一种调整在役公路路桥结合部桥面路面差异沉降的方法

摘要

本发明公开了一种调整在役公路路桥结合部桥面路面差异沉降的方法，属于道路桥梁建筑工程技术领域。本发明在桥头路桥结合部路面沉降的区段，选择适当部位打孔，然后将膨胀材料放入孔中挤压密实，最后将孔口用土或者其他材料密封；而后经过膨胀材料体积膨胀，挤压周围土体，推动其上覆土体向上位移，进而使沉陷的路面产生向上位移，从而达到使沉陷路面恢复平整的目的。本发明使用的膨胀材料具有可控延迟膨胀特性，能准确的对在役公路路桥结合处的差异沉降进行修复。施工材料经济、施工方法简单，可在不影响车辆运行的条件下完成施工，是成本低廉的可准确控制地基沉降量并抬升路面高度的处理方法。

权利要求

1.一种调整在役公路路桥结合部桥面路面差异沉降的方法，其特征是：在路桥结合部路面沉降的区段，选择打孔部位进行打孔至预定深度，将膨胀材料放入孔中挤压密实，然后将孔口密封；通过膨胀材料的体积膨胀推动其上覆土体产生向上位移，致使沉陷路面恢复平整；

所述的膨胀材料由膨胀组分和填充组分构成；其中膨胀组分质量占全部膨胀材料质量的60％～100％，其余为填充组分；

所述膨胀组分有以下三类的一种或一种以上组合构成：

(1)煅烧产生的工业石灰，其中石灰的煅烧温度为900℃～1200℃，保温时间4～10小时；

(2)煅烧产生的氧化镁，其中活性氧化镁含量占75wt.％以上，煅烧温度为800℃～

1450℃，保温时间1～8小时；

(3)能够生成硫铝酸钙类的材料组合，即多种组分反应后可生成硫铝酸钙；

所述的填充组分为含活性氧化硅、活性氧化铝成分的工业废渣或天然材料，包括但不限于粉煤灰、钢渣、煅烧煤矸石或矿渣；填充组分粒径小于80μm。

2.根据权利要求1所述的调整在役公路路桥结合部桥面路面差异沉降的方法，其特征是：所述的能够生成硫铝酸钙类的材料组合，包括但不限于硫铝酸盐水泥与石膏的组合、高铝水泥与石膏的组合、水化铝酸四钙与石膏的组合、铝酸三钙与石膏的组合、硫酸铝与石灰和石膏的组合、煅烧明矾石与石膏的组合、天然明矾石与石膏的组合。

3.根据权利要求1所述的调整在役公路路桥结合部桥面路面差异沉降的方法，其特征是：所述的膨胀材料的粒径小于1/2孔径。

4.根据权利要求1所述的调整在役公路路桥结合部桥面路面差异沉降的方法，其特征是：所述的打孔的方式采用排土法，或者直接使用端头带封挡装置的管装器具，通过静压、锤击、振动以及螺旋旋入方法将管状器具打入土中，实现不排土法成孔，打孔的孔径在

5cm～10cm之间。

5.根据权利要求1的调整在役公路路桥结合部桥面路面差异沉降的方法，其特征是：所述的打孔位置在沉降路面上竖直向下打或倾斜向下打，或者在沉降道路两侧路面下路基中水平地向道路内打或倾斜地向道路内打。

6.根据权利要求1所述的调整在役公路路桥结合部桥面路面差异沉降的方法，其特征是：将膨胀材料放入孔中挤压密实采用以下3种方法中的任意一种以上：(1)将有端部单向封挡的管植入土中预定深度后，向管内加入膨胀材料，用直径小于管内径的圆杆将膨胀材料挤压密实；边挤压圆杆，边将管外抽；抽管幅度以加入的膨胀材料压实后能够填充无管孔段全部体积为宜；重复上述过程，即：填充膨胀材料、边挤压圆杆边外抽管，直至拟填膨胀材料的孔段全部填满膨胀材料并压实为准，压实度要达到95％以上，然后将孔口填封；

(2)将膨胀材料填入直径小于成孔管外径1—10mm的模具中，用压力机将其压成指定压实度的膨胀材料圆柱块；将膨胀材料圆柱块依次塞入孔中直至距孔口50—100cm并压实，然后将孔口填封；

(3)将有端部单向封挡的管植入土中预定深度后向管中加入膨胀材料，用直径小于管内径的圆杆将膨胀材料压实；然后圆杆向下夯击膨胀材料使膨胀材料向周围土体中挤扩，边填充膨胀材料边夯击，边向外抽管，重复上述步骤，至拟填充膨胀材料的孔段全部填满，使得膨胀材料在土中挤扩形成大于孔管直径的柱状体。

7.根据权利要求1所述的调整在役公路路桥结合部桥面路面差异沉降的方法，其特征是：所述的预定深度为：当水平向打孔时，预定深度为沉降区域距孔口的远端边界或单向车道路宽，当向下打孔时，预定深度为地基孔隙比为设计要求的孔隙比的区域范围。

说明书

一种调整在役公路路桥结合部桥面路面差异沉降的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种调整在役公路路桥结合部桥面路面差异沉降的方法，属于道路桥梁建筑工程技术领域。

背景技术

[0002] 道路中路与桥的连接部位通常会因路的沉降造成桥面与路面的差异沉降，从而造成行车颠簸，即所谓“桥头跳车”现象。桥头跳车问题一直是困扰道路桥梁工程技术的难题之一，它直接影响乘员的舒适感、货物的安全，同时降低车辆寿命，严重时可造成乘员伤害甚至车辆颠覆。而目前尚无消除在役公路桥头跳车现象的经济有效的技术措施。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种调控、消除桥头路桥差异沉降的方法，以消除桥头跳车现象。

[0004] 路与桥连接部位的沉降差异产生的原因主要是因为桥的基础刚度一般比较大，通常在运行期间几乎不产生沉降；而道路的路基及地基材料的刚度相对较低，在车辆运行荷载的反复作用下，随运行时间的增长产生较大沉降变形。针对这种情况，本发明采用在已发生沉降的路基或地基中适当部位植入适当膨胀材料的方法，通过植入路基或地基中的膨胀材料的体积膨胀，使路面的沉陷变形得以恢复。

[0005] 具体作法如下：

[0006] 在桥头路桥结合部路面沉降的区段，选择适当部位打孔，至预定深度，然后将膨胀材料放入孔中预定的区段挤压密实，最后将孔口用土或者其他材料密封，防止膨胀材料与空气环境反应。而后经过膨胀材料各组分之间以及与土中水之间的反应，发生体积膨胀，挤压周围土体，在周围土体密实的情况下，膨胀材料的体积膨胀将推动其上覆土体向上位移，进而使沉陷的路面产生向上位移，从而达到使沉陷路面恢复平整的目的。

[0007] 上面所述的打孔可以在路面上竖直向下打或倾斜向下打，也可以在道路两侧路面下一定距离水平向道路内打或倾斜的向道路内打。其中在道路两侧路面下一定距离水平向道路内打孔时路面沉降调整的效率最高，且对路面结构的破坏最小，是优选方案。

[0008] 上述孔的直径、深度和数量宜根据实际路面沉降量确定。打孔的预定深度也根据实际情况而定，水平向打孔时，预定深度为沉降区域距孔口的远端边界或单向车道路宽，当向下打孔时，预定深度为地基孔隙比为设计要求的孔隙比的区域范围，孔隙比小于58%。孔径可以在5cm～10cm之间。打孔的方式可以采用排土法，即将孔中的土排出孔口外，如公知技术钻孔法，旋挖法；也可以采用不排土法，即在成孔过程中将处于孔位的土挤向四周土体，而不是从孔口排出。通常使用端头带封挡装置的管状器具，通过静压、锤击、振动以及螺旋旋入公知方法将管状器具打入土中，实现不排土法成孔。

[0009] 植入土中孔的膨胀材料，其作用的发挥效率取决于其在孔中的密实程度。土中的膨胀材料的压实度越高，其发挥膨胀作用效率越高，使膨胀材料在孔中得到充分压实可以采用以下3种方法：

[0010] 第一种：将有端部单向封挡的管植入土中预定深度后，向管内加入膨胀材料，用直径略小于管内径的圆杆将膨胀材料挤压密实；边挤压圆杆，边将管外抽；抽管幅度以加入的膨胀材料压实后能够填充无管孔段全部体积为宜；重复填充膨胀材料、边挤压圆杆边向外抽管的过程，直至拟加入膨胀材料的孔段全部填满膨胀材料并压实为准。然后将孔口用土或其他材料填实。膨胀材料的实际压实度可根据孔径和填入的膨胀材料质量计算，以预定压实度控制，一般压实度要达到85%以上。压实度越高，调整沉降的效果越大。当管打入预定深度后，如果填充膨胀材料前拔出管会产生塌孔的场合可以选择这种压密膨胀材料的办法，即边填充和压实膨胀材料、边抽管的方法。

[0011] 第二种：将膨胀材料填入直径小于成孔管外径1—10mm的模具中，用压力机将膨胀材料压成指定压实度（体积密度）的膨胀材料圆柱块，所述的圆柱块的长度之和等于孔的预定深度。将有端部单向封挡的管植入土中预定深度后，拔出管，实现打孔；将膨胀材料圆柱块依次塞入孔中并压实，然后将孔口填封。当打入预定深度的管拔出后，孔可以保持形状、不会塌孔，则可以采用这种方法填入膨胀材料并使膨胀材料密实。

[0012] 第三种：将有端部单向封挡的管植入土中预定深度后向管中加入膨胀材料，用直径略小于管内径的圆杆将膨胀材料压实。然后使圆杆夯击膨胀材料使膨胀材料向周围土体中挤扩，边填充膨胀材料边夯击，边向外抽管，重复上述步骤，至拟填充膨胀材料的孔段全部填满，管全部抽出，并使得膨胀材料在土中挤扩形成大于孔直径的柱状体。挤扩后形成的膨胀材料柱状体的直径决定于圆杆夯击振动压实能量和土体密实程度。

[0013] 所述的膨胀材料由两部分材料组成，即膨胀组分和填充组分。其中膨胀组分占全部膨胀材料的重量百分比为60%～100%，其余为填充组分，所述的膨胀材料也可以单独由膨胀组分构成。所述膨胀组分有以下三类：

[0014] (1)在适当温度下煅烧所得的石灰。如质量满足国家相关标准生石灰，也可以是过烧生石灰或者是生石灰和过烧石灰的组合。其中煅烧的温度范围为900℃～1200℃,石灰煅烧时间超过正常煅烧时间4～10小时。

[0015] (2)在适当温度下煅烧产生的氧化镁，包括重烧氧化镁和轻烧氧化镁以及重烧氧化镁和轻烧氧化镁的组合，其中活性氧化镁含量大于75%。氧化镁煅烧温度为800℃～1450℃,煅烧保温1～10小时。

[0016] (3)能够生成硫铝酸钙类的材料组合，即多种组分反应后可生成硫铝酸钙。例如：硫铝酸盐水泥加石膏；高铝水泥加石膏；水化铝酸四钙加石膏；铝酸三钙加石膏；硫酸铝加石灰加石膏；煅烧明矾石加石膏；天然明矾石加石膏等,上述各组分之间的配比可参考现有公知技术，公知技术可参照薛君玕、吴中伟主编的教材“膨胀和自应力水泥及其应用”一书，由中国建筑工业出版社出版。

[0017] 实际操作中可以根据具体情况选择上述三类膨胀组分中的一种、两种或者三种进行组合来控制膨胀速率和膨胀体积。膨胀材料的粒径以小于1/2孔径为宜。

[0018] 所述的填充组分为粉煤灰、钢渣、煅烧煤矸石、矿渣以及其他含活性氧化硅、活性氧化铝成分的工业废渣或天然材料。填充组分应将其磨细至粒径小于80um。

[0019] 将上述膨胀组分和填充组分按实际需要取适当的比例和粒径分布，搅拌均匀后即可使用。

[0020] 在土中通常会含有一定量的水，因此如果使用生石灰等遇水膨胀迅速的膨胀材料则相当部分膨胀发生在施工过程中，向自由空间膨胀，此时真正用于挤压土体的膨胀作用损失很大，因此宜采用延迟一段时间才膨胀的膨胀材料较有利。另一方面，土体是散粒结构，在缓慢的膨胀作用下，土体自身结构调整可以逐步形成密实土体，而如果采用膨胀速率较快的膨胀材料，迅速膨胀会使近膨胀源的土体因产生不均匀的过量位移而结构破坏，而离膨胀源较远距离的土体则可能不能得到挤密。因此，使用的膨胀材料宜采用延时膨胀且缓慢膨胀的膨胀材料，可以采用过烧石灰和重烧氧化镁，并按一定的过烧程度组合形成膨胀速率不同的材料组合，并以一定的粒径组合形成逐步膨胀的膨胀材料。

[0021] 本发明的优点在于：

[0022] (1)使用的膨胀材料具有可控延迟膨胀特性，能准确的对在役公路路桥结合处的差异沉降进行修复。

[0023] (2)施工材料经济、施工方法简单，可在不影响车辆运行的条件下完成施工，是成本低廉的可准确控制地基沉降量并抬升路面高度的处理方法。

具体实施方式

[0024] 下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

[0025] 实施例一

[0026] 某桥头跳车治理工程，根据勘察报告知：工程场地的土层为砂土，路基路面结构厚度为0.65m,路基压实度为93%，桥头处路面最大沉降为26mm。采用静压不排土打孔法在道路两侧距离路基路面结构底面以下0.3m处水平向向道路内打孔，设计打孔长度为桥头处道路一半宽6m，距离桥头50mm处打第一个孔,孔径为70mm，并以90mm的间距排成一排向远离桥头依次打孔，每种孔径分别打3孔，孔径大小分别为70mm、60mm、50mm的有端部封挡的管打孔；其中膨胀材料组成成分质量百分比为：工业石灰（温度在1150℃的条件下煅烧获得，保温10小时，氧化钙含量大于90%）90%，煅烧煤矸石10%。其中工业石灰的粒径分布占总质量百分比为：<5mm占15%，5mm～30mm占85%，含粉量约为10%。

[0027] 填充膨胀材料时采用第一种填入方式：即将有端部单向封挡的管打入土中预定深度后，现场搅拌膨胀材料，使膨胀材料搅拌均匀，然后向管内加入膨胀材料，用直径略小于管内径的圆杆将膨胀材料挤压密实；填充膨胀材料过程中，边挤压圆杆边外抽管，直至拟填膨胀材料的孔段全部填满膨胀材料并压实为准。压密后，使膨胀材料压密度达到95%以上，并在相距孔口0.5m处用小型夯锤夯至膨胀材料不再变形，最后用碎石土将孔口封顶压实。

[0028] 实施例二

[0029] 某桥头跳车治理工程，根据勘察报告知：工程场地的土层为粉质粘土，路基路面结构厚度为0.60m，路基压实度为92％，桥头处路面最大沉降达到27mm；采用螺旋旋入不排土法在道路两侧距离路基路面底面以下0.35m处水平向道路内用有端部封挡的管打孔，设计打孔长度为桥头处路一半宽5m，距离桥头45mm处打第一孔并以90mm的间距排成一排向远离桥头依次打孔，孔径都为60mm，并把孔离桥头从近到远分别标号为孔1，孔2，孔3，孔4，孔5，孔6，孔7，孔8，孔9；其中孔1，孔2和孔3采用膨胀材料1，孔4，孔5和孔6采用膨胀材料2，孔7，孔8和孔9采用膨胀材料3；

[0030] 其中膨胀材料1组成成分质量百分比为：工业石灰（煅烧温度为1000℃保温10小时，氧化钙含量大于90％）20％，氧化镁（煅烧温度为1450℃保温10小时，活性氧化镁含量大于85％）30％，硫铝酸盐水泥30%、石膏15%，矿渣5％；

[0031] 膨胀材料2组成成分质量百分比为：工业石灰40％，氧化镁20％，硫铝酸盐水泥20%，石膏10%，矿渣10％；

[0032] 膨胀材料3组成成分质量百分比为：工业石灰45％，氧化镁20％，硫铝酸盐水泥10%，石膏5%，煅烧煤矸石20%；石灰，氧化镁以及硫铝酸盐水泥的粒径分布范围占总质量百分比为：<5mm占20%，5mm～30mm占80%，含粉量约为15％；

[0033] 填充膨胀材料时采用第三种填入方式：即将有端部单向封挡的管植入土中预定深度后向管中加入膨胀材料，用直径略小于管内径的圆杆将膨胀材料压实。然后使圆杆夯击膨胀材料使膨胀材料向周围土体中夯扩，边填充膨胀材料边夯击，边向外抽管，重复上述步骤，至拟填充膨胀材料的孔段全部填满，使得膨胀材料夯扩成原孔直径1.2倍的柱状体，并距离孔口处0.5m处用石灰土封顶压密填实。

[0034] 实施例三

[0035] 某工程场地为淤泥质粉质粘土，路基路面结构厚度为0.68m，桥头处路面最大沉降为29mm，路基压实度为92%，且因地基不密实，地基孔隙比为0.63，则需要挤压密实地基，所以采用如下两种工序：

[0036] （1）采用螺旋旋入打孔法在道路两侧距离路基路面结构底面以下0.5m处用有端部封挡的管倾斜向道路内部打孔，并距离桥头60mm处开始打第一孔，并以80mm的间距远离桥头打孔，孔径大小统一为50mm，孔的倾斜度与路面成30度，打孔深度为7m。将一定组分的膨胀材料混合均匀，导入长为0.25m的圆桶状模具中，用压力机挤压密实，制成膨胀材料圆柱块。膨胀材料根据深度从里到外分段配置，每段为2m，其膨胀材料组成成分质量百分比为：

[0037] 5m～7m：工业石灰（煅烧温度为1200℃，保温10小时，氧化钙含量大于90%）20%，氧化镁（煅烧温度为1150℃，保温7小时，活性氧化镁含量大于85%）50%，铝酸三钙20%，石膏10%；

[0038] 3m～5m：工业石灰50%，氧化镁30%，铝酸三钙10%，石膏5%，煤矸石5%；

[0039] 1m～3m：工业石灰50%，氧化镁30%，煅烧煤矸石20%；

[0040] 小于1m：碎石以及石灰土压密填封。

[0041] 其中工业石灰，氧化镁以及铝酸三钙的粒径分布范围占总质量百分比为：<5mm占20%，5mm～30mm占80%，含粉量约为13%；

[0042] 填充膨胀材料时采用第三种填入方式：即将有端部单向封挡的管植入土中预定深度后向管中加入膨胀材料，用直径略小于管内径的圆杆将膨胀材料压实。然后使圆杆下夯击膨胀材料使膨胀材料向周围土体中夯扩，边填充膨胀材料边夯击，边向外抽管，重复上述步骤，至拟填充膨胀材料的孔段全部填满，使得膨胀材料夯扩形成原孔管直径1.1倍的柱状体，并距离孔口处1m处用石灰土封顶压密填实。

[0043] （2）采用旋挖打孔法，在道路两侧距离路基路面结构底面以下0.25m处水平向向道路内打孔，设计打孔长度为桥头路面一半宽6m，距离桥头40mm处打第一个孔径为70mm的孔并以80m的间距排成一排向远离桥头逐渐打孔，每种孔径分别打3孔，孔径分别为70mm、60mm、50mm的有端部封挡的管打孔；其中膨胀材料组成成分质量百分比为：氧化镁（煅烧温