本发明提供了一种桩网复合结构的路基及其构建方法，解决了现有技术对超大面积软土地基无法进行有效处理和有效克服工后沉降的技术难题。包括预应力管桩（1）、预应力管桩桩帽（2），预应力管桩地梁（3）和褥垫层（4），褥垫层（4）从下向上依次由碎石垫层（5）、中粗砂垫层（6）、土工格栅（7）、第二中粗砂垫层（8）和第二碎石垫层（9）组成，碎石垫层的厚度为25厘米，碎石垫层中的碎石粒径小于或等于3厘米，碎石垫层的含泥量小于或等于5%，中粗砂垫层的厚度为5厘米，中粗砂垫层的含泥量小于或等于5%，土工格栅（7）的双向拉伸强度大于或等于80千牛顿/米，土工格栅（7）的延伸率小于或等于15%，褥垫层（4）的压实系数小于0.9，并公开了该路基的构建方法。本发明施工总造价低廉，具有很好的经济效益和推广价值。
1.一种桩网复合结构的路基，包括预应力管桩（1）、预应力管桩桩帽（2）、预应力管桩地梁（3）和褥垫层（4），其特征在于，褥垫层（4）从下向上依次由碎石垫层（5）、中粗砂垫层（6）、土工格栅（7）、第二中粗砂垫层（8）和第二碎石垫层（9）组成，碎石垫层（5）的厚度和第二碎石垫层（9）的厚度均为25厘米，碎石垫层中的碎石粒径小于或等于3厘米，碎石垫层的含泥量小于或等于5%，中粗砂垫层（6）的厚度和第二中粗砂垫层（8）的厚度均为5厘米，中粗砂垫层的含泥量小于或等于5%，土工格栅（7）的双向拉伸强度大于或等于80千牛顿/米，土工格栅（7）的延伸率小于或等于15%，褥垫层（4）的压实系数小于0.9。
2.根据权利要求1所述的桩网复合结构的路基，其特征在于，所述的预应力管桩（1）的单桩承载力大于或等于910千牛顿，所述的土工格栅（7）有多层，上层土工格栅与下层土工格栅的接缝是交替错开布置的，相邻的上下土工格栅接缝的错开距离大于或等于0.5米。
3. 一种桩网复合结构的路基的构建方法，包括以下步骤：
第一步、以褥垫层（4）的底面为设计桩顶标高，添加50厘米的工作垫层进行场地整平，使地基平均承载力达到35千帕；
第二步、根据设计图纸，对管桩地基加固，标注桩位图；
第三步、选取桩节长度为12米的预应力管桩作为首节预应力管桩，按施工桩长配置其余节预应力管桩，在首节预应力管桩的底桩焊接桩尖，在桩身上绘制以米为单位的长度标记；
第四步、在首节预应力管桩的距桩顶端1/5桩长处，绑扎吊绳，用吊机将首节预应力管桩吊起，放入桩机内，对准桩位，将桩插入土中30-50厘米，校正桩身垂直度后；
第五步、待首节预应力管桩入土后并桩身稳定后，用静压桩机压桩，以1米/每分钟的速度进行沉桩，当首节预应力管桩顶端距地面0.5-1米左右时停止沉桩；
第六步、以手工焊接方法接桩，焊接前，先在对接的两管桩的坡口圆周上对称点焊4-6个点，之后三名焊工，在管桩周围以间隔120度弧度的位置，同时对对接的两管桩施焊，焊接层数不少于三层，完成焊接工作后自然冷却3分钟以上，然后，进行第二节预应力管桩沉桩；
第七步、当第二节预应力管桩顶端距地面0.5-1米左右时停止沉桩，按第六步的步骤进行第三节预应力管桩的焊接和沉桩，如此循环到最后一节预应力管桩，每根桩的焊接接头不超过3个，当桩底端到达持力层后，进行送桩或截桩作业，之后进行下一根桩的作业，直至完成全部管桩的施工；
第八步、按设计要求的预应力管桩桩帽的尺寸及标高，开挖预应力管桩桩帽基坑，立预应力管桩桩帽四周侧模，绑扎钢筋，检验合格后，进行混凝土浇筑，预应力管桩地梁（3）施工同预应力管桩桩帽（2）相同，混凝土浇注完毕后，对混凝土进行保水潮湿养护，养护用水温度与混凝土表面温度之差要小于15摄氏度；
第九步、当预应力管桩桩帽（2）和预应力管桩地梁（3）的混凝土强度达到设计强度后，进行褥垫层（4）施工，用碎石粒径小于或等于3厘米的碎石铺设厚度为25厘米碎石垫层（5），然后铺设厚度为5厘米的中粗砂垫层（6），然后铺设双向拉伸强度大于或等于80千牛顿/米的土工格栅（7），并将路基两侧的土工格栅（7）向内回折2米，之后在上面铺设厚度为5厘米的第二中粗砂垫层（8），再用碎石粒径小于或等于3厘米的碎石铺设厚度为25厘米的第二层碎石垫层（9），土工格栅采用铁丝绑扎搭接，横幅之间搭接宽度为0.2米，纵幅搭接宽度为2.0米，土工格栅（7）可为多层，上层土工格栅与下层土工格栅的接缝是交替错开的，错开距离大于或等于0.5米；
第十步、用压路机碾压，小型打夯机配合对褥垫层（4）进行压实，当压实系数小于0.9后，进行填土并碾压。
桩网复合结构的路基及其构建方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种铁路路基，特别涉及一种在复杂海相沉积厚软土地质条件下的一种桩网复合结构的铁路路基及其构建方法。
背景技术
[0002] 在高速铁路路基的施工过程中，构建稳定性好的路基是最基本的要求，并且要求在施工后路基不能产生不均匀沉降。在路基的土建施工过程中，当遇到具有高含水量、高液限、高压缩性、孔隙率大、灵敏度高、欠固结、力学强度低的淤泥、淤泥质粘土及淤泥质砂层的复杂海相沉积厚软土地层时，传统铁路软土地基加固方法及构建的传统路基已经不能达到稳定性的基本要求，严重制约了施工的进度。对超大面积软土地基的处理技术已成为了施工单位急需攻克的技术难题。
发明内容
[0003] 本发明提供了一种桩网复合结构的路基及其构建方法，解决了现有技术对超大面积软土地基无法进行有效处理和有效克服工后沉降的技术难题。
[0004] 本发明是通过以下方案解决以上问题的：
[0005] 一种桩网复合结构的路基，包括预应力管桩、预应力管桩桩帽、预应力管桩地梁和褥垫层，褥垫层从下向上依次由碎石垫层、中粗砂垫层、土工格栅、第二中粗砂垫层和第二碎石垫层组成，碎石垫层的厚度和第二碎石垫层的厚度均为25厘米，碎石垫层中的碎石粒径小于或等于3厘米，碎石垫层的含泥量小于或等于5%，中粗砂垫层的厚度和第二中粗砂垫层的厚度均为5厘米，中粗砂垫层的含泥量小于或等于5%，土工格栅的双向拉伸强度大于或等于80千牛顿/米，土工格栅的延伸率小于或等于15%，褥垫层的压实系数小于0.9。
[0006] 所述的预应力管桩的单桩承载力大于或等于910千牛顿，所述的土工格栅有多层，上层土工格栅与下层土工格栅的接缝是交替错开布置的，相邻的上下土工格栅接缝的错开距离大于或等于0.5米。
[0007] 一种桩网复合结构的路基的构建方法，包括以下步骤：
[0008] 第一步、以褥垫层的底面为设计桩顶标高，添加50厘米的工作垫层进行场地整平，使地基平均承载力达到35千帕；
[0009] 第二步、根据设计图纸，对管桩地基加固，标注桩位图；
[0010] 第三步、选取桩节长度为12米的预应力管桩作为首节预应力管桩，按施工桩长配置其余节预应力管桩，在首节预应力管桩的底桩焊接桩尖，在桩身上绘制以米为单位的长度标记；
[0011] 第四步、在首节预应力管桩的距桩顶端1/5桩长处，绑扎吊绳，用吊机将首节预应力管桩吊起，放入桩机内，对准桩位，将桩插入土中30-50厘米，校正桩身垂直度后；
[0012] 第五步、待首节预应力管桩入土后并桩身稳定后，用静压桩机压桩，以1米/每分钟的速度进行沉桩，当首节预应力管桩顶端距地面0.5-1米左右时停止沉桩；
[0013] 第六步、以手工焊接方法接桩，焊接前，先在对接的两管桩的坡口圆周上对称点焊4-6个点，之后三名焊工，在管桩周围以间隔120度弧度的位置，同时对对接的两管桩施焊，焊接层数不少于三层，完成焊接工作后自然冷却3分钟以上，然后，进行第二节预应力管桩沉桩；
[0014] 第七步、当第二节预应力管桩顶端距地面0.5-1米左右时停止沉桩，按第六步的步骤进行第三节预应力管桩的焊接和沉桩，如此循环到最后一节预应力管桩，每根桩的焊接接头不超过3个，当桩底端到达持力层后，进行送桩或截桩作业，之后进行下一根桩的作业，直至完成全部管桩的施工；
[0015] 第八步、按设计要求的预应力管桩桩帽的尺寸及标高，开挖桩帽基坑，立桩帽四周侧模，绑扎钢筋，检验合格后，进行混凝土浇筑，预应力管桩地梁施工同管桩桩帽相同，混凝土浇注完毕后，对混凝土进行保水潮湿养护，养护用水温度与混凝土表面温度之差要小于15摄氏度；
[0016] 第九步、当预应力管桩桩帽和预应力管桩地梁的混凝土强度达到设计强度后，进行褥垫层施工，用碎石粒径小于或等于3厘米的碎石铺设厚度为25厘米碎石垫层，然后铺设厚度为5厘米的中粗砂垫层，然后铺设双向拉伸强度大于或等于80千牛顿/米的土工格栅，并将路基两侧的土工格栅向内回折2米，之后在上面铺设厚度为5厘米的第二中粗砂垫层，再用碎石粒径小于或等于3厘米的碎石铺设厚度为25厘米的第二层碎石垫层，土工格栅采用铁丝绑扎搭接，横幅之间搭接宽度为0.2米，纵幅搭接宽度为2.0米，土工格栅可为多层，上层土工格栅与下层土工格栅的接缝是交替错开的，错开距离大于或等于0.5米；
[0017] 第十步、用压路机碾压，小型打夯机配合对褥垫层4进行压实，当压实系数小于0.9后，进行填土并碾压。
[0018] 本发明形成了“桩-网”复合结构的路基，使路基荷载通过“桩-网”复合结构传至下卧土层，对超大面积软土层地基的施工提供了简单有效的处理方法，达到了地基承载力和工后沉降控制的要求，并彻底解决了超大面积软土层地基工后沉降的技术难题。
附图说明
[0019] 图1是本发明的桩网复合结构的路基的结构示意图；
[0020] 图2是本发明的桩网复合结构的路基的施工工艺流程图；
[0021] 图3是本发明的静压预应力管桩的施工工艺流程；
[0022] 图中：（a）为准备压第一段桩，（b）为接第二段桩，（c）为接第三段桩，（d）为整根桩压平至地面，（e）为送桩，（f）为送桩完毕；
[0023] 图4是本发明的预应力管桩压桩的施工工艺流程图；
[0024] 图5是本发明的褥垫层3的结构示意图。
具体实施方式
[0025] 一种桩网复合结构的路基，包括预应力管桩1、预应力管桩桩帽2，预应力管桩地梁3和褥垫层4。褥垫层4中包括、碎石垫层5、中粗砂垫层6、土工格栅7、第二中粗砂垫层8和第二碎石垫层9。预应力管桩1为PHC管桩，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成，采用静压法施工完成，施工过程主要有吊桩、插桩、沉桩、接桩、送桩、截桩头、终止压桩及桩机移位等。预应力管桩1施工完成后进行预应力管桩桩帽2施工，先按设计要求的桩帽尺寸1.4米×1.4米×0.35米，当标高开挖到位后立桩帽四周侧模，绑扎钢筋，检验合格后进行C35混凝土浇筑和养护。预应力管桩地梁3施工同预应力管桩桩帽2相同。褥垫层
4的组成部分自下而上依次为碎石垫层5、中粗砂垫层6、土工格栅7、第二中粗砂垫层8和第二碎石垫层9。具体施工就是桩帽、地梁浇筑完成，桩间土表面清理好后，在其上铺一层碎石垫层25厘米厚的的碎石垫层5，采用压路机碾压，小型打夯机配合并试验检测合格后上一层5厘米厚中粗砂垫层6，并试验检测合格后上一层5厘米厚中粗砂垫层8，人工摊平，然后铺设一层双向拉伸强度不小于80千牛顿/米的土工格栅7，搭接采用16号小铁丝绑扎，接这上面再铺设同样5厘米厚中粗砂垫层8，同样人工摊平，最上层也为铺一层碎石垫层25厘米厚的的碎石垫层9，压路机碾压后检测压实度等试验指标合格为止。
[0026] 一种桩网复合地基的构建方法，包括以下步骤：
[0027] 第一步、施工场地达到“三通一平”，场坪以设计碎石褥垫层底为设计桩顶标高上加50厘米工作垫层进行整平，地面应达到35千帕的平均地基承载力。
[0028] 第二步、根据设计图纸要求对管桩地基加固进行布桩，绘制桩位图并计算单桩数据；
[0029] 第三步、备好高强预应力管桩1，首节桩节长度为12米，其余节按施工桩长配桩；将各条桩的底桩先焊接好桩尖，在桩身上划出以米为单位的长度标记，并按从下至上的顺序标明桩的长度，以便观察桩的入土深度及记录该深度时的压力值，做好压桩过程记录；
[0030] 第四步、压桩前先放出定位轴线和控制点，立桩时由压桩机一点起吊，绑扎点距桩端1/5桩长处，由吊机把桩转到桩机内，将管桩吊起，放入桩机内，然后对准桩位，将桩插入土中0.5-1.0米，校正桩身垂直度后，开始沉桩；
[0031] 第五步、沉桩，每次沉桩高度为一个压桩行程，待第一节桩入土一定深度且桩身稳定后，再按正常沉桩速度进行，第一节桩端距地面1.0米左右时停止沉桩进行焊接接桩，再重复第二节、第三节等的沉桩过程，从而完成一根桩的施工过程，如此循环沉桩到持力后才可移至下根桩施工；
[0032] 第六步、接桩和送桩，预应力管桩1中每一节均采用手工焊接方法接桩，焊接前，先在坡口圆周上对称点焊4-6点，施焊时，由三名焊工在成120°角的方向同时施焊，焊接层数不少于三层，焊好的接头要让其自然冷却不少于3分钟后才可施压；
[0033] 第七步、当压力值接近压桩的终压值即设计值时，桩长亦与相对应承台柱位钻孔地质资料反映的情况基本吻合时，收桩；
[0034] 第八步、浇注及养护桩帽2和地梁3，按设计要求的预应力管桩桩帽2、预应力管桩地梁3尺寸及标高开挖到位后立桩帽四周地梁两侧侧模，绑扎钢筋，检验合格后进行混凝土浇筑，浇筑后其表面一定要抹平，并及时进行保水潮湿养护工作，养护时间不得小于规定值，养护用水温度与混凝土表面温度之差不得大于15摄氏度。混凝土强度达到1.2兆帕以前，不得在其上踩踏。
[0035] 第九步、用以下工艺过程构建褥垫层4：铺设碎石5→铺设中粗砂6→铺设双向土工格栅7→铺设第二层中粗砂8→铺设第二层碎石8→压实检测。碎石粒径不大于3厘米，含泥量不大于5%；中粗应采用天然级配的中、粗砂，其含泥量不得大于5%；褥垫层4中的碎石5、9和中粗砂6、8中不得含有尖石、树根等杂物。双向土工格栅7规格和抗拉强度应符合设计，要求采用16好小铁丝绑扎搭接，其上、下层接缝应交替错开，错开距离不宜小于0.5米横幅之间搭接宽度0.2米，纵幅搭接宽度2.0米。严禁碾压及运输等设备直接在土工格栅7上碾压或行走作业；压实系数应小于0.9。
[0036] 预应力管桩处理复杂海相沉积深厚软土地基的原理是：当预应力管桩进入持力层后，通过桩顶浇筑的桩帽及桩帽上铺设一定厚度的褥垫层形成“桩-网”结构的复合地基，使上部荷载均匀传递到下卧土层，以满足地基承载力要求，有效控制工后沉降。“桩-网”结构中的“网”为砂、碎石及双向土工格栅组成一定厚度的褥垫层，“桩”为预应力管桩。
[0037] 管桩质量控制措施：
[0038] 1、静力压桩单桩竖向承载力，可通过桩的终止压力值大致判断，但因土质的不同而异。桩的终止压力不等于单桩的极限承载力，要通过静载对比试验来确定一个系数K，然后再利用系数和终止压力σs，求出单桩竖向承载力的标准值σk，即σk＝Kσs。如判断的终止压力值不能满足设计要求，应立即采取送压加深处理或补桩，以保证桩基的施工质量。
[0039] 2、压桩应控制好终止条件。压桩到设计桩长时，压力表的压力达到单桩承载力2倍时，即可停止压桩，否则应会同设计和监理单位确定是否增加桩长。
[0040] 3、压桩应连续进行，接桩均采用钢端板焊接法焊接，接桩面应保持干净；上下段中心线应对齐，偏差不大于10毫米；节点矢高不得大于1％桩长。
[0041] 4、垂直度控制，调校桩的垂直度是沉桩质量的关键，须高度重视。插桩在一般情况下入土30-50厘米为宜，然后进行调校。桩机操作人员在施工长的组织、指挥下，掌握好双方角度尺两个方向上都归零点，使桩机纵横方向保持水平，调校垂直在规范允许值以内才能沉桩。在沉桩过程中施工员随时观察桩的进尺变化，如遇地质层有障碍物、桩杆偏移时，应分1-2个行程逐渐调直。
[0042] 5、适当限制压桩速度，沉桩速度一般控制在l米／每分钟左右为宜，使各层土体能正确反映其抗剪能力。
[0043] 本发明采用静压法沉桩具有无噪音、无振动、无冲击力、施工应力小等特点，可以减少打桩振动对地基和临近建筑物的影响，桩顶不易破坏、不易产生偏心沉桩、沉桩精度高、节省制桩材料和降低工程成本，且能在沉桩施工中测定沉桩阻力为设计施工提供参数，并预估和验证桩的承载能力。施工速度较其它类型桩快，工期能够得到保证，工艺流程清楚，操作方便，施工安全易于控制。本工法特别适用于铁路路基持力层深度一般为25-48米的复杂海相沉积深厚软基的处理。本工法与CFG桩网施工相比，桩的数量可大大减少，施工总造价相对低廉，具有很好的经济效益和推广价值。
