一种基于预应力的路基沉降修复装置及方法与流程

本发明属于路基沉降处理，特别涉及一种基于预应力的路基沉降修复装置及方法。

背景技术：

1、截至2022年底，我国公路总里程已达528万公里，公路交通网的有效运行是民生与经济发展的关键。路基是公路的重要组成部分，其质量直接关系到公路的运行状态。在长期运行、反复承受车辆荷载或自然因素影响下，公路会出现路面破损、路基变形或沉降、边坡受损等病害，严重影响公路的服役性能。其中，路基沉降是公路常见、影响最大的病害之一。传统的路基沉降修复方法主要有土质换填和挤浆加固；挤浆加固因其中断交通时间短、操作简单、效果显著而最为流行。然而，对于压实度大于80％的路基，挤浆加固就易产生漏灌，达不到预期的修复效果。在路基中打入预制桩并注浆的修复方法可有效改善漏灌的问题，但目前桩多以竖向贯入为主，挤土效果差、易使路基产生横向变形、修复后的保持效果不理想，存在技术缺陷。

2、针对上述问题，本发明设计了一种侧向水平贯入式路基沉降修复预制桩，桩身设有注浆孔，可根据实际情况选择注入浆液或化学浆体，改善了桩的挤土效果，避免了路基产生横向形变；将挤土效应与注浆结合，进一步保证了路基沉降的修复效果。除此之外，本预制桩内部设有预应力筋，贯入路基就位后实施张拉、锚固、注浆；桩提供的预应力可进一步增加路基的整体性和抗剪能力，增强路基修复后的自保持能力。通过控制桩的贯入长度，本发明提出的装置和方法可满足不同路基的整体或局部沉降修复，具有较高的推广应用价值。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种将挤土效应与注浆结合的路基沉降修复装置及方法。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种基于预应力的路基沉降修复装置，包括横向贯入路基内的预制桩，预制桩的一端从路基的侧边伸出，预制桩内连接有预应力筋，预应力筋的另一端连接有预应力筋锚具，预应力筋锚具设置于路基的侧边上，预制桩上设置有若干注浆孔。

4、本发明的预制桩从横向贯入路基中，通过预应力筋锚固在路基的侧边，通过注浆孔向路基内注浆，改善了预制桩的挤土效果，避免了路基的横向变形。本发明通过将横向贯入预制桩、预应力筋锚固、注浆结合，可增加路基的整体性和抗剪能力，增强路基修复后的自保持能力。

5、作为本发明的优选方案，所述预制桩包括预制桩身，预制桩身的一端固定有预制桩头，预制桩身固定预制桩头的一端贯入路基，预制桩身的另一端从路基侧边伸出，若干注浆孔设置于预制桩身上，预应力筋的一端连接于预制桩头内。预制桩头的形状为圆锥形，方便通过预制桩贯入装置将预制桩头贯入路基内。若干注浆孔设置于预制桩身上，方便从各个位置和方向注浆，保证注浆均匀性。

6、作为本发明的优选方案，所述预应力筋锚具内设置有用于灌入浆液的注浆通道，预应力筋锚具将预制桩的伸出路基的一端压紧，注浆通道与预制桩与预应力筋之间的注浆环形腔连通。当将预应力筋锚具将预应力筋锚固后，预制桩伸出路基的一端会被预应力筋锚具遮挡。为方便注浆，本发明在预应力筋锚具上设置注浆通道，方便将浆液注入预应力筋之间的注浆环形腔，再通过注浆孔进入路基内。

7、作为本发明的优选方案，所述预应力筋锚具靠近路基的一侧设置有与注浆通道贯通的压紧槽，预制桩插入压紧槽内，预应力筋锚具与路基之间设置有密封圈，预制桩位于密封圈包围的空间内。在预应力筋锚具内设置压紧槽，方便与预制桩准确连接，从而注浆通道内的浆液能顺利进入预应力筋之间的注浆环形腔内。在预应力筋锚具与路基之间设置有密封圈，可进一步提高密封效果，避免浆液从预应力筋锚具与路基之间的间隙流出。

8、作为本发明的优选方案，所述注浆通道包括进浆孔、环形缓冲槽和若干导入孔，进浆孔的一端与外部注浆设备连通，进浆孔的另一端与环形缓冲槽连通，若干导入孔将环形缓冲槽和注浆环形腔连通。将浆液从进浆孔注入后，浆液在环形缓冲槽内暂留。环形缓冲槽具有足够大的空间，保证浆液能更加均匀地进入各导入孔。若干导入孔将浆液导入注浆环形腔内，再通过注浆孔注入路基内。

9、作为本发明的优选方案，从环形缓冲槽的顶部到底部方向，若干导入孔的分布密度逐渐减小。由于重力作用，浆液在注浆环形腔内会沉降到底部。而上端的导入孔的分布密度大于下端时，可保证浆液在注浆环形腔内的分布更加均匀，从而保证浆液从各注浆孔均匀注入路基内。

10、作为本发明的优选方案，路基内贯入若干层预制桩，相邻层预制桩错开布置。相邻层预制桩错开布置，从而相邻层两个预制桩的连线与路基受到的纵向载荷错开，避免路基纵向开裂，进一步提高路基修复效果。

11、一种基于预应力的路基沉降修复方法，包括以下步骤：

12、s1：根据路基沉降状态确定预制桩的数量、布置层数和贯入长度；

13、s2：采用预制桩贯入装置由下而上将预制桩从路基侧边横向贯入沉降的路基中；

14、s3：采用预应力张拉设备张拉预应力筋，并通过预应力筋锚具锚固将预应力筋锚固在路基上；

15、s4：采用注浆设备通过注浆孔将浆液注入路基中。

16、作为本发明的优选方案，在步骤s2中，相邻层预制桩交错布置。

17、作为本发明的优选方案，在步骤s4中，在预应力筋锚具中设置注浆通道，通过注浆通道灌入浆液。

18、本发明的有益效果为：

19、本发明的预制桩从横向贯入路基中，通过预应力筋锚固在路基的侧边，通过注浆孔向路基内注浆，改善了预制桩的挤土效果，避免了路基的横向变形。本发明通过将横向贯入预制桩、预应力筋锚固、注浆结合，可增加路基的整体性和抗剪能力，增强路基修复后的自保持能力。

技术特征：

1.一种基于预应力的路基沉降修复装置，其特征在于：包括横向贯入路基(1)内的预制桩(2)，预制桩(2)的一端从路基(1)的侧边伸出，预制桩(2)内连接有预应力筋(3)，预应力筋(3)的另一端连接有预应力筋锚具(4)，预应力筋锚具(4)设置于路基(1)的侧边上，预制桩(2)上设置有若干注浆孔(211)。

2.根据权利要求1所述的一种基于预应力的路基沉降修复装置，其特征在于：所述预制桩(2)包括预制桩身(21)，预制桩身(21)的一端固定有预制桩头(22)，预制桩身(21)固定预制桩头(22)的一端贯入路基(1)，预制桩身(21)的另一端从路基(1)侧边伸出，若干注浆孔(211)设置于预制桩身(21)上，预应力筋(3)的一端连接于预制桩头(22)内。

3.根据权利要求1所述的一种基于预应力的路基沉降修复装置，其特征在于：所述预应力筋锚具(4)内设置有用于灌入浆液的注浆通道(41)，预应力筋锚具(4)将预制桩(2)的伸出路基(1)的一端压紧，注浆通道(41)与预制桩(2)与预应力筋(3)之间的注浆环形腔(212)连通。

4.根据权利要求3所述的一种基于预应力的路基沉降修复装置，其特征在于：所述预应力筋锚具(4)靠近路基(1)的一侧设置有与注浆通道(41)贯通的压紧槽(42)，预制桩(2)插入压紧槽(42)内，预应力筋锚具(4)与路基(1)之间设置有密封圈(43)，预制桩(2)位于密封圈(43)包围的空间内。

5.根据权利要求3所述的一种基于预应力的路基沉降修复装置，其特征在于：所述注浆通道(41)包括进浆孔(411)、环形缓冲槽(412)和若干导入孔(413)，进浆孔(411)的一端与外部注浆设备连通，进浆孔(411)的另一端与环形缓冲槽(412)连通，若干导入孔(413)将环形缓冲槽(412)和注浆环形腔(212)连通。

6.根据权利要求5所述的一种基于预应力的路基沉降修复装置，其特征在于：从环形缓冲槽(412)的顶部到底部方向，若干导入孔(413)的分布密度逐渐减小。

7.根据权利要求1所述的一种基于预应力的路基沉降修复装置及方法，其特征在于：路基(1)内贯入若干层预制桩(2)，相邻层预制桩(2)错开布置。

8.使用权利要求1所述的基于预应力的路基沉降修复装置的一种基于预应力的路基沉降修复方法，其特征在于：包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种基于预应力的路基沉降修复方法，其特征在于：在步骤s2中，相邻层预制桩(2)交错布置。

10.根据权利要求8所述的一种基于预应力的路基沉降修复方法，其特征在于：在步骤s4中，在预应力筋锚具(4)中设置注浆通道(41)，通过注浆通道(41)灌入浆液。

技术总结
本发明属于路基沉降处理技术领域，特别涉及一种基于预应力的路基沉降修复装置及方法。本发明的路基沉降修复装置包括横向贯入路基内的预制桩，预制桩的一端从路基的侧边伸出，预制桩内连接有预应力筋，预应力筋的另一端连接有预应力筋锚具，预应力筋锚具设置于路基的侧边上，预制桩上设置有若干注浆孔。本发明的路基沉降修复方法包括以下步骤：根据路基沉降状态确定预制桩的数量、布置层数和贯入长度；由下而上将预制桩从路基侧边横向贯入沉降的路基中；张拉预应力筋，并通过预应力筋锚具锚固将预应力筋锚固在路基上；采用注浆设备通过注浆孔将浆液注入路基中。本发明提供了一种将挤土效应与注浆结合的路基沉降修复装置及方法。

技术研发人员：杨风帆,郭亚杰,甘小川,陈明实
受保护的技术使用者：中国五冶集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15