加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构及其施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构，包括从上到下的路堤、硬壳层、软土层和硬土层，所述路堤开有若干桩孔，每个桩孔从路堤穿过硬壳层、软土层贯穿至硬土层，桩孔从路堤下端开始向下的一定深度直径比上下直径大。以地平面为分界线，分界线以上桩孔内为中粗砂，分界线以下桩孔内为凝固的水泥浆或水泥砂浆。本发明还公开了加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构的施工方法。本发明在出现病害的公路软基中设置钉形钻孔桩，与桩间土形成复合地基，从而增强路基稳定性、减少路基沉降。
【专利说明】加固路堤软基的钉形钻孔粧复合地基结构及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及出现过大沉降或裂缝等病害的既有公路路堤下软基处理技术，具体涉 及一种加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构及其施工方法。
【背景技术】
[0002]由于不均匀沉降、路基稳定性差等原因，软黏土地基上的公路通车后路面开裂的 现象较为普遍。为保证行车质量，需要对既有公路路堤下的软土地基进行加固。采用CFG 桩、管桩、搅拌桩加固对路基路面破坏太大，不能采用；为减少对路基路面的破坏，通常采用 注浆、高压旋喷桩等进行加固。工程实践表明，在软黏土地基中，注浆属于劈裂注浆，无论是 钢花管注浆还是袖阀管注浆，均难以形成桩体，加固效果难以保证，且挤土效应显著。高压 旋喷桩施工时喷射压力高达25MPa以上，对地基土扰动非常严重，经常导致裂缝和位移，且 返浆量大，易污染路面。
【发明内容】
[0003]本发明为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种加固出现病害的路堤下软 基的钉形钻孔桩复合地基结构，在出现病害的公路软基中设置钉形钻孔桩，与桩间土形成 复合地基，从而增强路基稳定性、减少路基沉降。
[0004]本发明的另一目的在于提供加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构的施工方 法。
[0005]本发明的目的通过以下的技术方案实现:本加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基 结构，包括从上到下的路堤、硬壳层、软土层和硬土层，所述路堤开有若干桩孔，每个桩孔从 路堤穿过硬壳层、软土层贯穿至硬土层，桩孔从路堤下端开始向下的一定深度直径比上下 直径大；以地平面为分界线，分界线以上桩孔内为中粗砂，分界线以下桩孔内为凝固的水泥 浆或水泥砂浆。
[0006]所述桩孔大直径段的直径为300-500mm，桩孔小直径段的直径为110_150mm，桩孔 大直径段的深度为400-800mm。
[0007]当路堤的地基较软，使用一定时间之后便会产生路面沉降和路面开裂，此时可以 采用本发明的施工方法进行维修:
[0008]一种加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构的施工方法，包括以下步骤:
[0009](I)、地质钻机的地质钻头下钻出现病害的路堤，地质钻头后面跟进套管护壁，钻 穿路堤之后地质钻头停止；
[0010](2)、上提地质钻机的地质钻头，更换为可扩缩钻头；
[0011](3)、可扩缩钻头在收缩后下放到孔底，向桩孔内注满设计密度的泥浆进行护壁， 地质钻机下压和旋转，通过硬壳层的反作用力和可扩缩钻头旋转的离心力，将可扩缩钻头 扩张开，可扩缩钻头向下钻出桩孔大直径段，桩孔大直径段的直径为可扩缩钻头的最大宽 度，当桩孔大直径段到达设定深度H，停止可扩缩钻头；[0012](4)、上提可扩缩钻头，可扩缩钻头在自重和上部桩孔小直径段的约束力作用下收 缩，将可扩缩钻头上提到地面，然后更换为地质钻头；
[0013](5)、下放到孔底后，钻孔至硬土层；
[0014](6)、当桩孔总深度为设定深度L，将地质钻头上提到地面；
[0015](7)、将注浆管插入孔底，利用注浆管自下而上灌注水泥浆或水泥砂浆直至设定的 高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆或水泥砂浆的过程中泥浆上浮流出路堤面；
[0016](8)、待水泥浆或水泥砂浆凝固后形成钉形桩，抽回套管，向桩孔内密实回填中粗 砂至路床顶面。
[0017]所述地质钻头的直径为110-150mm,可扩缩钻头的最大直径为300-500mm,设定深 度 H 为 400-800mm。
[0018]所述可扩缩钻头包括钻杆连接头、4个铰钉和4个扩缩杆，4个扩缩杆通过4个铰 钉相互铰接，形成平行四边形结构，位于最上端的铰钉设置在钻杆连接头上，下方2个扩缩 杆的下面设有钻齿，钻杆连接头设有限制扩缩杆打开角度的限位部。
[0019]本发明相对于现有技术具有如下的优点:
[0020](I)本发明技术适用于出现过大沉降或裂缝等病害的路堤下软基的加固，利用地 质钻机、可扩缩钻头在出现病害的路堤的软土地基中打粧孔，在路堤、路面中的钻孔直径为 110-150mm，对路基路面破坏小；
[0021](2)在路堤中钻孔时采用套管跟进法进行护壁，避免了对路堤土的浸泡；
[0022](3)桩孔采用钻具回钻成孔，相对高压旋喷桩利用高压流体冲切成孔而言，本发明 的成孔直径更容易保证、对地基没有挤土效应；
[0023](4)钉形桩上部直径大，钉形桩上部桩净间距小，利于路堤中形成土拱，从而利于 将路堤荷载转移到钉形粧顶，减小粧间土的荷载，利于减少地基沉降、提闻路基稳定性；
[0024](5)经过合理设计，桩直径上大下小能满足既有路堤加固要求，因此把钉形桩下部 直径设计的比较小，能够降低钻孔费用，节约桩身材料，工程造价低；
[0025](6)钻孔过程中，路堤部分钻孔采用套管跟进法护壁，地基部分钻孔采用在桩孔内 注满设计密度的泥浆进行护壁，避免塌孔或缩孔。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明的加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构剖面图。
[0027]图2是为可扩缩钻头示意图。
[0028]图中:1:路堤、2:软土层、3:钉形桩、4:硬土层、5:钻杆连接头、6:铰钉、7:限位 部、8:扩缩杆、9:钻齿、10:硬壳层、11:中粗砂。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0030]如图1所示的加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构，包括从上到下的路堤1、 硬壳层10、软土层2和硬土层4，路堤I开有若干桩孔(桩孔的横向个数根据不同的路堤确 定，桩孔的纵向个数根据出现病害路堤的长度确定，桩孔之间的间距根据地基的受力情况 确定)，每个桩孔从路堤I穿过硬壳层10、软土层2贯穿至硬土层4，桩孔从路堤I下端开始向下的一定深度直径比上下直径大。以地平面为分界线，分界线以上桩孔内为中粗砂11，分 界线以下桩孔内为凝固的水泥或凝固的水泥砂。
[0031]桩孔大直径段的直径为450mm，桩孔小直径段的直径为130mm，桩孔大直径段的深 度为600mm。
[0032]上述的加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构的施工方法，包括以下步骤:
[0033](I)、地质钻机的地质钻头下钻出现病害的路堤1，地质钻头后面跟进套管护壁，钻 穿路堤I之后地质钻头停止；
[0034](2)、上提地质钻机的地质钻头，更换为可扩缩钻头；
[0035](3)、可扩缩钻头在收缩后下放到孔底，向桩孔内注满设计密度的泥浆进行护壁， 地质钻机下压和旋转，通过硬壳层10的反作用力和可扩缩钻头旋转的离心力，将可扩缩钻 头扩张开，可扩缩钻头向下钻出桩孔大直径段，桩孔大直径段的直径为可扩缩钻头的最大 宽度，当桩孔大直径段到达设定深度H (600_)，停止可扩缩钻头；
[0036](4)、上提可扩缩钻头，可扩缩钻头在自重和上部桩孔小直径段的约束力作用下收 缩，将可扩缩钻头上提到地面，然后更换为地质钻头；
[0037](5)、下放到孔底后，钻孔至硬土层；
[0038](6)、当桩孔总深度为设定深度L (15.3m)，将地质钻头上提到地面；
[0039](7)、将注浆管插入孔底，利用注浆管自下而上灌注水泥浆或水泥砂浆直至设定的 高度，泥浆密度低，在灌注水泥浆或水泥砂浆的过程泥浆上浮流出路堤面；
[0040](8)、待水泥浆或水泥砂浆凝固后形成钉形桩3，抽回套管，向桩孔内密实回填中粗 砂11至路床顶面。
[0041]地质钻头的直径为130mm,可扩缩钻头的最大直径为450mm,设定深度H为600mm。
[0042]如图2所示，可扩缩钻头包括钻杆连接头5、4个铰钉6和4个扩缩杆8，4个扩缩 杆8通过4个铰钉6相互铰接，形成平行四边形结构，位于最上端的铰钉6设置在钻杆连接 头5上，下方2个扩缩杆8的下面设有钻齿9，钻杆连接头5设有限制扩缩杆8打开角度的 限位部7。
[0043]上述【具体实施方式】为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任 何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护 范围之内。
【权利要求】
1.加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构，其特征在于:包括从上到下的路堤、硬 壳层、软土层和硬土层，所述路堤开有若干桩孔，每个桩孔从路堤穿过硬壳层、软土层贯穿 至硬土层，桩孔从路堤下端开始向下的一定深度直径比上下直径大；以地平面为分界线，分 界线以上桩孔内为中粗砂，分界线以下桩孔内为凝固的水泥浆或水泥砂浆。
2.根据权利要求1所述的加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构，其特征在于:所 述桩孔大直径段的直径为300-500mm，桩孔小直径段的直径为110_150mm，桩孔大直径段的 深度为 400-800mm。
3.根据权利要求1所述的加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特 征在于:包括以下步骤:(1)、地质钻机的地质钻头下钻出现病害的路堤，地质钻头后面跟进套管护壁，钻穿路 堤之后地质钻头停止；(2)、上提地质钻机的地质钻头，更换为可扩缩钻头；(3)、可扩缩钻头在收缩后下放到孔底，向桩孔内注满设计密度的泥浆进行护壁，地质 钻机下压和旋转，通过硬壳层的反作用力和可扩缩钻头旋转的离心力，将可扩缩钻头扩张 开，可扩缩钻头向下钻出桩孔大直径段，桩孔大直径段的直径为可扩缩钻头的最大宽度，当 桩孔大直径段到达设定深度H，停止可扩缩钻头；(4)、上提可扩缩钻头，可扩缩钻头在自重和上部桩孔小直径段的约束力作用下收缩， 将可扩缩钻头上提到地面，然后更换为地质钻头；(5)、下放到孔底后，钻孔至硬土层；(6)、当桩孔总深度为设定深度L，将地质钻头上提到地面；(7)、将注浆管插入孔底，利用注浆管自下而上灌注水泥浆或水泥砂浆直至设定的高 度，泥浆密度低，在灌注水泥浆或水泥砂浆的过程中泥浆上浮流出路堤面；(8)、待水泥浆或水泥砂浆凝固后形成钉形桩，抽回套管，向桩孔内密实回填中粗砂至 路床顶面。
4.根据权利要求3所述的加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特 征在于:所述地质钻头的直径为110-150mm,可扩缩钻头的最大直径为300-500mm,设定深 度 H 为 400-800mm。
5.根据权利要求3所述的加固路堤软基的钉形钻孔桩复合地基结构的施工方法，其特 征在于:所述可扩缩钻头包括钻杆连接头、4个铰钉和4个扩缩杆，4个扩缩杆通过4个铰钉 相互铰接，形成平行四边形结构，位于最上端的铰钉设置在钻杆连接头上，下方2个扩缩杆 的下面设有钻齿，钻杆连接头设有限制扩缩杆打开角度的限位部。
【文档编号】E02D5/48GK103556555SQ201310470457
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】刘吉福, 杨粤黔, 安关峰, 刘添俊, 张洪彬 申请人:广州市市政集团有限公司