一種道路路基沉陷修復(fù)裝置及修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木工程領(lǐng)域，涉及一種道路路基沉陷修復(fù)裝置及修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]路基作為路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和支撐，對其上部路面結(jié)構(gòu)的服役行為起到關(guān)鍵作用，但在山區(qū)特別是黃土地區(qū)高填方路堤較多，由于施工問題以及各種自然環(huán)境因素的影響，路基沉陷病害時常發(fā)生，并造成路面結(jié)構(gòu)層破壞，平整度降低，嚴重威脅著公路的正常運營和人民的生命財產(chǎn)安全。
[0003]目前常用的路基沉陷處治方法有擠密砂粧(碎石粧)法、深層攪拌法(包括粉噴漿噴)以及注漿法等，這些方法或是工藝復(fù)雜，造價較高，施工期長，處理時需較大的機械施工平臺，并需要封閉整個路段，影響公路交通；或是施工質(zhì)量不易控制，處治效果不理想，且對環(huán)境污染較大。這些方法都無法滿足現(xiàn)代公路維修養(yǎng)護高效、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、環(huán)保的技術(shù)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中對路基沉陷的處治效果不理想、造價較高以及各種技術(shù)指標達不到要求的技術(shù)問題，進而提供了一種對路基沉陷的處治效果好以及修復(fù)質(zhì)量易于控制的道路路基沉陷修復(fù)裝置及修復(fù)方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種道路路基沉陷修復(fù)裝置，其特征在于:所述道路路基沉陷修復(fù)裝置包括連接件、與道路走向并行設(shè)置的鋼拱架以及設(shè)置在鋼拱架兩端的微型粧組；所述連接件包括混凝土底座、鑲嵌于混凝土底座中的鋼墊板；所述設(shè)置在鋼拱架每端的微型粧組均包括第一微型粧以及第二微型粧，所述第一微型粧以及第二微型粧的一端分別伸入沿道路走向的未沉陷段，另一端依次通過混凝土底座以及鋼墊板與鋼拱架相連。
[0007]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的第一微型粧以及第二微型粧的一端分別與水平面呈45°及60°伸入沿道路走向的未沉陷段。
[0008]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的第一微型粧以及第二微型粧的粧徑均不低于150_，所述第一微型粧以及第二微型粧的粧身均采用C25混凝土澆筑，所述第一微型粧以及第二微型粧的粧長均不小于3000mm，所述第一微型粧以及第二微型粧的粧中心間距是4?6倍第一微型粧或第二微型粧的粧徑。
[0009]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的鋼拱架整體呈圓曲線狀；所述圓曲線是根據(jù)道路路基沉陷段長度確定的，所述圓曲線向上凸起的預(yù)拱度是1/100L?1/50L;其中，L是道路路基沉陷段長度，L的單位是m。
[0010]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的鋼拱架是I20b型鋼；所述鋼拱架一節(jié)或多節(jié)；所述鋼拱架是多節(jié)時，所述多節(jié)鋼拱架采用M30螺栓相互拼裝形成一個呈圓曲線狀的整體。
[0011]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的道路路基沉陷修復(fù)裝置還包括設(shè)置在道路沉陷段并與鋼拱架相連的注漿管粧；所述注漿管粧包括伸入道路沉陷段的注漿管，注漿管頂部設(shè)置有混凝土底座以及鑲嵌于混凝土底座上的鋼墊板；所述鋼拱架依次通過鋼墊板以及混凝土底座與注漿管相連。
[0012]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的鋼拱架采用雙面焊的方式與鋼墊板焊接；所述焊接高度不小于6mm ；
[0013]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的混凝土底座采用的混凝土是C30混凝土 ；所述鋼墊板嵌入混凝土底座的深度不小于5mm，所述鋼墊板的尺寸不小于250 X 230 X 15mm。
[0014]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的道路路基沉陷修復(fù)裝置還包括環(huán)繞澆筑在鋼拱架周圍的填充混凝土層。
[0015]一種根據(jù)如上所述的道路路基沉陷修復(fù)裝置的道路路基沉陷修復(fù)方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
[0016]A)在道路路基沉陷段去除沉陷路面結(jié)構(gòu)層，并根據(jù)鋼拱架預(yù)拱度及保護層厚度開挖路基至指定深度；所述鋼拱架預(yù)拱度是道路路基沉陷段的1/100?1/50 ;
[0017]B)在道路路基未沉陷段中交錯打入與水平面呈45°及60°的微型粧，所述微型粧的間距是4?6倍第一微型粧或第二微型粧的粧徑，所述微型粧的粧長不小于3000mm ;
[0018]C)在微型粧的粧頭處采用C30混凝土澆筑混凝土底座，并將鋼墊板嵌于混凝土底座中；所述鋼墊板嵌入混凝土底座的深度不小于5mm;所述鋼墊板的尺寸不小于250X230X 15mm ;
[0019]D)將含有預(yù)拱度的鋼拱架的兩端分別通過雙面焊的方式焊接在鋼墊板上，焊接高度不小于6mm，焊縫需飽滿；
[0020]E)開挖路基表層清除雜物和浮土后，在開挖路基表層預(yù)埋一根或多根注漿管，注漿管方向與鋼拱架在投影方向保持垂直，所述注漿管的間距不低于3000mm，所述注漿孔伸入沉陷路段中；
[0021]F)在道路路基沉陷段澆筑C30混凝土與路基頂面平齊，并振搗密實，形成填充混凝土層；
[0022]G)待填充混凝土層凝固后向預(yù)埋在沉陷路段中的注漿管進行淺層高壓注漿，注漿漿液采用高強無收縮水泥灌漿料，初始注漿壓力控制在0.5?1.0MPa,終止注漿壓力不低于 2.0Mpa ；
[0023]H)在填充混凝土層上鋪筑路面結(jié)構(gòu)層。
[0024]本發(fā)明提供了一種道路路基沉陷修復(fù)裝置及修復(fù)方法，該道路路基沉陷修復(fù)裝置及其修復(fù)方法是通過鋼拱架的“拱效應(yīng)”及微型粧可將路基沉陷段的荷載傳遞至周圍強度較大的未沉陷路基區(qū)域，而高壓注漿則對軟弱路基起到一定的壓實作用，并填充軟弱路基的表層空隙及裂縫，提高路基抗變形能力，可有效控制軟弱路基的沉陷。同時填充混凝土及注漿體阻斷了地面降水浸入路基的通道，避免路基再次浸水軟化和脫空。因此，本發(fā)明應(yīng)用于道路路基的沉陷處治時，工藝簡單，質(zhì)量可控，施工進度快，對公路交通及環(huán)境影響小，可基本消除由于路基強度降低造成的路基沉陷病害，提高公路路面結(jié)構(gòu)使用壽命；其修復(fù)方法設(shè)計合理，工藝簡單，施工期短，且質(zhì)量易于控制。具體而言，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0025]1、本發(fā)明所采用的結(jié)構(gòu)層自重荷載和車輛荷載通過鋼拱架的“拱效應(yīng)”及微型粧可將路基沉陷段的荷載傳遞至周圍強度較大的未沉陷路基區(qū)域，有效降低了軟弱路基承受的路面結(jié)構(gòu)層自重和車輛荷載；
[0026]2、本發(fā)明采用淺層高壓注漿，注漿終止壓力不低于2.0MPa,高壓注漿對軟弱路基頂面起到一定的壓密作用，軟弱路基密實度提高，抗變形能力也就相應(yīng)增強，提高了路基的抗變形能力，對軟弱路基沉陷的限制作用明顯；
[0027]3、本發(fā)明所采用的填充混凝土不僅可以承擔部分荷載，同時對路基表面起到密封作用，淺層高壓注漿也可以封閉軟弱路基表層的浸水通道，二者共同作用可有效避免地面降水浸入路基，有效避免了地面降水浸入路基對其強度的影響，避免了路基再次沉陷；
[0028]4、一般公路軟弱路基修復(fù)或是采用豎向增強體增加路基剛度，或是采用深層注漿法，兩者都需要鉆孔，前者還要往孔中加入增強體材料并采用振動、壓實等措施保證增強體強度，后者則無法控制注漿液體滲透方向，質(zhì)量不易控制，且會產(chǎn)生噪音、廢棄漿液等污染；本發(fā)明只需淺層開挖，并打入若干微型粧，填充混凝土達到強度要求后便可施工路面結(jié)構(gòu)層，工藝簡單，施工期短，且質(zhì)量易于控制，處理后的路基沉陷問題可基本消除，有效避免病害二次發(fā)生，減小了路基修復(fù)對公路交通和環(huán)境的影響，減小了公路路面養(yǎng)護成本，提高了路面使用壽命。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明所提供的道路路基沉陷修復(fù)裝置的使用狀態(tài)參考圖；
[0030]圖2為圖1的俯視圖；
[0031]圖3為本發(fā)明所采用的鋼拱架錨栓連接示意圖；
[0032]圖4為圖3的側(cè)視圖；
[0033]圖5為本發(fā)明所采用的注漿管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6為本發(fā)明所采用的混凝土底座結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖7為圖6的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖8為采用本發(fā)明所提供修復(fù)方法前的傳力機理示意圖；
[0037]圖9為采用本發(fā)明所提供修復(fù)方法后的傳力機理示意圖；
[0038]其中:
[0039]1-鋼拱架；2-微型粧；3-混凝土底座；4-鋼墊板；5-填充混凝土； 6_注漿管；7_沉陷段路基；8-未沉陷段路基。
【具體實施方式】
[0040]參見圖1以及圖2，本發(fā)明提供了一種道路路基沉陷修復(fù)裝置，該道路路基沉陷修復(fù)裝置包括連接件、與道路走向并行設(shè)置的鋼拱架以及設(shè)置在鋼拱架兩端的微型粧組；連接件包括混凝土底座、鑲嵌于混凝土底座中的鋼墊板；設(shè)置在鋼拱架每端的微型粧組均包括第一微型粧以及第二微型粧，第一微型粧以及第二微型粧的一端分別伸入沿道路走向的未沉陷段，另一端依次通過混凝土底座以及鋼墊板與鋼拱架相連。鋼拱架沿公路走向方向設(shè)置，根據(jù)公路線型可適當調(diào)整為與公路呈一定角度，但不可橫切公路，否則路面結(jié)構(gòu)層和車輛荷載沿公路橫向傳遞，由于路基側(cè)面沒有任何固定約束，附加將導(dǎo)致公路路基橫向變形增加，路基沉降也會相應(yīng)增大。
[0041]第一微型粧以及第二微型粧的一端分別與水平面呈45°及60°伸入沿道路走向的未沉陷段。
[0042]第一微型粧以及第二微型粧的粧徑均不低于150mm，第一微型粧以及第二微型粧的粧身均采用C25混凝土澆筑，第一微型粧以及第二微型粧的粧長均不小于3000mm，第一微型粧以及第二微型粧的粧中心間距是4?6倍第一微型粧或第二微型粧的粧徑。
[0043]鋼拱架整體呈圓曲線狀；圓曲線是根據(jù)道路路基沉陷段長度確定的，圓曲線向上凸起的預(yù)拱度是1/100L?1/50L ;其中，L是道路路基沉陷段長度，L的單位是m。路基沉陷大，預(yù)拱度則采用較大值。
[0044]鋼拱架是I20b型鋼；鋼拱架一節(jié)或多節(jié)；鋼拱架是多節(jié)時，多節(jié)鋼拱架采用M30螺栓相互拼裝形成一個呈圓曲線狀的整體(參見圖3以及圖4)。I20b型鋼為工字鋼一種型號，其強度滿足荷載傳遞要求即可，當沉陷段長度過大時，在考慮其經(jīng)濟性的前提下可適當采用更大尺寸型號工字鋼，保證荷載傳遞效果。
[0045]道路路基沉陷修復(fù)裝置還包括設(shè)置在道路沉陷段并與鋼拱架相連的注漿管粧；注漿管粧包括伸入道路沉陷段的例如Φ32的注漿管(參見圖1、圖2、圖5以及圖6)，注漿管上留有Φ6注漿孔，孔眼交錯布置，埋設(shè)注漿管時注漿孔開口向下。注漿管頂部設(shè)置有混凝土底座以及鑲嵌于混凝土底座上的鋼墊板；鋼拱架依次通過鋼墊板以及混凝土底座與注漿管相連。
[0046]鋼拱架采用雙面焊的方式與鋼墊板焊接；焊接高度不小于6mm ;
[0047]參見圖6以及圖7，混凝土底座采用的混凝土是C30混凝土 ；鋼墊板嵌入混凝土底座的深度不小于5mm，鋼墊板的尺寸不小于250 X 230 X 15mm。
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