述砂石垫层铺设完毕后，应进行充分的碾压。

所述砂石垫层上铺设所述水泥稳定碎石层。

上述技术方案中，所述水泥稳定碎石层的厚度为30cm。

所述水泥稳定碎石层的上面铺设所述水泥砂浆粘结层。

上述技术方案中，所述水泥稳定碎石层的4～7天无测线抗压强度达到6～7MPa时，浸润所述水泥稳定碎石层后，方可铺设所述水泥砂浆粘结层。所述水泥砂浆粘结层的厚度为2～3cm，所述水泥砂浆粘结层是由水泥、砂浆以及粘接剂等按照一定的比例配置而成的粘结材料，其具有很好的粘接性、抗腐蚀性、耐低/高温特性。

所述水泥砂浆粘结层上铺设所述面层复合材料板。

在一些实施例中，所述面层复合材料板可重复利用，经济、环保、提高资源的利用率。在所述面层复合材料板与所述水泥砂浆粘结层完全粘合前，通过所述面层复合材料板预留的孔洞，采用机械连接将所述面层复合材料板与所述水泥稳定碎石层相连。

上述技术方案中，所述面层复合材料板铺设时应从路基两侧向中间对称铺设。所述面层复合材料板的厚度为5cm，由碳纤维等材料复合制得，其具有轻质高强、低变形、耐腐蚀、韧性高等优良特性，可以很好地将路基上部荷载进行分散。

在本申请的一些实施例中，在所述路基结构两侧设有排水沟。

所述排水沟设置于路基结构两侧2～3m处，所述排水沟沿路基结构的纵向应有适当的坡度，可及时将降雨及路基结构内部的水分排走。所述排水沟可为排水明渠或者排水盲沟。

上述技术方案中，所述第二软土层、所述碎石垫层、所述块石层、所述砂石垫层、所述水泥稳定碎石层、所述水泥砂浆粘结层以及所述面层复合材料板施工过程从所述路基中心向两边边坡设置有横坡，横坡为4％。

第二方面，本申请提供了一种深厚软土复合路基修筑方法，其步骤包括：

步骤A：场地清表，平整场地。

步骤B：第二软土层上设置排水盲沟和集水井。

步骤C：第二软土层上铺设土工布。

步骤D：土工布上铺设碎石垫层。

步骤E：碎石层上插打排水板。

步骤F：动力排水固结。

步骤G：碎石层上打入微型桩。

步骤H：碎石垫层上铺设块石层。

步骤I：块石层上铺设砂石垫层。

步骤J：砂石垫层上铺设水泥稳定碎石层。

步骤K：水泥稳定碎石层上面铺设水泥砂浆粘结层。

步骤L：水泥砂浆粘结层上铺设面层复合材料板。

步骤M：排水沟施工。

发明的优点和产生的有益效果：

1.本发明综合采用了动力固结排水、刚性支撑以及柔性复合材料面板的原理与技术，有效地提高软土路基结构的承载力和稳定性。

2.地基中利用动力固结排水***设置了竖向和横向的排水通道，改变地基原有的排水边界条件，使得土体中孔隙水排出，基土固结，增加地基土的强度。

3.利用微型桩的刚性支撑，提高软土的承载力，有效降低路基上层结构变形，从而提高路基耐久性。

4.面层复合材料板具有很好的韧性和强度，提高面层的使用寿命。同时，面层复合材料板可重复利用，经济、环保、提高资源的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种深厚软土路基复合结构示意图；

图2为图1所示的深厚软土路基复合结构的A处局部放大图；

图3为图1所示的深厚软土路基复合结构的B处局部放大图。

图标：1-第一软土层；2-第二软土层；21-排水盲沟；22-集水井；23-排水板；24-微型桩；3-土工布；4-碎石垫层；5-块石层；6-砂石垫层；7-水泥稳定碎石层；8-水泥砂浆粘结层；9-面层复合材料板；10-排水沟。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

一种深厚软土路基复合结构，该结构综合采用了动力固结排水、刚性支撑以及柔性复合材料面板的原理与技术，有效地提高软土路基结构的承载力和稳定性。以下结合附图对一种深厚软土路基复合结构的具体形式进行详细阐述。

如图1所示，一种深厚软土路基复合结构从下往上依次为第一软土层1、第二软土层2、土工布3、碎石垫层4、块石层5、砂石垫层6、水泥稳定碎石层7、水泥砂浆粘结层8、面层复合材料板9。第二软土层2上布设有排水盲沟21和集水井22，路基结构的内部布设有排水板23和微型桩24。同时，在路基结构两侧设有排水沟10。

路基修筑前进行清表，清除地表的植被、腐殖质土方等，清表厚度宜为20～30cm。第一软土层1为清表后的天然路基场地，第二软土层2的深度自清表后的高程向下7.0～8.0m，第二软土层2的宽度沿路基设计宽度向两侧各延伸1.5～2.0m。在第二软土层2上间距设置排水盲沟21和集水井22(图2)。排水盲沟21和集水井22用于动力固结施工过程基土水分的实时排出。

之后，在第二软土层2上铺设一层土工布3，土工布3可为有纺土工布或无纺长丝土工布，且应具有较高的强度、耐腐蚀、强透水性等特性。在土工布3上铺设碎石垫层4，碎石垫层4的厚度为50～60cm，最大粒径不大于5cm(图2)。

碎石垫层4铺设完后静置3～4天，在碎石垫层4上插打排水板23，排水板23按照梅花形布置。排水板23底端***至第二软土层下侧不小于4.0m，排水板23的上端高出碎石垫层4顶端3～5cm。排水板23可为塑料排水板等。

需要说明的是，排水板23的布置间距应综合考虑现场地质条件和施工条件，但插板垂直偏差不超过插板长度的1.5％，布置间距不大于1.5m。排水板23形成竖向的排水通道，排水盲沟21和碎石垫层4形成横向的排水通道，设置的排水***(排水盲沟21、集水井22、排水板23和碎石垫层4)主要在于改变地基原有的排水边界条件，土体中的孔隙水排出，地基发生沉降，同时强度逐步提高。

排水板23施工完成后，开始动力排水固结。采用加载-固结-再加载-再固结的方式进行。首先，以150kN的夯锤，落距分别为15m和17m，以梅花形布点进行2遍点夯；之后，分别以750kN·m和360kN·m夯击能进行2遍满夯。

需要注意的是，在夯前、夯中以及夯后要加强监测工作及信息反馈，集水井22需日夜抽水，每次夯击间隔不大于8天，总的动力固结排水时间不小于20天。

动力固结施工结束后，在碎石垫层4中打入微型桩24，微型桩24应按梅花形布设，桩径不小于20cm，桩间距不大于4m。微型桩24打入深度不小于15m，且打入第一软土层的深度不小于3.0m。微型桩24可为钻孔灌注桩或CFG桩，同时微型桩24的桩头高于清表后的地表1.0m。

之后，在碎石垫层4上铺设块石层5，块石层5的厚度为50～60cm，块石粒径为5～15cm，块石层5铺设时应进行适当的碾压。接着，在块石层5上铺设砂石垫层6，砂石垫层的厚度宜为15～25cm，所铺设砂石应尽可能填充块石层5的孔隙，砂石垫层6铺设完毕后，应进行充分的碾压。

在砂石垫层6上铺设水泥稳定碎石层7，水泥稳定碎石层7的厚度为30cm。待水泥稳定碎石层7的4～7天无测线抗压强度为6～7MPa之后，浸润水泥稳定碎石层7，在水泥稳定碎石层7的上面铺设水泥砂浆粘结层8，水泥砂浆粘结层8的厚度为2～3cm(图3)。水泥砂浆粘结层8是由水泥、砂浆以及粘接剂等按照一定的比例配置而成的粘结材料，其具有很好的粘接性、抗腐蚀性、耐低/高温特性。

待水泥砂浆粘结层8处于粘稠状态时，在水泥砂浆粘结层8上铺设面层复合材料板9，面层复合材料板9铺设时应从路基两侧向中间对称铺设。面层复合材料板9的厚度为5cm，由碳纤维等材料复合制得，其具有轻质高强、低变形、耐腐蚀、韧性高等优良特性，可以很好地将路基上部荷载进行分散。此外，面层复合材料板9可重复利用，经济、环保、提高资源的利用率。在面层复合材料9与水泥砂浆粘结层8完全粘合前，通过面层复合材料板9预留的孔洞，采用机械连接将面层复合材料板9与水泥稳定碎石层7相连。

需要说明的是，第二软土层2、碎石垫层4、块石层5、砂石垫层6、水泥稳定碎石层7、水泥砂浆粘结层8以及面层复合材料板9施工过程从路基中心向两边边坡设置有横坡，横坡为4％。

最后，在路基结构两侧2～3m处设有排水沟10，排水沟10沿路基结构的纵向应有适当的坡度，可及时将路基降雨及路基结构内部的水分排走。排水沟10可为排水明渠或者排水盲沟。

此外，本申请实施例还提供一种深厚软土复合路基修筑方法，该方法包括：

步骤A：场地清表，平整场地。

步骤B：第二软土层2上设置排水盲沟21和集水井22。

步骤C：第二软土层2上铺设土工布3。

步骤D：土工布3上铺设碎石垫层4，碎石垫层4的厚度为50～60cm，最大粒径不大于5cm。

步骤E：碎石层4上插打排水板23，排水板23底端***至第二软土层下侧不小于4.0m，上端高出碎石垫层4顶端3～5cm。

步骤F：按加载-固结-再加载-再固结的方式进行动力排水固结。

步骤G：碎石层4上打入微型桩24，微型桩按梅花形布设，桩径不小于20cm，桩间距不大于4m。

步骤H：碎石垫层4上铺设块石层5，块石层5的厚度为50～60cm，块石粒径为5～15cm。

步骤I：块石层5上铺设砂石垫层6，砂石垫层6的厚度为15～25cm。

步骤J：砂石垫层6上铺设水泥稳定碎石层7，水泥稳定碎石层7的厚度为30cm。

步骤K：水泥稳定碎石层7的上面铺设水泥砂浆粘结层8，水泥砂浆粘结层8的厚度为2～3cm。

步骤L：水泥砂浆粘结层8上铺设面层复合材料板9，面层复合材料板9铺设时应从路基两侧向中间对称铺设。

步骤M：排水沟10施工。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请技术方案之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种深厚软土路基复合结构，其特征在于，所述路基结构从下往上依次为第一软土层、第二软土层、土工布、碎石垫层、块石层、砂石垫层、水泥稳定碎石层、水泥砂浆粘结层以及面层复合材料板。

2.根据权利要求1所述的深厚软土路基复合结构，其特征在于，所述路基结构还包括：

排水盲沟和集水井，间距布设于所述第二软土层上；

排水板和微型桩，梅花形布置于所述路基结构内部；

排水沟，布设于所述路基结构的两侧。

3.根据权利要求1所述的深厚软土路基复合结构，其特征在于，

所述第二软土层上铺设所述土工布；

所述土工布上铺设所述碎石垫层，所述碎石垫层的厚度为50～60cm，最大粒径不大于5cm。

4.根据权利要求1和权利要求2所述的深厚软土路基复合结构，其特征在于，

所述排水盲沟和所述集水井用于动力固结施工过程基土水分的实时排出；

所述碎石垫层上插打所述排水板，所述排水板形成竖向的排水通道，所述排水板的布置间距不大于1.5m，底端***至所述第二软土层下侧不小于4.0m，上端高出所述碎石垫层顶端3～5cm；

所述碎石垫层中打入所述微型桩，所述微型桩应按梅花形布设，桩径不小于20cm，桩间距不大于4m；

所述排水盲沟和所述碎石垫层形成横向的排水通道。

5.根据权利要求1所述的深厚软土路基复合结构，其特征在于，

所述碎石垫层上铺设所述块石层，所述块石层的厚度为50～60cm，块石粒径为5～15cm；

所述块石层上铺设所述砂石垫层，所述砂石垫层的厚度为15～25cm。

6.根据权利要求1所述的深厚软土路基复合结构，其特征在于，

所述砂石垫层上铺设所述水泥稳定碎石层，所述水泥稳定碎石层的厚度为30cm。

7.根据权利要求1所述的深厚软土路基复合结构，其特征在于，

所述水泥稳定碎石层上铺设所述水泥砂浆粘结层，所述水泥砂浆粘结层的厚度为2～3cm，是由水泥、砂浆以及粘接剂等按照一定的比例配置而成的粘结材料；

所述水泥砂浆粘结层上铺设所述面层复合材料板，所述面层复合材料板的厚度为5cm，铺设时应从路基两侧向中间对称铺设。

8.根据权利要求1所述的深厚软土路基复合结构，其特征在于，

所述第二软土层、所述碎石垫层、所述块石层、所述砂石垫层、所述水泥稳定碎石层、所述水泥砂浆粘结层以及所述面层复合材料板施工过程从所述路基中心向两边边坡设置有横坡，横坡为4％。

9.一种深厚软土复合路基修筑方法，其特征在于，该方法包括：

步骤A：场地清表，平整场地；

步骤B：第二软土层上设置排水盲沟和集水井；

步骤C：第二软土层上铺设土工布；

步骤D：土工布上铺设碎石垫层；

步骤E：碎石层上插打排水板；

步骤F：动力排水固结；

步骤G：碎石层上打入微型桩；

步骤H：碎石垫层上铺设块石层；

步骤I：块石层上铺设砂石垫层；

步骤J：砂石垫层上铺设水泥稳定碎石层；

步骤K：水泥稳定碎石层上面铺设水泥砂浆粘结层；

步骤L：水泥砂浆粘结层上铺设面层复合材料板；

步骤M：排水沟施工。

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