一种路基拓宽用新型结构及施工工艺

1.本发明属于道路交通岩土工程技术领域，具体涉及一种路基拓宽用新型结构及施工工艺。


背景技术：

2.已修筑的公路路基在交通量日益增大趋于饱和的背景下难以满足交通需求，通常通过对旧路基进行拓宽处理来缓解交通压力。然而，新路基土体固结度通常高于旧路基，导致运营期内产生远大于旧路基的沉降量，这种差异沉降会引起路面开裂、路基损坏等问题，严重危害道路的安全营运。
3.目前针对路基拓宽多采用土工格栅或土工格栅-桩基联合处置技术，但现有的土工格栅或土工格栅-桩基联合处置技术的工程成本较高、施工效率缓慢且未体现绿色建筑理念。
4.因此，需要设计一种路基拓宽用新型结构及施工工艺。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种路基拓宽用新型结构及施工工艺，以解决背景技术中提出的现有的路基拓宽工程中的土工格栅或土工格栅-桩基联合处置技术的工程成本较高、施工效率缓慢且未体现绿色建筑理念的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种路基拓宽用新型结构，包括旧路基、第一层新路基、固废注浆格栅、固废固化区以及覆盖层新路基；旧路基需要加宽的侧面开挖成台阶状，所述固废注浆格栅从旧路基台阶顶部沿开挖台阶铺设，最下方的固废注浆格栅铺设在旧路基的台阶第一层顶面以及第一层新路基的顶面上，所述固废注浆格栅包括横向软管及纵向软管，且相交的横向软管与纵向软管均相互联通形成网状格栅，所述横向软管及纵向软管上均设置有出浆小孔，所述纵向软管的两端分别设置有固废注浆口和固废出浆口，所述固废注浆口设置在旧路基顶面以上，所述固废出浆口设置在第一层新路基的外侧面以外，所述固废固化区由固废注浆材料经出浆小孔流出形成，覆盖层新路基设置在第一层新路基上。
7.在一种具体的实施方式中，所述旧路基、第一层新路基以及覆盖层新路基均为土石路基。
8.在一种具体的实施方式中，所述固废注浆格栅中注浆所用的固废注浆材料通过固体废弃物、激发剂、减水剂和水混合制备而成。
9.在一种具体的实施方式中，固废注浆材料中，水与固体添加剂之比为0.55~0.7：1，固体添加剂包括固体废弃物、激发剂和减水剂。
10.在一种具体的实施方式中，每100份固体添加剂中，固体废弃物占79~85份，激发剂占14.5~20份，减水剂占0.5~1份。
11.在一种具体的实施方式中，所述固体废弃物包括赤泥、高炉矿渣、钢渣和粉煤灰；所述激发剂包括氢氧化钠与水玻璃；所述减水剂为萘系减水剂。
12.在一种具体的实施方式中，每10份固体废弃物中，赤泥占2.5~3.5份，高炉矿渣占4.5~3.5份，钢渣占0.5~1.5份，粉煤灰占1.5~2.5份；所述激发剂中氢氧化钠与水玻璃的质量之比为1:3~1:2。
13.在一种具体的实施方式中，所述横向软管及纵向软管的内径为30~50mm；相邻横向软管之间的纵向软管的长度为10~30cm，相邻纵向软管之间的间距为10~30cm；所述出浆小孔孔径为2~7mm，且相邻出浆小孔间的间距为5~15cm；所述固废注浆口高于旧路基顶面5~15cm，所述固废出浆口与第一层新路基外侧面的距离为5~15cm。
14.本发明还提供了一种路基拓宽用施工工艺，采用了前述的路基拓宽用新型结构，具体包括以下步骤：步骤1、将旧路基需要加宽的侧面开挖成台阶状；步骤2、填筑第一层新路基，第一层新路基顶面与旧路基台阶第一层顶面处于同一平面上；步骤3、从旧路基最顶端台阶开始沿开挖台阶铺设固废注浆格栅，最下方的固废注浆格栅铺设在旧路基的台阶第一层顶面以及第一层新路基的顶面上；步骤4、配置固废注浆材料并利用注浆仪器从固废注浆口向固废注浆格栅中注入配置好的固废注浆材料，当固废出浆口有固废注浆材料冒出时停止注浆；步骤5、按顺序从下往上填筑覆盖层新路基，并多次压实，固废注浆材料经出浆小孔流出形成固废固化区。
15.在一种具体的实施方式中，所述步骤1中，将旧路基侧面开挖成3~5层台阶；所述步骤4中，注浆仪器同时连接多个固废注浆口进行注浆。
16.相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明对固体废弃物进行有效利用，从而利于对生态环境的保护。利用固体废弃物制备注浆材料能避免水泥基材料不可再生、能耗高和环境相容性差的缺点，将固废注浆材料应用于公路拓宽路基，能解决新旧路基沉降差异大的工程问题，对社会绿色低碳和可持续发展有着重大意义。
17.本发明提出的一种路基拓宽用新型固废注浆格栅，直接铺设在开挖台阶结合部至第一层新路基顶面，通过注浆仪器可同时对多个固废注浆口进行注浆处理，极大提升施工效率。
18.本发明的固废注浆格栅采用软管组成，相比硬管具有更强的伸缩性和抗剪强度，且嵌锁固定效果突出，通过固废注浆材料从固废注浆格栅中向外流出，对周边土体进行注浆加固，尤其是新旧路基结合部处，实现了对新旧路基差异沉降的控制，增强了承载能力，提升了路基稳定性。
19.本发明采用的固废注浆材料避免了水泥基材料环境相容性差的弱点，保证了力学性能稳定性的同时，也满足了生态环保的要求。
20.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
21.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是本发明一种实施例的的结构示意图；图2是本发明一种实施例的固废注浆格栅的结构示意图；图3是本发明一种实施例的固废注浆格栅与注浆仪器连接的示意图。
22.其中，1、旧路基，2、第一层新路基，3、固废注浆格栅，4、旧路基最顶端台阶，5、注浆仪器，6、覆盖层新路基，7、固废固化区，31、纵向软管，32、出浆小孔，33、横向软管，34、固废注浆口，35、固废出浆口，36、固废注浆材料。
具体实施方式
23.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.实施例1本发明提供了一种路基拓宽用新型结构，包括旧路基1、第一层新路基2、固废注浆格栅3、固废固化区7以及覆盖层新路基6；旧路基1需要加宽的侧面开挖成台阶状，所述固废注浆格栅3从旧路基1台阶顶部沿开挖台阶铺设，最下方的固废注浆格栅3铺设在旧路基1的台阶第一层顶面以及第一层新路基2的顶面上，所述固废注浆格栅3包括横向软管33及纵向软管31，且相交的横向软管33与纵向软管31均相互联通形成网状格栅，所述横向软管33及纵向软管31上均设置有出浆小孔32，所述纵向软管31的两端分别设置有固废注浆口34和固废出浆口35，所述固废注浆口34设置在旧路基1顶面以上，所述固废出浆口35设置在第一层新路基2的外侧面以外，所述固废固化区7由固废注浆材料36经出浆小孔32流出形成，覆盖层新路基6设置在第一层新路基2上。
25.所述旧路基1、第一层新路基2以及覆盖层新路基6均为土石路基；本发明针对土石路基拓宽的情况效果最明显，能有效降低新旧路基的差异变形情况。
26.所述固废注浆格栅3中注浆所用的固废注浆材料36通过固体废弃物、激发剂、减水剂和水混合制备而成。
27.固废注浆材料36中，水与固体添加剂之比为0.6：1，固体添加剂包括固体废弃物、激发剂和减水剂。
28.每100份固体添加剂中，固体废弃物占81.2份，激发剂占18份，减水剂占0.8份。
29.所述固体废弃物包括赤泥、高炉矿渣、钢渣和粉煤灰；所述激发剂包括氢氧化钠与水玻璃；所述减水剂为萘系减水剂，采用萘系减水剂能增加整体的抗压强度。
30.每10份固体废弃物中，赤泥占3份，高炉矿渣占4份，钢渣占1份，粉煤灰占2份，以此比例进行搅拌混合能获得更佳的力学强度与加固效果。所述激发剂中氢氧化钠与水玻璃的质量之比为1：2.5。
31.所述横向软管33及纵向软管31所用材料为空心橡胶软管，内径均为42mm，使得浆体流动顺畅。
32.优选处于相邻横向软管33之间的纵向软管的长度相等，纵向软管31依据道路需拓宽长度等间距设置。等间距设置使得每个格栅网格能更好到发挥嵌锁效果。
33.优选相邻横向软管33之间的纵向软管的长度为20cm；相邻纵向软管31之间的间距为20cm。
34.所述出浆小孔32孔径为5mm，且同一软管上的相邻出浆小孔间的间距为10cm，使得浆体能够顺利从软管中流出并提升固废固化区7的加固效果。
35.所述固废注浆口34高于旧路基1顶面8cm，从而便于注浆；所述固废出浆口35与第一层新路基2外侧面的距离为8cm，当固废出浆口有浆体冒出时则注浆充分，便于判断停止条件。
36.本发明还提供了一种路基拓宽用施工工艺，采用了前述的路基拓宽用新型结构，具体包括以下步骤：步骤1、将旧路基1需要加宽的侧面开挖成台阶状；步骤2、填筑第一层新路基2，第一层新路基2顶面与旧路基1台阶第一层顶面处于同一平面上；步骤3、从旧路基最顶端台阶4开始沿开挖台阶铺设固废注浆格栅3，最下方的固废注浆格栅3铺设在旧路基1的台阶第一层顶面以及第一层新路基2的顶面上；步骤4、配置固废注浆材料36并利用注浆仪器5从固废注浆口34向固废注浆格栅3中注入配置好的固废注浆材料36，当固废出浆口35有固废注浆材料36冒出时停止注浆；步骤5、按顺序从下往上填筑覆盖层新路基6，并多次压实，固废注浆材料36经出浆小孔32流出形成固废固化区7。
37.所述步骤1中，将旧路基1侧面开挖成3~5层台阶。
38.所述固废注浆口34与注浆仪器5相连。
39.所述步骤4中，一台注浆仪器5同时连接三个固废注浆口34进行注浆，使得固废注浆材料36填充在固废注浆格栅3内。
40.本发明采用了一种新型固废注浆格栅，不再采用传统的土工格栅来进行加固，而是采用这种由横向软管与纵向软管相互联通形成的新型网状格栅，软管使得新型网状格栅具备了伸缩性强、嵌锁固定和抗剪效果突出的特点；由于固废注浆格栅内部注入了特殊配比的固废注浆材料，既保障了路基的稳定性，又体现了固体废弃物回收再利用的环保需求；覆盖层新路基压实使得浆体由固废注浆格栅上的出浆小孔流出，形成固废固化区，提升了新旧路基协调能力，降低了拓宽路基与原路基差异沉降，有效防止了裂缝的产生，也起到了增加路基稳定性的作用；固废注浆格栅可直接铺设且可多口同时注浆，显著提高了工程效率。
41.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种路基拓宽用新型结构，其特征在于，包括旧路基（1）、第一层新路基（2）、固废注浆格栅（3）、固废固化区（7）以及覆盖层新路基（6）；旧路基（1）需要加宽的侧面开挖成台阶状，所述固废注浆格栅（3）从旧路基（1）台阶顶部沿开挖台阶铺设，最下方的固废注浆格栅（3）铺设在旧路基（1）的台阶第一层顶面以及第一层新路基（2）的顶面上，所述固废注浆格栅（3）包括横向软管（33）及纵向软管（31），且相交的横向软管（33）与纵向软管（31）均相互联通形成网状格栅，所述横向软管（33）及纵向软管（31）上均设置有出浆小孔（32），所述纵向软管（31）的两端分别设置有固废注浆口（34）和固废出浆口（35），所述固废注浆口（34）设置在旧路基（1）顶面以上，所述固废出浆口（35）设置在第一层新路基（2）的外侧面以外，所述固废固化区（7）由固废注浆材料（36）经出浆小孔（32）流出形成，覆盖层新路基（6）设置在第一层新路基（2）上。2.根据权利要求1所述的路基拓宽用新型结构，其特征在于，所述旧路基（1）、第一层新路基（2）以及覆盖层新路基（6）均为土石路基。3.根据权利要求1所述的路基拓宽用新型结构，其特征在于，所述固废注浆格栅（3）中注浆所用的固废注浆材料（36）通过固体废弃物、激发剂、减水剂和水混合制备而成。4.根据权利要求3所述的路基拓宽用新型结构，其特征在于，固废注浆材料（36）中，水与固体添加剂之比为0.55~0.7：1，固体添加剂包括固体废弃物、激发剂和减水剂。5.根据权利要求4所述的路基拓宽用新型结构，其特征在于，每100份固体添加剂中，固体废弃物占79~85份，激发剂占14.5~20份，减水剂占0.5~1份。6.根据权利要求3所述的路基拓宽用新型结构，其特征在于，所述固体废弃物包括赤泥、高炉矿渣、钢渣和粉煤灰；所述激发剂包括氢氧化钠与水玻璃；所述减水剂为萘系减水剂。7.根据权利要求6所述的路基拓宽用新型结构，其特征在于，每10份固体废弃物中，赤泥占2.5~3.5份，高炉矿渣占4.5~3.5份，钢渣占0.5~1.5份，粉煤灰占1.5~2.5份；所述激发剂中氢氧化钠与水玻璃的质量之比为1:3~1:2。8.根据权利要求1所述的路基拓宽用新型结构，其特征在于，所述横向软管（33）及纵向软管（31）的内径为30~50mm；相邻横向软管（33）之间的纵向软管的长度为10~30cm，相邻纵向软管（31）之间的间距为10~30cm；所述出浆小孔（32）孔径为2~7mm，且相邻出浆小孔间的间距为5~15cm；所述固废注浆口（34）高于旧路基（1）顶面5~15cm，所述固废出浆口（35）与第一层新路基（2）外侧面的距离为5~15cm。9.一种路基拓宽用施工工艺，其特征在于，采用了权利要求1~8中任意一项所述的路基拓宽用新型结构，具体包括以下步骤：步骤1、将旧路基（1）需要加宽的侧面开挖成台阶状；步骤2、填筑第一层新路基（2），第一层新路基（2）顶面与旧路基（1）台阶第一层顶面处于同一平面上；步骤3、从旧路基最顶端台阶（4）开始沿开挖台阶铺设固废注浆格栅（3），最下方的固废注浆格栅（3）铺设在旧路基（1）的台阶第一层顶面以及第一层新路基（2）的顶面上；步骤4、配置固废注浆材料（36）并利用注浆仪器（5）从固废注浆口（34）向固废注浆格栅
（3）中注入配置好的固废注浆材料（36），当固废出浆口（35）有固废注浆材料（36）冒出时停止注浆；步骤5、按顺序从下往上填筑覆盖层新路基（6），并多次压实，固废注浆材料（36）经出浆小孔（32）流出形成固废固化区（7）。10.根据权利要求9所述的路基拓宽用施工工艺，其特征在于，所述步骤1中，将旧路基（1）侧面开挖成3~5层台阶；所述步骤4中，注浆仪器（5）同时连接多个固废注浆口（34）进行注浆。

技术总结
本发明提供了一种路基拓宽用新型结构，包括旧路基、第一层新路基、固废注浆格栅、固废固化区以及覆盖层新路基；旧路基侧面开挖成台阶状，固废注浆格栅从旧路基台阶顶部沿开挖台阶铺设，最下方的固废注浆格栅铺设在旧路基台阶第一层及第一层新路基的顶面，固废注浆格栅包括相互联通形成网状格栅的横向软管及纵向软管，软管上均设置有出浆小孔，纵向软管两端设置有固废注浆口和固废出浆口。本发明还提供了一种路基拓宽用施工工艺，采用了前述的路基拓宽用新型结构，包括以下步骤：1、将旧路基侧面开挖成台阶状；2、填筑第一层新路基；3、铺设固废注浆格栅；4、向固废注浆格栅中注入固废注浆材料；5、填筑覆盖层新路基。填筑覆盖层新路基。填筑覆盖层新路基。


技术研发人员：陆志强 李永威 陈昀灏 徐林荣 苏娜 李生相 李佳珅 何元幸子 邓志兴
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2023.08.17
技术公布日：2023/9/16