[发明专利]一种路堤结构及施工方法

说明书

技术领域

本发明属于地基处理技术领域，涉及一种路堤结构及施工方法，尤其涉及一种微生物改性纤维-砂土-废旧轮胎骨料-格栅加筋路堤结构及施工方法。

背景技术

在软土地区修建高速公路和铁路时，由于软土自身强度低、压缩性高等不良工程因素，常常发生不均匀沉降问题，对道路的正常使用产生了巨大的挑战。

目前解决此问题的常用方法是采用桩承式加筋路堤结构，该结构由以下几个部分组成：路堤填土、砂垫层、筋材、桩、桩帽、软弱地基以及持力层。在路堤填土荷载作用下，在桩帽之间形成土拱效应，使得大部分路堤荷载通过桩传递到持力层；筋材通过与砂垫层之间的界面摩阻力的相互作用约束路堤侧向位移并通过筋材的张拉膜效应提高桩的荷载分担比。然而，筋材与砂垫层之间的界面摩擦力相当有限，当达到极限界面摩擦力时，这种加筋垫层无法有效限制路堤侧向位移，通过学者专家的研究发现，桩承式加筋路堤在解决软土地区高速公路修建时仍存在以下缺点：

1)路堤失稳或局部失稳现象仍然可能出现；2)路堤边坡侧向位移现象仍然明显；3)路堤沉降和不均匀沉降问题仍然显著；4)筋材对地基深层的侧向位移限制作用不大；5)筋材与土体的界面摩阻力有限，筋材的强度和刚度无法得到充分发挥；6)筋材张拉膜效应荷载传递能力有限。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供了一种结构合理、施工方便以及可有效减小路堤的沉降的路堤结构及施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种路堤结构，包括持力层、软土地基以及铺设在软土地基上的路堤填土；所述路堤填土上表面设有路面防水层、两侧设置有护坡防水层；其特征在于：所述路堤结构还包括设置在软土地基与路堤填土之间并嵌入软土地基的减小路堤沉降结构；所述减小路堤沉降结构包括桩帽、防水土工布、混凝土密封沟、微生物改性加筋垫层、预埋钢筋、桩帽盖板以及由m行×n列钢筋混凝土薄壁管桩组成的混凝土桩组；所述桩帽置于钢筋混凝土薄壁管桩的顶部；所述钢筋混凝土薄壁管桩打穿软土地基并嵌入持力层中；所述桩帽的上表面固定设置有插入桩帽中的预埋钢筋；所述微生物改性加筋垫层通过预埋钢筋平铺固定在桩帽的上表面；所述桩帽盖板通过预埋钢筋与桩帽相连；所述微生物改性加筋垫层的顶部以及底部均铺设有防水土工布；所述路堤填土置于微生物改性加筋垫层顶部的防水土工布的上表面；所述防水土工布密封在混凝土密封沟的底部。

作为优选，本发明所采用的微生物改性加筋垫层包括三向土工格栅笼、三向土工格栅、塑料扎带以及骨料混合料；所述三向土工格栅置于相邻三向土工格栅笼之间，并通过塑料扎带连接固定；所述骨料混合料填充在三向土工格栅笼以及三向土工格栅之间，并通过微生物方法固化；所述三向土工格栅笼通过预埋钢筋平铺固定在桩帽的顶部；所述微生物方法包括先连续喷淋1小时浓度为0.5M的尿素溶液；而后，连续喷淋6-8小时含0.5M的氯化钙的巴氏芽孢杆菌离心液；最后，连续喷淋14-20天含有尿素与氯化钙的胶结液；所述胶结液中尿素的终浓度与氯化钙的终浓度均是0.5M；所述巴氏芽孢杆菌离心液是将培养获得的巴氏芽孢杆菌液采用离心机离心后获得的细菌悬浮液，其中巴氏芽孢杆菌液的OD₆₀₀大于1.0。

作为优选，本发明所采用的三向土工格栅笼的截面整体呈矩形；所述三向土工格栅笼的高度是300-400mm；所述三向土工格栅笼的宽度与桩帽的宽度相同。

作为优选，本发明所采用的三向土工格栅沿三向土工格栅笼的高度方向分层铺设3-4层，每层高度是100mm；每层三向土工格栅均通过塑料扎带与三向土工格栅笼相连；所述塑料扎带之间的间距不大于100mm。

作为优选，本发明所采用的三向土工格栅与三向土工格栅笼均满足伸长率为0.5％时的抗拉强度不小于200kN/m的条件。

作为优选，本发明所采用的骨料混合料是由纤维、中粗砂以及废旧轮胎骨料均匀混合而成；所述骨料混合料采用分层压实填筑；所述骨料混合料分层厚度为100mm，压实度控制为30％；所述骨料混合料中纤维长度为3-5mm，掺入质量占混合料质量的0.1％；所述骨料混合料中中粗砂粒径范围为0.5-2.0mm，掺入比例占混合料质量的90-95％；所述骨料混合料中废旧轮胎骨料由废旧橡胶轮胎经机械破碎成颗粒状，粒径范围为1.5-3.0mm。