CN114990955A - 城市软土地基地带的市政道路结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了城市软土地基地带的市政道路结构，包括原状土层、软土层、碎石层、混凝土层和沥青砼层，所述原状土层插接有多根固定桩，所述软土层铺设于所述原状土层的上方，所述固定桩埋设于所述软土层中，所述软土层的顶部设置有防水层，所述防水层的顶部铺设有泡沫水泥轻质土层，所述碎石层铺设于所述泡沫水泥轻质土层的顶部，所述混凝土层铺设于所述碎石层的顶部，所述沥青砼层铺设于所述混凝土层的顶部。本发明可减少软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象。本发明还公开了城市软土地基地带的市政道路的施工方法。
Description
技术领域
本申请涉及市政道路建设领域，尤其是涉及城市软土地基地带的市政道路结构及其施工方法。
背景技术
城市化的发展离不开市政道路的建设，市政道路建设中应用得比较多的施工场景是软土地基，软土地基广义定义主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机土、泥炭以及松散砂等土层构成。
不同的实际施工场景，软土地基的组成不尽相同，其成分复杂，因地而异，也因层而异，不可预见性大，除此之外地下水位高，使得软土地基承受力弱，若直接将刚性的混凝土道路直接铺设于软土地基上，软土地基沉降形成中空区域而导致混凝土道路发生局部坍陷的情况。
发明内容
为了减少软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象，本申请提供城市软土地基地带的市政道路结构及其施工方法。
本申请提供的城市软土地基地带的市政道路结构及其施工方法，采用如下的技术方案：
城市软土地基地带的市政道路结构，包括原状土层、软土层、碎石层、混凝土层和沥青砼层，所述原状土层插接有多根固定桩，所述软土层铺设于所述原状土层的上方，所述固定桩埋设于所述软土层中，所述软土层的顶部设置有防水层，所述防水层的顶部铺设有泡沫水泥轻质土层，所述碎石层铺设于所述泡沫水泥轻质土层的顶部，所述混凝土层铺设于所述碎石层的顶部，所述沥青砼层铺设于所述混凝土层的顶部。
通过采用上述技术方案，向在原状土层中插接多根固定桩和用软土层覆盖固定桩，从而获得一个较平整的地面，同时固定桩也打下扎实的支撑基础，提高支撑强度，接着在软土层中铺设防水层，能有效避免对下水和雨水渗入混凝土层中，从而避免地下水气化或冻结所产生的体积变化破坏混凝土层，减少混凝土层的开裂，进而减少市政路面发生局部塌陷的现象；接着防水层上所铺设的泡沫水泥轻质土层起到保温的作用，减少荷重和减轻土压，有效减少软基路段预压不充分而导致的工程沉降问题；接着铺设的混凝土层使得市政路面获得抗压强度高的基层，减少软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象。
可选的，所述固定桩包括有混凝土桩、钢筋筒和桩帽，所述混凝土桩包裹所述钢筋筒，所述桩帽设置于所述混凝土桩的顶部，所述钢筋筒的一端钢筋插接于所述桩帽内、另一端的钢筋插接于原状土层，所述桩帽顶起所述防水层。
通过采用上述技术方案，钢筋筒为混凝土桩提供一个抗压强度高的骨架，高抗压强度的骨架使得混凝土桩具有较强的韧性，使得混凝土桩不易因载荷过大而发生开裂或断裂的现象，同时混凝土桩顶部的桩帽能有效提高固定桩与上方垫层的接触面积，从而使得固定桩对上方垫层的支撑力更加均衡，从而有效避免软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象，另外、桩帽使得固定桩与原状土层和软土层形成咬合，从而使得地下结构层更加稳定，进一步有效避免软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象。
可选的，所述防水层包括有钢筋笼和防水混凝土，所述防水混凝土包裹所述钢筋笼。
通过采用上述技术方案，钢筋笼为防水混凝土的浇筑提供支撑骨架，使得固化所获得的防水层的强度更高，不易因载荷过大而开裂或断裂，嵌入防水混凝土中，有效增强防水层的支撑韧性。
可选的，还包括有两围堰，所述软土层、所述碎石层、所述混凝土层和所述沥青砼层均设置于两所述围堰之间，所述围堰靠近所述混凝土层的一侧为阶梯状，所述围堰的横截面形状为宽度自下而上收窄的梯形状，所述混凝土层和所述围堰相互咬合。
通过采用上述技术方案，两自下而上收窄的梯形状围堰包夹垫层结构，能有效减少地下水渗入垫层结构中，有效减少垫层结构内的成分流失现象，进而有效避免软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象，围堰与混凝土层采用层层咬合的结构，能有效增强市政道路的支撑强度，围堰的阶梯式边坡为混凝土层提供逐层式的承托力，围堰对混凝土层的起泄压作用，使得混凝土层在两边的围堰中获取足够多的支撑力。
可选的，所述围堰阶梯状的一面倾斜穿设有多根锚索。
通过采用上述技术方案，围堰中所设置的多根锚索增加混凝土层于围堰之间的抗滑阻力，使得结构面处于紧致的状态，有效提高围堰的阶梯状边坡的整体性，有效减少围堰和混凝土层的相对位移，从而更进一步有效避免软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象。
可选的，所述围堰的顶部开设有排水渠。
通过采用上述技术方案，围堰顶部所开始的排水渠有效将雨水或路面积水排出市政道路，减少雨水和路面积水渗入市政道理里。
城市软土地基地带的市政道路的施工方法，包括如下施工步骤：S1、在原状土层中挖取基坑，接着将基坑中的地下水抽出；S2、在基坑中的原状土层中挖取泥土获得桩坑，然后将固定桩设置于桩坑中；S3、在基坑中的原状土层上铺设软土层，软土层埋没固定桩；S4、软土层上铺设防水层，然后在防水层上铺设泡沫水泥轻质土层，接着铺设碎石层；S5、在碎石层上浇筑得到混凝土层，最后在混凝土层上铺设沥青砼层。
可选的，在桩坑中设置固定桩的具体步骤如下：在桩坑中插接模具筒，接着向模具筒中插接钢筋筒，然后向模具筒中浇筑水泥获得混凝土桩，接着在混凝土桩的顶部盖设模具帽，然后向模具帽中浇筑水泥获得桩帽，从而实现固定桩的设置。
通过采用上述技术方案，模具筒和模具帽均为浇筑水泥提供限位作用，使得固化后所获得的固定桩结构更加平齐，有效提高其力学支撑性。
可选的，S4中设置防水层的具体步骤如下：把钢筋笼放置于软土层上，接着向基坑内浇筑防水水泥浆，直至防水水泥浆浸没钢筋笼，最后固化获得防水层。
可选的，S1中所挖取的基坑两侧设置围堰，围堰的顶部开设排水渠，接着将两围堰相互正对的一面开设成一层一层的阶梯；S5中浇筑得到混凝土层之前，在围堰阶梯状的一面倾斜钻孔，接着将锚索穿设于上述所钻的孔中，接着向孔中浇筑混凝土，最后在碎石层上浇筑得到于围堰咬合的混凝土层。
通过采用上述技术方案，围堰中所设置的多根锚索增加混凝土层于围堰之间的抗滑阻力，使得结构面处于紧致的状态，有效提高围堰的阶梯状边坡的整体性，有效减少围堰和混凝土层的相对位移，从而更进一步有效避免软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象。
综上所述，本申请包括以下有益的效果：
在原状土层中插接多根固定桩和用软土层覆盖固定桩，从而获得一个较平整的地面，同时固定桩也打下扎实的支撑基础，提高支撑强度，接着在软土层中铺设防水层，能有效避免对下水和雨水渗入混凝土层中，从而避免地下水气化或冻结所产生的体积变化破坏混凝土层，减少混凝土层的开裂，进而减少市政路面发生局部塌陷的现象；接着防水层上所铺设的泡沫水泥轻质土层起到保温的作用，减少荷重和减轻土压，有效减少软基路段预压不充分而导致的工程沉降问题；接着铺设的混凝土层使得市政路面获得抗压强度高的基层，减少软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象。
附图说明
图1是本申请发明的城市软土地基地带的市政道路结构图。
附图标记说明：
1、原状土层；2、软土层；3、碎石层；4、沥青砼层；5、防水层；51、钢筋笼；52、防水混凝土；6、泡沫水泥轻质土层；7、混凝土桩；71、钢筋筒；72、桩帽；8、围堰；81、锚索；82、排水渠；9、混凝土层。
具体实施方式
以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开城市软土地基地带的市政道路结构及其施工方法。
首先利用挖掘机在施工地中挖取基坑，基坑的深度10米，然后用抽水泵将基坑中的地下水抽出，静止2-3天直至基坑中没有渗水，接着用路面压平车整平原状土层1，从而压实原状土层1，为后续铺设其他垫层打下厚实的支撑层，然后在基坑的两边筑起围堰8，围堰8的顶部开设排水渠82，围堰8顶部所开始的排水渠82有效将雨水或路面积水排出市政道路，减少雨水和路面积水渗入市政道理里，筑起的围堰8形状为自下而上宽度逐渐变少的梯体状，两围堰8之间保持间距，两围堰8之间的间距为20米，围堰8的高度为10米，围堰8顶部的宽度为2米，围堰8底部的宽度为6米。
在两围堰8之间的原状土层1挖取桩坑，桩坑的孔径为1米，接着将桩坑中的水抽走，风干后喷气清理桩坑中的碎粉，然后利用吊臂机吊起模具筒，施工工人人力辅助定位，将模具筒放置于桩坑顶部的开口处，用打桩机将模具筒打压至桩坑中，利用吊臂机吊起钢筋筒71，施工工人人力辅助定位，使钢筋筒71位于钢筋筒71的正上方，并且钢筋筒71与模具筒同轴，逐渐下降钢筋筒71，直至钢筋筒71抵接原状土层1，利用千斤顶压紧钢筋筒71，使得钢筋筒71底部的钢筋插接于原状土层1中，钢筋筒71底部的钢筋为尖锐的锥状，从而增大钢筋筒71底部钢筋对原状土层1的压强，轻松的将钢筋笼51固定于原状土层1中，钢筋筒71顶部的钢筋外露于模具筒的顶部，模具筒一半插接于原状土层1中、另一半穿出原状土层1，然后再原状土层1的顶部铺设软土层2，直至软土层2的高度正好于模具筒的顶部持平，利用路面压平车整平软土层2。
钢筋筒71顶部的钢筋穿出模具筒，人力将钢筋筒71顶部的钢筋弯折，使得钢筋周向展开，然后向模具筒中浇筑水泥，水泥水合固化7d后形成混凝土桩7。在软土层2中放置模具帽，模具帽套接且包围钢筋筒71顶部的钢筋，然后向模具帽中浇筑水泥固化后获得桩帽72，其中，埋入原状土层1中的混凝土桩7深度为2米，埋入软土层2的混凝土桩7深度为2米。
钢筋筒71为混凝土桩7提供一个抗压强度高的骨架，高抗压强度的骨架使得混凝土桩7具有较强的韧性，使得混凝土桩7不易因载荷过大而发生开裂或断裂的现象，同时混凝土桩7顶部的桩帽72能有效提高固定桩与上方垫层的接触面积，从而使得固定桩对上方垫层的支撑力更加均衡，从而有效避免软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象，另外、桩帽72使得固定桩与原状土层1和软土层2形成咬合，从而使得地下结构层更加稳定，进一步有效避免软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象。
利用吊机吊起钢筋笼51，配合施工工人人力辅助定位，将钢筋笼51设置于固定桩的顶部，然后往钢筋笼51中浇筑防水水泥浆，直至防水水泥浆浸没钢筋笼51，最后养护固化14d获得防水层5，然后再防水层5上铺设铺设泡沫水泥轻质土层6，最后将碎石层3铺设于泡沫水泥轻质土层6上，其中防水层5的竖直高度为2米，泡沫水泥轻质土层6的竖直高度为0.5米，碎石层3的高度为1.5米。
其中，防水层的防水水泥浆的制备方法如下：由下列重量份的组分制成：聚苯乙烯颗粒25份、粉煤灰85份、聚合氯化铝13份、硅藻土26份、硅灰石120份、木屑18份、大理石废渣168份、硅酸盐水泥190份、石子510份、水600份，将硅藻土、聚合氯化铝、聚苯乙烯颗粒、木屑混合研磨35min，再加入水混合，搅拌至均匀得到混合浆液；将大理石废渣和硅灰石粉混合粉碎成粒径范围在1-4mm的颗粒，然后加入粉煤灰、硅酸盐水泥、石子混合均匀，接着再加入混合浆液，搅拌反应20min，温度为35℃，从而得到防水水泥浆。
软土层2中铺设防水层5，能有效避免对下水和雨水渗入混凝土层9中，从而避免地下水气化或冻结所产生的体积变化破坏混凝土层9，减少混凝土层9的开裂，进而减少市政路面发生局部塌陷的现象；防水层5上所铺设的泡沫水泥轻质土层6起到保温的作用，减少荷重和减轻土压，有效减少软基路段预压不充分而导致的工程沉降问题。
两围堰8相互正对的两边坡开设成阶梯状的边坡，每层阶梯的竖直高度为1米，本申请实施例中的阶梯层数为三层，每层阶梯都预埋有锚索81，锚索81设置的具体施工步骤如下：为了避免后续施工队碎石层3的破坏，在碎石层3的顶部铺设垫板，利用钻孔机沿45°角向围堰8的阶梯状边坡钻孔，孔的深度为4米，孔的直径为0.5米，然后对孔进行高压喷气，除去孔中所残留的碎粉，向孔中穿设钢管，钢管的外壁抵紧孔的内壁，向钢管中穿入多根钢筋，最后向钢管中灌注水泥浆，固化7天从而完成锚索81的设置。
撤走碎石层3顶部的垫板，并接着在碎石层3上浇筑水泥，最后固化成混凝土层9，混凝土层9于围堰8的阶梯边坡咬合，最后在混凝土层9上铺设沥青砼层4，从而建设得市政道路。
其中，混凝土层具体制备步骤如下，由下列重量份的组分制成：水泥480份、塑化剂FDN4.3、水125份、中砂530份、碎石850份、纳米乳液粘合剂10份、PP纤维5份、偶联剂乙烯基三乙烷硅烷40份。
纳米乳液粘合剂按下述重量份的原料及工艺制得：将600份丙烯酸丁酯、30份丙烯酸、10份丙烯酸缩水甘油酯、200份苯乙烯放入聚合釜中，然后加入1000份的水恒温30℃进行乳化，乳化时间为30分钟，接着升温至85℃引发聚合，聚合时间为3小时，最后升温至95℃，保温2小时，过滤放料得到纳米乳液粘合剂。
最后水泥、塑化剂FDN4.3、水、中砂、碎石、纳米乳液粘合剂、PP纤维和偶联剂乙烯基三乙烷硅烷充分混合，搅拌反应20min，温度为35℃，从而得到混凝土层的混凝土浆料，然后采用逐步灌注的方式，将混凝土浆料倒入碎石层的顶部，固化养护30天，从而凝结成混凝土层。
两自下而上收窄的梯形状围堰8包夹垫层结构，能有效减少地下水渗入垫层结构中，有效减少垫层结构内的成分流失现象，进而有效避免软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象，围堰8与混凝土层9采用层层咬合的结构，能有效增强市政道路的支撑强度，围堰8中所设置的多根锚索81增加混凝土层9于围堰8之间的抗滑阻力，使得结构面处于紧致的状态，有效提高围堰8的阶梯状边坡的整体性，有效减少围堰8和混凝土层9的相对位移，从而更进一步有效避免软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象。
本申请的实施原理为：在原状土层1中插接多根固定桩和用软土层2覆盖固定桩，从而获得一个较平整的地面，同时固定桩也打下扎实的支撑基础，提高支撑强度，接着在软土层2中铺设防水层5，能有效避免对下水和雨水渗入混凝土层9中，从而避免地下水气化或冻结所产生的体积变化破坏混凝土层9，减少混凝土层9的开裂，进而减少市政路面发生局部塌陷的现象；接着防水层5上所铺设的泡沫水泥轻质土层6起到保温的作用，减少荷重和减轻土压，有效减少软基路段预压不充分而导致的工程沉降问题；接着铺设的混凝土层9使得市政路面获得抗压强度高的基层，减少软土地基上的市政道路出现局部坍塌现象。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.城市软土地基地带的市政道路结构，其特征在于：包括原状土层(1)、软土层(2)、碎石层(3)、混凝土层(9)和沥青砼层(4)，所述原状土层(1)插接有多根固定桩，所述软土层(2)铺设于所述原状土层(1)的上方，所述固定桩埋设于所述软土层(2)中，所述软土层(2)的顶部设置有防水层(5)，所述防水层(5)的顶部铺设有泡沫水泥轻质土层(6)，所述碎石层(3)铺设于所述泡沫水泥轻质土层(6)的顶部，所述混凝土层(9)铺设于所述碎石层(3)的顶部，所述沥青砼层(4)铺设于所述混凝土层(9)的顶部。
2.根据权利要求1所述的城市软土地基地带的市政道路结构，其特征在于：所述固定桩包括有混凝土桩(7)、钢筋筒(71)和桩帽(72)，所述混凝土桩(7)包裹所述钢筋筒(71)，所述桩帽(72)设置于所述混凝土桩(7)的顶部，所述钢筋筒(71)的一端钢筋插接于所述桩帽(72)内、另一端的钢筋插接于原状土层(1)，所述桩帽(72)顶起所述防水层(5)。
3.根据权利要求1所述的城市软土地基地带的市政道路结构，其特征在于：所述防水层(5)包括有钢筋笼(51)和防水混凝土(52)，所述防水混凝土(52)包裹所述钢筋笼(51)。
4.根据权利要求1所述的城市软土地基地带的市政道路结构，其特征在于：还包括有两围堰(8)，所述软土层(2)、所述碎石层(3)、所述混凝土层(9)和所述沥青砼层(4)均设置于两所述围堰(8)之间，所述围堰(8)靠近所述混凝土层(9)的一侧为阶梯状，所述围堰(8)的横截面形状为宽度自下而上收窄的梯形状，所述混凝土层(9)和所述围堰(8)相互咬合。
5.根据权利要求4所述的城市软土地基地带的市政道路结构，其特征在于：所述围堰(8)阶梯状的一面倾斜穿设有多根锚索(81)。
6.根据权利要求4所述的城市软土地基地带的市政道路结构，其特征在于：所述围堰(8)的顶部开设有排水渠(82)。
7.城市软土地基地带的市政道路的施工方法，用于建造如权利要求1-6任一项所述的城市软土地基地带的市政道路，其特征在于，包括如下施工步骤：S1、在原状土层(1)中挖取基坑，接着将基坑中的地下水抽出；S2、在基坑中的原状土层(1)中挖取泥土获得桩坑，然后将固定桩设置于桩坑中；S3、在基坑中的原状土层(1)上铺设软土层(2)，软土层(2)埋没固定桩；S4、软土层(2)上铺设防水层(5)，然后在防水层(5)上铺设泡沫水泥轻质土层(6)，接着铺设碎石层(3)；S5、在碎石层(3)上浇筑得到混凝土层(9)，最后在混凝土层(9)上铺设沥青砼层(4)。
8.根据权利要求7所述的城市软土地基地带的市政道路的施工方法，其特征在于，在桩坑中设置固定桩的具体步骤如下：在桩坑中插接模具筒，接着向模具筒中插接钢筋筒(71)，然后向模具筒中浇筑水泥获得混凝土桩(7)，接着在混凝土桩(7)的顶部盖设模具帽，然后向模具帽中浇筑水泥获得桩帽(72)，从而实现固定桩的设置。
9.根据权利要求7所述的城市软土地基地带的市政道路的施工方法，其特征在于，S4中设置防水层(5)的具体步骤如下：把钢筋笼(51)放置于软土层(2)上，接着向基坑内浇筑防水水泥浆，直至防水水泥浆浸没钢筋笼(51)，最后固化获得防水层(5)。
10.根据权利要求7所述的城市软土地基地带的市政道路的施工方法，其特征在于：S1中所挖取的基坑两侧设置围堰(8)，围堰(8)的顶部开设排水渠(82)，接着将两围堰(8)相互正对的一面开设成一层一层的阶梯；S5中浇筑得到混凝土层(9)之前，在围堰(8)阶梯状的一面倾斜钻孔，接着将锚索(81)穿设于上述所钻的孔中，接着向孔中浇筑混凝土，最后在碎石层(3)上浇筑得到于围堰(8)咬合的混凝土层(9)。
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