一种下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构的制作方法

1.本实用新型涉及地基基础工程技术领域，尤其涉及一种下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构。


背景技术：

2.近年来,随着国民经济建设的不断发展，我国城市道路建设规模越来越大，已成为区域性之间经济互通和联结的重要纽带。由于地质条件的差异，道路路基处理方法也不尽相同，对于地质条件较好或软土较浅地段，常常采用浅层换填法，但是对于地质条件较差的深厚淤泥或淤泥质软土地区，较多采用堆载预压法、真空预压法、真空-堆载联合预压法、cfg桩复合地基、常规水泥土搅拌桩复合地基、水泥土双向搅拌桩、刚性桩复合地基等，且取得了较好的效果。尽管现有的地基处理方法种类繁多，但大部分仅对道路地基进行全断面处理，而有关下卧管涵的地基处理设计尚不多见。随着城市防汛排涝的需要，以往在道路下方敷设排水管道已难以满足城市排水需求，相应地，将排水箱涵敷设于道路下方已成为一种发展趋势。然而，目前关于下卧排水箱涵的深厚软土区地基处理方案研究尚不够深入，严重制约着城市道路和排涝工程的健康发展。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构。
4.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，包括在现状地表上从下至上依次层叠设置有褥垫层、土工格栅层、路基填料层和道路结构层，所述褥垫层、土工格栅层、路基填料层和道路结构层在所述现状地表的两侧层叠形成填方边坡，所述现状地表下方的地基土体内埋设有地基加固体和排水箱涵基础加固体，且所述排水箱涵基础加固体位于所述地基加固体之间，所述地基加固体和排水箱涵基础加固体的上端分别向上伸出所述现状地表，并伸入所述褥垫层内。
5.本实用新型的有益效果是：本实用新型的下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，通过在现状地表下方的地基土体内埋设有地基加固体和排水箱涵基础加固体，较易穿透深厚软弱土层到达承载力较好的土层，加固体强度较高，大大提高了复合地基的压缩模量和承载力,减少软基和排水箱涵结构的不均匀沉降，同时施工操作简单、质量可控、施工工艺成熟、经济性较好，尤其适用于道路下方敷设地下构筑物且控制变形较严格区域。
6.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：
7.进一步：所述地基加固体包括多根水泥土搅拌桩，且多根所述水泥土搅拌桩分成两部分间隔设置在所述现状地表下方的地基土体内，每部分的多根所述水泥土搅拌桩竖向平行间隔设置，所述排水箱涵基础加固体位于两部分所述水泥土搅拌桩之间。
8.上述进一步方案的有益效果是：通过所述水泥土搅拌桩，可以与地基土体发生一系列物理化学反应，使软土硬结形成水泥加固体，显著提高了复合地基的压缩模量和承载
力,加固范围内的所述水泥土搅拌桩)桩身强度较高、质量较易控制，大大降低了软基的不均匀沉降风险。
9.进一步：所述排水箱涵基础加固体包括排水箱涵结构、碎石垫层和多根高压旋喷桩，所述现状地表下方的地基土体内位于两部分所述水泥土搅拌桩之间区域挖设有基坑，所述碎石垫层设置在所述基坑底部，多根所述高压旋喷桩竖向平行间隔设置在所述基坑底部的所述地基土体内，且所述高压旋喷桩的上端向上伸出所述现状地表，并伸入所述褥垫层内，所述排水箱涵结构设置在所述基坑内，且所述基坑内回填有所述地基土体。
10.上述进一步方案的有益效果是：通过在排水箱涵结构的底部铺设所述碎石垫层，可以将上部荷载扩散到大范围土体中，使得结构受力较为均匀；此外，通过高压旋喷桩与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体，显著提高了复合地基的压缩模量和承载力,加固范围内的所述高压旋喷桩桩身强度高、质量较易控制，显著降低了所述排水箱涵结构的不均匀沉降风险
11.进一步：所述高压旋喷桩为双管高压旋喷桩，且所述高压旋喷桩包括高压旋喷桩空搅部分和高压旋喷桩实搅部分，所述高压旋喷桩实搅部分的上端与所述高压旋喷桩空搅部分的下端连接，所述高压旋喷桩实搅部分埋设于所述基坑底部的所述地基土体内，所述高压旋喷桩空搅部分埋设于所述基坑内回填的所述地基土体内。
12.上述进一步方案的有益效果是：所述高压旋喷桩空搅部分位于所述现状地表与所述排水箱涵结构之间，所述高压旋喷桩空搅部分的桩体水泥掺量为0，大大降低了工程费用，经济效益较好。
13.进一步：相邻两根所述高压旋喷桩之间等间隔分布，且相邻两根所述高压旋喷桩的桩间距为1.4-1.8m，所述高压旋喷桩复合地基承载力特征值不小于90kpa，所述高压旋喷桩现场28天龄期的桩体取芯抗压强度应不小于0.9mpa。
14.上述进一步方案的有益效果是：相邻两根所述高压旋喷桩之间等间隔分布，可以使得所述复合地基的承载更加均匀，受力更加平衡。
15.进一步：所述排水箱涵结构为带有钢筋骨架的现浇混凝土构筑物，所述碎石垫层的厚度为40-60cm、且沿着其宽度方向的两侧铺设分别超过所述排水箱涵结构的底板对应两侧。
16.进一步：所述褥垫层位于所述水泥土搅拌桩和高压旋喷桩空搅部分的顶部，且所述褥垫层选用中砂、粗砂或级配碎石，所述褥垫层厚度为250-350mm，最大粒径不大于20mm。
17.上述进一步方案的有益效果是：通过在桩顶铺设褥垫层，可以调节桩、土荷载的分担，充分发挥了桩和桩间土的共同作用，有效减小了桩土应力比，降低了地基的不均匀性，使地基达到协调变形。
18.进一步：所述土工格栅层为聚丙烯三向土工格栅材质，且其质控拉伸模量不应小于185kn/m/2％。
19.上述进一步方案的有益效果是：通过在褥垫层与路基填料层分界处设置三向土工格栅，使得其和路基填料完全接触，充分发挥了其在纵向、横向和立体方向上较大的拉伸强度，大大增强了路基土与碎石垫层分界处介质的摩擦力，避免了路基土体颗粒流失现象，继而减少了路基沉降的风险。
附图说明
20.图1为本实用新型一实施例的下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构的结构示意图；
21.图2为本实用新型一实施例的地基加固体和排水箱涵基础加固体的平面布置示意图。
22.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
23.1、现状地表，2、填方边坡，3、道路结构层，4、路基填料层，5、土工格栅层，6、褥垫层，7、高压旋喷桩空搅部分，8、高压旋喷桩实搅部分，9、排水箱涵结构，10、碎石垫层，11、水泥土搅拌桩，12、地基土体，13、坡脚线。
具体实施方式
24.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
25.如图1所示，一种下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，包括在现状地表1上从下至上依次层叠设置有褥垫层6、土工格栅层5、路基填料层4和道路结构层3，所述褥垫层6、土工格栅层5、路基填料层4和道路结构层3在所述现状地表1的两侧层叠形成填方边坡2，所述现状地表1下方的地基土体12内埋设有地基加固体和排水箱涵基础加固体，且所述排水箱涵基础加固体位于所述地基加固体之间，所述地基加固体和排水箱涵基础加固体的上端分别向上伸出所述现状地表1，并伸入所述褥垫层6内。
26.本实用新型的下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，通过在现状地表1下方的地基土体12内埋设有地基加固体和排水箱涵基础加固体，较易穿透深厚软弱土层到达承载力较好的土层，加固体强度较高，大大提高了复合地基的压缩模量和承载力,减少软基和排水箱涵结构的不均匀沉降，同时施工操作简单、质量可控、施工工艺成熟、经济性较好，尤其适用于道路下方敷设地下构筑物且控制变形较严格区域。
27.本实用新型的实施例中，所述填方边坡坡率为1:1.5-1:2，填方边坡高度为所述现状地表至所述道路结构层顶面距离。通过减缓填方边坡坡率，可以显著降低路堤边坡的滑动力，从而增强了所述填方边坡的稳定性。
28.具体地，所述填方边坡2高度低于8m时，路堤边坡坡率为1:1.5；所述填方边坡2高度大于8m时，路堤边坡形式宜采用阶梯形式，分级高度8m，其中，所述填方边坡2高度8-12m时，路堤边坡坡率为1:1.75，所述填方边坡2高度12-20m时，路堤边坡坡率均为1:2；所述填方边坡2高度为所述现状地表1至所述道路结构层3顶面之间距离。
29.如图2所示，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述地基加固体包括多根水泥土搅拌桩11，且多根所述水泥土搅拌桩11分成两部分间隔设置在所述现状地表1下方的地基土体12内，每部分的多根所述水泥土搅拌桩11竖向平行间隔设置，所述排水箱涵基础加固体位于两部分所述水泥土搅拌桩11之间。通过所述水泥土搅拌桩11，可以与地基土体12发生一系列物理化学反应，使软土硬结形成水泥加固体，显著提高了复合地基的压缩模量和承载力,加固范围内的所述水泥土搅拌桩11桩身强度较高、质量较易控制，大大降低了软基的不均匀沉降风险。
30.这里，所述水泥土搅拌桩11直径为500mm，有效桩长为10-15m，所述水泥土搅拌桩
11进入所述地基土体12中的可塑-硬塑性粘土层或砂层的深度为0.5-1.0m。
31.具体地，所述水泥土搅拌桩11采用的普通硅酸盐水泥强度等级应不低于42.5mpa，实搅桩体参考水泥含量约18％，每立方米被加固土体中的水泥含量约为310kg。如图2所示，具体地，所述水泥土搅拌桩11呈正三角形布置，桩间距为1.0-1.6m，其中，间距1.1-1.4m较佳，间距1.2m最佳，所述水泥土搅拌桩11复合地基承载力特征值不小于90kpa。
32.在本实用新型的一个或多个实施例中，所述排水箱涵基础加固体包括排水箱涵结构9、碎石垫层10和多根高压旋喷桩，所述现状地表1下方的地基土体12内位于两部分所述水泥土搅拌桩11之间区域挖设有基坑，所述碎石垫层10设置在所述基坑底部，多根所述高压旋喷桩竖向平行间隔设置在所述基坑底部的所述地基土体12内，且所述高压旋喷桩的上端向上伸出所述现状地表1，并伸入所述褥垫层6内，所述排水箱涵结构9设置在所述基坑内，且所述基坑内回填有所述地基土体12。通过在排水箱涵结构9的底部铺设所述碎石垫层10，可以将上部荷载扩散到大范围土体中，使得结构受力较为均匀；此外，通过高压旋喷桩与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体，显著提高了复合地基的压缩模量和承载力,加固范围内的所述高压旋喷桩桩身强度高、质量较易控制，显著降低了所述排水箱涵结构的不均匀沉降风险。
33.在本实用新型的一个或多个实施例中，所述高压旋喷桩的桩距允许偏差为
±
100mm，桩径及桩长不应小于设计值，竖直度允许偏差不大于1.5％。
34.可选地，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述高压旋喷桩为双管高压旋喷桩，所述高压旋喷桩直径为600mm，有效桩长为10-15m，且所述高压旋喷桩包括高压旋喷桩空搅部分7和高压旋喷桩实搅部分8，所述高压旋喷桩实搅部分8的上端与所述高压旋喷桩空搅部分7的下端连接，所述高压旋喷桩实搅部分8埋设于所述基坑底部的所述地基土体12内，所述高压旋喷桩空搅部分7埋设于所述基坑内回填的所述地基土体12内。所述高压旋喷桩空搅部分7位于所述现状地表1与所述排水箱涵结构9之间，所述高压旋喷桩空搅部分7的桩体水泥掺量为0，大大降低了工程费用，经济效益较好。
35.实际中，所述高压旋喷桩空搅部分7的桩体水泥掺量为0，所述高压旋喷桩实搅部分7位于所述排水箱涵结构9底部，每立方米被加固土体中所述高压旋喷桩实搅部8的桩体参考水泥含量约为630kg。
36.在本实用新型的一个或多个实施例中，相邻两根所述高压旋喷桩之间等间隔分布，且相邻两根所述高压旋喷桩的桩间距为1.4-1.8m，所述高压旋喷桩复合地基承载力特征值不小于90kpa，所述高压旋喷桩现场28天龄期的桩体取芯抗压强度应不小于0.9mpa。相邻两根所述高压旋喷桩之间等间隔分布，可以使得所述复合地基的承载更加均匀，受力更加平衡。
37.在本实用新型的一个或多个实施例中，所述排水箱涵结构9为带有钢筋骨架的c30现浇混凝土构筑物，所述碎石垫层10的厚度为40-60cm、且沿着其宽度方向的两侧铺设分别超过所述排水箱涵结构9的底板对应两侧。
38.具体地，所述碎石垫层10厚度为50cm、沿着其宽度方向铺设超过所述排水箱涵结构9底板两侧各100cm。
39.在本实用新型的一个或多个实施例中，所述褥垫层6位于所述水泥土搅拌桩11和高压旋喷桩空搅部分7的顶部，且所述褥垫层6选用中砂、粗砂或级配碎石，所述褥垫层6厚
度为250-350mm，优选为300mm，最大粒径不大于20mm。通过在桩顶铺设褥垫层，可以调节桩、土荷载的分担，充分发挥了桩和桩间土的共同作用，有效减小了桩土应力比，降低了地基的不均匀性，使地基达到协调变形。
40.具体地，所述褥垫层6宜采用静力压实法，所述褥垫层6夯实后的厚度与需铺厚度的比值不得大于0.9。
41.在本实用新型的一个或多个实施例中，所述土工格栅层5为聚丙烯三向土工格栅材质，且其质控拉伸模量不应小于185kn/m/2％。通过在褥垫层6与路基填料层4分界处设置三向土工格栅，使得其和路基填料完全接触，充分发挥了其在纵向、横向和立体方向上较大的拉伸强度，大大增强了路基土与碎石垫层分界处介质的摩擦力，避免了路基土体颗粒流失现象，继而减少了路基沉降的风险。
42.本实用新型的实施例中，所述土工格栅层5的断面为矩形，内孔为等边三角形，外边为正六边形。
43.可选地，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述路基填料层4为砾类土或砂类土，所述路基填料层4应采用分层回填、碾压，每层需铺厚度不宜大于30cm。通过对所述路基填料层4进行分层回填，分层夯压，使得处理后的路基土达到足够的密实度，提高了路基的整体稳定性和坚固性，保证车辆荷载的安全运行，避免因长年沉落而恶化运营条件，大大减少了路面的不均匀沉降。
44.具体地，所述路基填料层4最大粒径应小于150mm。
45.具体地，所述路基填料层4压实度不低于95％，土基回弹模量不小于30mpa，弯沉值不大于250(1/100mm)。
46.本实用新型的下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构的具体实施步骤如下：
47.步骤一：踏勘场地，清理影响施工的障碍物，确定施工起始位置、土方施工边界及机械行进路线等。
48.步骤二：场平至打桩平台标高(桩顶标高)。
49.步骤三：清除影响所述水泥土搅拌桩11及所述高压旋喷桩施工的植物根系、石块、砖块、混凝土块、地下废弃管涵等障碍物；
50.步骤四：回填所述褥垫层6至桩顶标高以上20cm，然后施工所述水泥土搅拌桩11及所述高压旋喷桩，其中，所述现状地表1与所述排水箱涵结构9之间的高压旋喷桩为高压旋喷桩空搅部分7，所述排水箱涵结构9底部的高压旋喷桩为高压旋喷桩实搅部分8；
51.步骤五：待所述水泥土搅拌桩11及所述高压旋喷桩施工完毕并检测合格后施工支护桩，开挖所述排水箱涵结构9基坑，然后回填所述碎石垫层10、施工所述排水箱涵结构9，并进行结构上覆土层回填和压实。
52.步骤六：铺设余下10cm褥垫层6，并对所述排水箱涵结构9上部损失的褥垫层6进行补偿，然后进行所述土工格栅层5、路基填料层4施工，并对所述路基填料层4进行分层回填、碾压；
53.步骤七：所述路基填料层4施工完毕并检测合格后再施工所述道路结构层3及其余道路设施。
54.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保
护范围之内。

技术特征：
1.一种下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，其特征在于：包括在现状地表(1)上从下至上依次层叠设置有褥垫层(6)、土工格栅层(5)、路基填料层(4)和道路结构层(3)，所述褥垫层(6)、土工格栅层(5)、路基填料层(4)和道路结构层(3)在所述现状地表(1)的两侧层叠形成填方边坡(2)，所述现状地表(1)下方的地基土体(12)内埋设有地基加固体和排水箱涵基础加固体，且所述排水箱涵基础加固体位于所述地基加固体之间，所述地基加固体和排水箱涵基础加固体的上端分别向上伸出所述现状地表(1)，并伸入所述褥垫层(6)内。2.根据权利要求1所述的下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，其特征在于：所述地基加固体包括多根水泥土搅拌桩(11)，且多根所述水泥土搅拌桩(11)分成两部分间隔设置在所述现状地表(1)下方的地基土体(12)内，每部分的多根所述水泥土搅拌桩(11)竖向平行间隔设置，所述排水箱涵基础加固体位于两部分所述水泥土搅拌桩(11)之间。3.根据权利要求2所述的下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，其特征在于：所述排水箱涵基础加固体包括排水箱涵结构(9)、碎石垫层(10)和多根高压旋喷桩，所述现状地表(1)下方的地基土体(12)内位于两部分所述水泥土搅拌桩(11)之间区域挖设有基坑，所述碎石垫层(10)设置在所述基坑底部，多根所述高压旋喷桩竖向平行间隔设置在所述基坑底部的所述地基土体(12)内，且所述高压旋喷桩的上端向上伸出所述现状地表(1)，并伸入所述褥垫层(6)内，所述排水箱涵结构(9)设置在所述基坑内，且所述基坑内回填有所述地基土体(12)。4.根据权利要求3所述的下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，其特征在于：所述高压旋喷桩为双管高压旋喷桩，且所述高压旋喷桩包括高压旋喷桩空搅部分(7)和高压旋喷桩实搅部分(8)，所述高压旋喷桩实搅部分(8)的上端与所述高压旋喷桩空搅部分(7)的下端连接，所述高压旋喷桩实搅部分(8)埋设于所述基坑底部的所述地基土体(12)内，所述高压旋喷桩空搅部分(7)埋设于所述基坑内回填的所述地基土体(12)内。5.根据权利要求3所述的下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，其特征在于：相邻两根所述高压旋喷桩之间等间隔分布，且相邻两根所述高压旋喷桩的桩间距为1.4-1.8m，所述高压旋喷桩复合地基承载力特征值不小于90kpa，所述高压旋喷桩现场28天龄期的桩体取芯抗压强度应不小于0.9mpa。6.根据权利要求3所述的下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，其特征在于：所述排水箱涵结构(9)为带有钢筋骨架的现浇混凝土构筑物，所述碎石垫层(10)的厚度为40-60cm、且沿着其宽度方向的两侧铺设分别超过所述排水箱涵结构(9)的底板对应两侧。7.根据权利要求4所述的下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，其特征在于：所述褥垫层(6)位于所述水泥土搅拌桩(11)和高压旋喷桩空搅部分(7)的顶部，且所述褥垫层(6)选用中砂、粗砂或级配碎石，所述褥垫层(6)厚度为250-350mm，最大粒径不大于20mm。8.根据权利要求1-7任一项所述的下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，其特征在于：所述土工格栅层(5)为聚丙烯三向土工格栅材质，且其质控拉伸模量不应小于185kn/m/2％。

技术总结
本实用新型涉及一种下卧排水箱涵的软基处理复合地基结构，包括在现状地表上从下至上依次层叠设置有褥垫层、土工格栅层、路基填料层和道路结构层，并在现状地表的两侧层叠形成填方边坡，现状地表下方的地基土体内埋设有地基加固体和排水箱涵基础加固体，且排水箱涵基础加固体位于地基加固体之间，地基加固体和排水箱涵基础加固体的上端分别向上伸出现状地表，并伸入褥垫层内。通过在现状地表下方的地基土体内埋设有地基加固体和排水箱涵基础加固体，较易穿透深厚软弱土层到达承载力较好的土层，加固体强度较高，大大提高了复合地基的压缩模量和承载力,减少软基和排水箱涵结构的不均匀沉降，施工操作简单、质量可控、施工工艺成熟、经济性较好。经济性较好。经济性较好。


技术研发人员：裴启涛 王斌强 程文婕
受保护的技术使用者：武汉市政工程设计研究院有限责任公司
技术研发日：2021.09.26
技术公布日：2022/3/8