岩溶地区泡沫混凝土回填路堤的施工方法与流程

1.本发明涉及一种混凝土回填路堤的施工方法，属于道路工程领域，特别适用于岩溶地区的泡沫混凝土回填路堤路基施工。


背景技术：

2.伴随着我国公路建设的快速发展，近年来穿越岩溶发育地区的公路路基不断增加。溶洞由于其具有隐蔽性、复杂性的特点，现有的勘探手段难以有效、全面的揭示其发育特征，与此同时现阶段针对岩溶的处理方法较为单一，适用性较差，且施工质量得不到保障。
3.因此，针对岩溶地区回填路堤实际施工工程中遇到的这些问题，有必要开发一种能够适应多种岩溶工况、施工效率高、安全性高的泡沫混凝土回填路堤的施工方法，本发明正是在这样的背景下开发而成的，应用于实际岩溶地区回填路堤的施工中必将产生较好的经济社会效益。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种岩溶地区泡沫混凝土回填路堤的施工方法。
5.这种岩溶地区泡沫混凝土回填路堤，包括大跨度溶洞预制装配式柱支顶回灌泡沫混凝土体系、无地下水漏斗型深落水洞顶部吊挂气囊底模封闭泡沫混凝土回灌体系、漏斗型落水洞抽水吊挂气囊底模封闭混凝土封底后灌注泡沫混凝土体系、路基预制盖板封闭回灌泡沫混凝土体系和路堑预制装配式盖板封闭回灌泡沫混凝土体系；
6.所述大跨度溶洞预制装配式柱支顶回灌泡沫混凝土体系，包括上部预制混凝土支柱和下部预制混凝土支柱，上部预制混凝土支柱采用钢筋支架、钢绞线和锚固钢筋支撑固定.，钢筋支架设置有钢绞线孔道，下部预制混凝土支柱固定于支柱定位槽，并采用泡沫混凝土填充缝隙，上部预制混凝土支柱和下部预制混凝土支柱之间的预制泡沫混凝土模板内浇筑泡沫混凝土形成整体性的溶洞内支撑柱；
7.所述无地下水漏斗型深落水洞顶部吊挂气囊底模封闭泡沫混凝土回灌体系包括顶部吊挂气囊底模结构，所述顶部吊挂气囊底模结构由顶部支撑钢管、上部钢板、橡胶气囊、底部钢板和竖向钢管组成；顶部支撑钢管、竖向钢管、上部钢板、橡胶气囊和底部钢板从上至下依次焊接连接形成整体；上部钢板上方回灌泡沫混凝土；
8.所述漏斗型落水洞抽水吊挂气囊底模封闭混凝土封底后灌注泡沫混凝土体系采用包括顶部吊挂气囊底模结构和抽水管，抽水管伸入至落水洞的地下水；
9.所述路基预制盖板封闭回灌泡沫混凝土体系包括预埋螺栓、螺帽和预制盖板；路基的预制盖板两端通过预埋螺栓和螺帽固定在普通混凝土上方，普通混凝土下方为第二泡沫混凝土；
10.所述路堑预制装配式盖板封闭回灌泡沫混凝土体系包括路堑标准块预制盖板、路
堑底部预制盖板和路堑上部预制盖板，路堑标准块预制盖板设于路堑底部预制盖板与路堑上部预制盖板之间，路堑底部预制盖板和路堑上部预制盖板端部均通过预埋螺栓和螺帽固定，路堑上部预制盖板上设有注浆孔和通气孔。
11.作为优选：上部预制混凝土支柱和下部预制混凝土支柱外侧设置钢筋支架，钢绞线依次穿过钢筋支架顶部的钢绞线孔道和上部预制混凝土支柱下部的支柱钢绞线固定耳孔，钢绞线外端分别固定在钢筋支架四周的锚固钢筋上；上部预制混凝土支柱和下部预制混凝土支柱之间设置预制泡沫混凝土模板，预制泡沫混凝土模板的模板槽内浇筑泡沫混凝土。
12.作为优选：两道顶部支撑钢管交叉焊接在一起，顶部支撑钢管连接处预留通气孔道，顶部支撑钢管下部焊接竖向钢管，竖向钢管底部焊接有上部钢板和底部钢板，上部钢板和底部钢板之间设有橡胶气囊，橡胶气囊设有进气孔。
13.作为优选：预制盖板的盖板搭接槽口与路基的下部拼接槽口通过预埋螺栓和螺帽连接固定，预制盖板两端对应预埋螺栓处设有预制螺孔和螺帽安装槽。
14.作为优选：路堑标准块预制盖板两端分别设有拼接凸槽和拼接凹槽；路堑底部预制盖板和路堑上部预制盖板的盖板搭接槽口与路堑的下部拼接槽口通过预埋螺栓和螺帽连接固定，路堑底部预制盖板和路堑上部预制盖板端部对应预埋螺栓处设有预制螺孔和螺帽安装槽。
15.这种岩溶地区泡沫混凝土回填路堤的施工方法，包括以下步骤：
16.步骤一、编制段注浆钻孔的平面布置图，在平面布置图内将先导孔分布于该段岩溶路基加固边界的范围内，并一次性现场测量确定先导孔的钻孔位置，然后定位；
17.步骤二、施工前进行钻孔，所有孔均按勘探钻孔技术要求施钻，进行岩芯鉴定和编录，按取芯、取样要求直接钻至设计深度或地层特征深度；岩芯排放整齐，贴上分层标签，并准确描述岩溶发育情况，确定溶孔、溶隙、溶洞位置及尺寸，描述其发育程度及孔内充填物；
18.步骤三、根据现场钻孔结果，将溶洞进行分类，发育较小溶洞先行注浆，浆液先稀后浓，依吸浆情况逐步加浓浆液；注浆压力：粘土层100～300kpa，卵石层100～200kpa，灰岩200～800kpa，终注压力200～800mpa，并针对注浆过程中出现的情况随时调整压力；
19.步骤四、遇埋深较浅的大跨度溶洞，首先进行开挖，使得溶洞暴露；人员进入溶洞后，确定支柱安设位置，测量溶洞高度；对于高度较大的溶洞，先行开挖支柱定位槽，随后安放钢筋支架；进一步将下部预制混凝土支柱立于支柱定位槽，随后调整下部预制混凝土支柱的垂直度，浇筑混凝土，达一定强度后，将上部预制混凝土支柱通过吊机安放在下部预制混凝土支柱上方，并穿钢绞线，钢绞线依次通过钢筋支架的钢绞线孔道和上部预制混凝土支柱的支柱钢绞线固定耳孔；随后将钢绞线拉紧，分别固定在钢筋支架四周的锚固钢筋上；在上部预制混凝土支柱与下部预制混凝土支柱之间安装预制泡沫混凝土模板，预制泡沫混凝土模板嵌入下部预制混凝土支柱一定深度，向预制泡沫混凝土模板的模板槽内浇筑泡沫混凝土，达一定强度后，如若高度不足，继续施做现浇混凝土连接，直至上部预制混凝土支柱嵌入模板槽一定深度；支柱施做完成后，切割多余钢绞线和钢筋支架，进行下一支柱施工，直至完成洞内所有支柱施工；随后在开挖处砌筑浆砌片石墙，将溶洞回填，并采用夯机夯实；
20.步骤五、遇无地下水漏斗型深落水洞，根据洞身大小采用相应长度的顶部支撑钢
管、上下部钢板和竖向钢管，分别焊接形成整体，顶部支撑钢管下部焊接竖向钢管，竖向钢管下部焊接上部钢板和底部钢板，上部钢板和底部钢板之间通过橡胶气囊连接，并采用大于洞身直径大小的橡胶气囊，安装打气管道，形成顶部吊挂气囊底模结构；随后采用吊机吊放顶部吊挂气囊底模结构，通过橡胶气囊的进气孔打入气体，橡胶气囊充分膨胀后形成贴合洞壁的柔性底模；随后往落水洞内回灌泡沫混凝土，由上部钢板逐步向四周回灌，保持橡胶气囊的稳定性；泡沫混凝土养生期间，保持橡胶气囊的稳定性，待泡沫混凝土达到一定强度后，拔出橡胶气囊进气管，进一步铺筑路基；
21.步骤六、遇漏斗型落水洞，据洞身大小采用相应长度的顶部支撑钢管、上下部钢板和竖向钢管，分别焊接形成整体，并采用大于洞身直径大小的橡胶气囊，安装打气管道，形成顶部吊挂气囊底模结构；对地面的水流补给进行截流引流，随后下放抽水管，进行洞内降水；若无地下水侧向补给，则收回抽水管，下放安装顶部吊挂气囊底模结构；若地下有侧向补给，则保持对洞内的抽水，下放安装顶部吊挂气囊底模结构，安装完成后，向上部钢板回灌泡沫混凝土，达到一定强度后，切断抽水管并采用盖板将抽水口覆盖，浇筑泡沫混凝土，达到一定厚度后，浇筑泡沫混凝土进行养护，进一步铺筑路基；
22.步骤七、遇揭盖型溶洞，预先在路基平面处开挖搭接槽口，并在预制螺孔位置开槽，安装预制螺栓并回灌微膨胀混凝土；同时向洞内先填筑泡沫混凝土，随后进行注浆处理，浇筑完成后吊设预制盖板，安装螺栓，并在螺帽安装槽回灌混凝土，形成完整整体；
23.步骤八、遇路堑揭盖型溶洞，首先在溶洞顶部侧边开挖形成相应搭接槽口，在预制螺孔位置开槽，安装预制螺栓和路堑底部预制盖板，回灌微膨胀混凝土，安装螺帽，拼接路堑标准块预制盖板；路堑标准块预制盖板安装完成后，安装路堑上部预制盖板，同样搭接岩体槽口，安装预制螺栓，回灌微膨胀混凝土，安装螺帽；预制盖板安装完成后，通过注浆孔向洞内回灌泡沫混凝土，直至完全将溶洞填满。
24.本发明的有益效果是：
25.(1)针对顶板厚度较大的大跨度溶洞，通过采用预制混凝土柱和临时搭接的现浇预制泡沫混凝土模板，可适用于具有较大高度的溶洞，同时提高洞内的施工效率，并减少了溶洞浇灌混凝土的浪费。
26.(2)针对漏斗型落水洞，通过采用顶部吊挂气囊底模结构，形成可变形的底模板，浇筑泡沫混凝土，具有良好的适应性和稳固性，减少石料的浪费，提高了施工效率。
27.(3)针对揭盖型溶洞，通过在预制盖板边设置搭接槽口和预制螺孔，采用槽口搭接和螺栓锚固的方式，使得预制盖板与岩体形成完整的整体，具有良好的整体性和稳固性，同时提高了施工的工作效率。
28.(4)针对路堑溶洞，通过在预制盖板边设置搭接槽口和预制螺孔，采用槽口搭接和螺栓锚固的方式对上部预制盖板和底部预制盖板进行固定，同时上部预制盖板设置有注浆孔和通气孔，既保证了预制装配式盖板的稳固性，又提高了现场的施工效率。
29.(5)本施工方法简单易行，施工所得的路基质量可靠，对岩溶地区具有施工效率高、成本低、安全性好等优点，具有较好的经济技术效益，适于推广应用。
附图说明
30.图1是大跨度预制装配式支柱回灌泡沫混凝土结构示意图；
31.图2是顶部吊挂气囊底模封闭泡沫混凝土结构示意图；
32.图3是不同类型溶洞处理方式结构示意图；
33.图4是漏斗型岩溶顶部吊挂气囊底模封闭泡沫混凝土回灌技术示意图；
34.图5是揭盖型溶洞处理示意图；
35.图6是路基预制盖板结构示意图；
36.图7是路堑预制装配式盖板结构示意图。
37.附图标记说明：1.上部预制混凝土支柱、2.下部预制混凝土支柱、3.钢筋支架、4.预制泡沫混凝土模板、5.支柱定位槽、6.钢绞线、7.钢绞线孔道、8.支柱钢绞线固定耳孔、9.模板槽、10.锚固钢筋、11.顶部支撑钢管、12.上部钢板、13.橡胶气囊、14.底部钢板、15.通气孔道、16.竖向钢管、17.揭盖型溶洞、18.大跨度无填充溶洞、19.落水洞、20.漏斗型溶洞、21.第一泡沫混凝土、22.微膨胀混凝土、23.路基、24.排水沟、25.进气孔、26.地下水、27.抽水管、28.第二泡沫混凝土、29.普通混凝土、30.道路中线、31.预埋螺栓、32.下部拼接槽口、33.螺帽、34预制盖板、35.盖板搭接槽口、36.螺帽安装槽、37.预制螺孔、38.注浆孔、39通气孔、40.拼接凸槽、41.拼接凹槽、42.路堑标准块预制盖板、43.路堑底部预制盖板、44.路堑上部预制盖板。
具体实施方式
38.下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
39.实施例一
40.针对大跨度无填充溶洞18、漏斗型溶洞20、落水洞19、揭盖型溶洞17，本技术实施例一提高一种岩溶地区泡沫混凝土回填路堤，包括大跨度溶洞预制装配式柱支顶回灌泡沫混凝土体系、无地下水漏斗型深落水洞顶部吊挂气囊底模封闭泡沫混凝土回灌体系、漏斗型落水洞抽水吊挂气囊底模封闭混凝土封底后灌注泡沫混凝土体系、路基预制盖板封闭回灌泡沫混凝土体系和路堑预制装配式盖板封闭回灌泡沫混凝土体系。路基23一侧设有排水沟24。
41.大跨度溶洞预制装配式柱支顶回灌泡沫混凝土体系，包括上部预制混凝土支柱1、下部预制混凝土支柱2，上部预制混凝土支柱采用钢筋支架3、钢绞线6和锚固钢筋10支撑固定，钢筋支架3设置有钢绞线孔道7，下部预制混凝土支柱采用泡沫混凝土固定于支柱定位槽5，现场临时向预制泡沫混凝土模板4内的模板槽9浇筑泡沫混凝土形成整体性的溶洞内支撑柱。
42.无地下水漏斗型深落水洞顶部吊挂气囊底模封闭泡沫混凝土回灌体系，包括顶部吊挂气囊底模结构，分别焊接两道顶部支撑钢管11，钢管连接处预留通气孔道15，随后焊接竖向钢管16，竖向钢管焊接有上部钢板12和底部钢板14，钢板间设有橡胶气囊13，通过进气孔打入气体，橡胶气囊充分膨胀后形成贴合洞壁的柔性底模；随后往落水洞内回灌泡沫混凝土，由上部钢板12逐步向四周回灌，保持橡胶气囊的稳定性；泡沫混凝土养生期间，保持橡胶气囊的稳定性，待泡沫混凝土达到一定强度后，拔出橡胶气囊进气管，进一步铺筑路
基。
43.漏斗型落水洞抽水吊挂气囊底模封闭混凝土封底后灌注泡沫混凝土体系，包括顶部吊挂气囊底模结构以及抽水管27，分别焊接两道顶部支撑钢管11，钢管连接处预留通气孔道15，随后焊接竖向钢管16，竖向钢管焊接有上部钢板12和底部钢板14，钢板间设有橡胶气囊13；抽水管27伸入至落水洞19的地下水26；施工时，首先对地面的水流补给进行截流引流，随后下放抽水管27，进行洞内降水；若无地下水侧向补给，则收回抽水管道，下放安装顶部吊挂气囊底模结构；若地下有侧向补给，则保持对洞内的抽水，下放安装顶部吊挂气囊底模结构，安装完成后，迅速向上部钢板12回灌速凝混凝土，达到一定强度后，切断抽水管并采用盖板将抽水口覆盖，浇筑速凝混凝土，达到一定厚度后，浇筑泡沫混凝土进行养护，进一步铺筑路基。
44.路基预制盖板封闭回灌泡沫混凝土体系，路基的预制盖板34两端通过预埋螺栓31和螺帽33固定在普通混凝土29上方，普通混凝土29下方为第二泡沫混凝土28；预制盖板34的盖板搭接槽口35与路基的下部拼接槽口32通过预埋螺栓31和螺帽33连接固定，预制盖板34两端对应预埋螺栓31处设有预制螺孔37和螺帽安装槽36。揭盖型溶洞预先在路基平面处开挖搭接槽口，并在预制螺孔37位置开槽，安装预制螺栓并回灌微膨胀混凝土22；同时向洞内先填筑泡沫混凝土，随后进行注浆处理，浇筑完成后吊设预制盖板34，安装螺栓，并在螺帽安装槽回灌混凝土，形成完整整体。
45.路堑预制装配式盖板封闭回灌泡沫混凝土体系，路堑标准块预制盖板42设于路堑底部预制盖板43与路堑上部预制盖板44之间，路堑底部预制盖板43和路堑上部预制盖板44端部均通过预埋螺栓31和螺帽33固定，路堑上部预制盖板44上设有注浆孔38和通气孔39；路堑标准块预制盖板42两端分别设有拼接凸槽40和拼接凹槽41；路堑底部预制盖板43和路堑上部预制盖板44的盖板搭接槽口35与路堑的下部拼接槽口32通过预埋螺栓31和螺帽33连接固定，路堑底部预制盖板43和路堑上部预制盖板44端部对应预埋螺栓31处设有预制螺孔37和螺帽安装槽36。在底部和上部预制盖板搭接槽口上设置有螺帽安装槽36和预制螺孔37，溶洞顶部侧边开挖形成相应搭接槽口，在预制螺孔37位置开槽，安装预制螺栓和底部预制盖板，回灌微膨胀混凝土，安装螺帽33，拼接路堑标准块预制盖板42；标准块安装完成后，安装路堑上部预制盖板44，同样搭接岩体槽口，安装预制螺栓，回灌微膨胀混凝土，安装螺帽；预制盖板安装完成后，通过注浆孔38向洞内回灌泡沫混凝土，直至完全将溶洞填满。
46.大跨度溶洞预制装配式柱支顶回灌泡沫混凝土体系采用分段预制混凝土支柱和预制泡沫混凝土模板形成溶洞内支撑体系，无地下水漏斗型深落水洞顶部吊挂气囊底模封闭泡沫混凝土回灌体系和落水洞抽水吊挂气囊底模封闭混凝土封底后灌注泡沫混凝土体系采用顶部吊挂气囊形成柔性底模填充泡沫混凝土，路基预制盖板封闭回灌泡沫混凝土体系采用带有锚孔的预制式盖板，路堑预制装配式盖板封闭回灌泡沫混凝土体系采用槽口锚固和微膨胀混凝土封灌的预制装配式盖板。本发明涉及的体系具有良好的安全性，施工效率高，可适应路基在岩溶地区不同溶洞类型的特点，具有较好的经济技术效益。
47.实施例二
48.如图1～图7所示，本技术实施例二提供一种岩溶地区泡沫混凝土回填路堤的施工方法，包括按顺序进行的下列步骤：
49.步骤一、根据设计图要求编制段注浆钻孔的详细平面布置图，在平面布置图内将
先导孔按设计图要求分布于该段岩溶路基加固边界的范围内，并一次性现场测量确定先导孔的钻孔位置，然后定位。
50.步骤二、施工前进行钻孔，所有孔均须按勘探钻孔技术要求施钻，进行岩芯鉴定和编录，按取芯、取样要求直接钻至设计深度或地层特征深度(溶洞底板以下1m等)。岩芯排放整齐，贴上分层标签，并准确描述岩溶发育情况，确定溶孔、溶隙、溶洞位置及尺寸，描述其发育程度及孔内充填物等特征。
51.步骤三、根据现场钻孔结果，将溶洞进行分类，发育较小溶洞先行注浆，浆液先稀后浓，依吸浆情况逐步加浓浆液，配比控制在(0.8：1)～(1.：1)；注浆压力：粘土层100～300kpa，卵石层100～200kpa，灰岩200～800kpa，终注压力200～800mpa，并针对注浆过程中出现的情况随时调整压力。
52.步骤四、遇埋深较浅的大跨度溶洞，首先进行开挖，使得溶洞暴露，方便施工人员进入。人员进入溶洞后，确定支柱安设位置，测量溶洞高度。对于高度较大的溶洞，先行开挖支柱定位槽5，随后安放钢筋支架3，保持钢筋支架底部的平整，不平整先行填平；进一步将下部预制混凝土支柱2立于支柱定位槽5，随后调整下部支柱的垂直度，浇筑混凝土，达一定强度后，将上部预制混凝土支柱通过吊机安放在下部支柱上方，并穿钢绞线，依次通过钢筋支架的钢绞线孔道7和支柱钢绞线固定耳孔8；随后将钢绞线拉紧，分别固定在四周的锚固钢筋10上；安装预制泡沫混凝土模板，模板嵌入下部预制混凝土支柱深度10cm，向模板槽9内浇筑速凝混凝土，达一定强度后，如若高度不足，继续施做现浇混凝土连接，直至上部支柱嵌入模板槽一定深度；支柱施做完成后，切割多余钢绞线和钢筋支架，进行下一支柱施工，直至完成洞内所有支柱施工；随后在开挖处砌筑浆砌片石墙，将溶洞回填，并采用夯机夯实。
53.步骤五、遇无地下水漏斗型深落水洞，根据洞身大小采用相应长度的顶部支撑钢管11、上下部钢板和竖向钢管16，分别焊接形成整体，并采用大于洞身直径大小的橡胶气囊，安装打气管道，形成顶部吊挂气囊底模结构；随后采用吊机吊放顶部吊挂气囊底模结构，通过进气孔打入气体，橡胶气囊充分膨胀后形成贴合洞壁的柔性底模；随后往落水洞内回灌泡沫混凝土，由上部钢板12逐步向四周回灌，保持橡胶气囊的稳定性；泡沫混凝土养生期间，保持橡胶气囊的稳定性，待泡沫混凝土达到一定强度后，拔出橡胶气囊进气管，进一步铺筑路基。
54.步骤六、遇漏斗型落水洞，据洞身大小采用相应长度的顶部支撑钢管11、上下部钢板和竖向钢管16，分别焊接形成整体，并采用大于洞身直径大小的橡胶气囊，安装打气管道，形成顶部吊挂气囊底模结构；对地面的水流补给进行截流引流，随后下放抽水管27，进行洞内降水；若无地下水侧向补给，则收回抽水管，下放安装顶部吊挂气囊底模结构；若地下有侧向补给，则保持对洞内的抽水，下放安装顶部吊挂气囊底模结构，安装完成后，迅速向上部钢板12回灌速凝混凝土，达到一定强度后，切断抽水管并采用盖板将抽水口覆盖，浇筑速凝混凝土，达到一定厚度后，浇筑泡沫混凝土进行养护，进一步铺筑路基。
55.步骤七、遇揭盖型溶洞，预先在路基平面处开挖搭接槽口，并在预制螺孔37位置开槽，安装预制螺栓并回灌微膨胀混凝土；同时向洞内先填筑泡沫混凝土，随后进行注浆处理，浇筑完成后吊设预制盖板34，安装螺栓，并在螺帽安装槽回灌混凝土，形成完整整体。
56.步骤八、遇路堑揭盖型溶洞，首先在溶洞顶部侧边开挖形成相应搭接槽口，在预制
螺孔37位置开槽，安装预制螺栓和路堑底部预制盖板，回灌微膨胀混凝土，安装螺帽33，拼接路堑标准块预制盖板42；路堑标准块预制盖板42安装完成后，安装路堑上部预制盖板44，同样搭接岩体槽口，安装预制螺栓，回灌微膨胀混凝土，安装螺帽；预制盖板安装完成后，通过注浆孔38向洞内回灌泡沫混凝土，直至完全将溶洞填满。