一种道路刚性桩和堆载预压软基处理过渡结构及施工方法与流程

1.本技术涉及道路地基处理技术领域，具体而言，涉及一种道路刚性桩和堆载预压软基处理过渡结构及施工方法。


背景技术：

2.在我国，特别是东部沿海地区软土分布广泛，由于软土地区地形、地势平坦，人类活动密集，在软土地区建设道路现已非常普遍。由于软土地基具有一种具有天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高等特点，天然软基上需进行处理后方可建造道路。受软土性质、地形、路基填土高度及施工条件、投资条件等的影响，同一个工程中采用两种及以上软基处理方式不可避免。
3.对于路基填土高度较高的路段，特别是桥头路段，软基工后沉降控制要求较高，常采用预应力管桩等刚性桩进行处理，以减小路桥之间的差异沉降。对于路基填土高度较低的路段，常采用更为经济和施工方便的堆载预压(等载或者超载)法进行处理。采用刚性桩处理的地基，由于其形成的复合地基刚度得到了较大提高，与采用堆载预压法处理的地基形成了较大的刚度差，从而不可避免引起差异沉降，影响行车舒适性，差异沉降较大时，将影响行车安全。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种道路刚性桩和堆载预压软基处理过渡结构及施工方法，能够解决两种不同软基处理形式过渡段路基产生不均匀沉降的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种道路刚性桩和堆载预压软基处理过渡结构，过渡结构包括过渡段，过渡段设于刚性桩处理段和堆载预压段之间，过渡段由下至上依次包括基底刚性桩过渡层、第一路堤填筑层和第一预压层，基底刚性桩过渡层插设于地基中；第一路堤填筑层铺设于基底刚性桩过渡层上方，第一路堤填筑层包括有填筑有普通填料的普通路堤填筑层；第一预压层铺设于第一路堤填筑层的上方；其中，第一路堤填筑层内还包括有轻质路堤结构层，轻质路堤结构层铺设于普通路堤填筑层上，轻质路堤结构层内填料的密度小于普通路堤填筑层内填料的密度；且在刚性桩处理段至堆载预压段的延伸方向上，轻质路堤结构层在第一路堤填筑层中的占比值逐渐减小，以使过渡段中的上部路基荷载均匀传递至地基。
6.在本方案中，通过在第一路堤填筑层内设有普通路堤填筑层和轻质路堤结构层，而轻质路堤结构层的密度明显小于普通路堤填筑层内填料的密度，通过轻质路堤结构层与普通路堤填筑层两者组合填筑，可以在保证路基填土高度不变的情况下，有效降低路基的等效荷载，从而减小作用在地基的附加应力，减小工后沉降，并且在刚性桩处理段至堆载预压段的延伸方向上，轻质路堤结构层在第一路堤填筑层中的占比值逐渐减小，即轻质路堤结构层的填筑厚度根据路基填土高度和不同软基处理形式范围设置为渐变形式，从而使得过渡段中的上部路基荷载能够更加均匀传递至地基，因此该过渡结构通过上部路基荷载的
渐变可实现刚性桩软基处理和堆载预压软基处理方式之间的平顺过渡衔接，有效解决了两种不同软基处理形式过渡段路基产生不均匀沉降的问题。
7.在一些实施例中，普通路堤填筑层与基底刚性桩过渡层之间还设有级配碎石垫层以及柔性土工布层，级配碎石垫层水平满铺于刚性桩处理段、过渡段和堆载预压段，柔性土工布层设于级配碎石垫层的上方。
8.上述技术方案中，通过在普通路堤填筑层下方设置有级配碎石垫层和柔性土工布层，且级配碎石垫层和柔性土工布层延伸至刚性桩处理段、过渡段和堆载预压段，一方面可以使得路基的荷载整体、均匀的施加在地基上，另一方面可以有效排出地下渗水，保证路基的整体稳定性。
9.在一些实施例中，轻质路堤结构层包括轻质路堤填筑层和轻质路堤保护层，轻质路堤填筑层用于填充轻质填料，轻质路堤填筑层设于普通路堤填筑层上方；轻质路堤保护层设于轻质路堤填筑层上方，轻质路堤保护层用于保护轻质路堤填筑层。
10.上述技术方案中，通过在轻质路堤填筑层中填筑有轻质填料，从而使得轻质路堤结构层内填料的密度小于普通路堤填筑层内填料的密度，并且通过轻质路堤结构层中还包括有轻质路堤保护层，利用轻质路堤保护层可以对轻质路堤填筑层进行保护，防止雨水渗入破坏轻质路堤结构层，保证了轻质路堤结构层的轻密度，从而实现过渡段的路基荷载均匀传递给地基。
11.在一些实施例中，轻质路堤保护层包括钢筋混凝土保护层和防渗土工布层，防渗土工布层相较于钢筋混凝土保护层更靠近轻质路堤填筑层。
12.上述技术方案中，通过防渗土工布层位于钢筋混凝土保护层的下方，防渗土工布层可以对上层的雨水进行阻挡，防止雨水渗入破坏轻质路堤填筑层中，而钢筋混凝土保护层可以对防渗土工布层进行保护，避免第一预压层上的填料破坏防渗土工布层，并且钢筋混凝土保护层的结构强度大，抗压能力强，能够有效保护防渗土工布层不被破坏。
13.在一些实施例中，在刚性桩处理段至堆载预压段的延伸方向上，普通路堤填筑层顶部间隔形成有台阶部，台阶部用于使轻质路堤填筑层的填筑厚度在刚性桩处理段至堆载预压段的延伸方向上逐渐减小。
14.上述技术方案中，通过在普通路堤填筑层的顶部间隔形成有台阶部，台阶部可以使得轻质路堤填筑层的填筑厚度逐渐减小，从而实现上部路基等效荷载的渐变，从而使得过渡段中的上部路基荷载能够更加均匀传递至地基。
15.在一些实施例中，在刚性桩处理段至堆载预压段的延伸方向上，轻质路堤结构层每间隔预设长度设置有竖向的沉降缝，沉降缝用于将轻质路堤结构层分隔成多个轻质路堤结构单元。
16.上述技术方案中，通过在轻质路堤结构层内间隔设置有多条沉降缝，沉降缝可以将轻质路堤结构层分隔成多个轻质路堤结构单元，使得相邻轻质路堤结构单元独立存在，从而可以适应轻质路基结构层的不均匀沉降。
17.在一些实施例中，基底刚性桩过渡层包括过渡刚性桩群和钢筋混凝土过渡板，过渡刚性桩群设于刚性桩处理段与过渡段之间，过渡刚性桩群包括多排过渡刚性桩，过渡刚性桩竖直插设于地基中；钢筋混凝土过渡板水平设于过渡刚性桩群的上方并与过渡刚性桩群连接，钢筋混凝土过渡板设于刚性桩处理段与过渡段之间，钢筋混凝土过渡板的一侧延
伸至刚性桩处理段，另一侧延伸至过渡段。
18.上述技术方案中，通过基底刚性桩过渡层中的过渡刚性桩群可以对地基进行地基处理加固，提高地基的承载力，并且通过钢筋混凝土过渡板与过渡刚性桩群连接，钢筋混凝土过渡板可进一步协调由于过渡段和刚性桩处理段复合地基刚度突变所造成的差异沉降。
19.在一些实施例中，在刚性桩处理段至堆载预压段的延伸方向上，相邻排过渡刚性桩之间的桩间距逐渐增大。
20.上述技术方案中，通过过渡刚性桩群中过渡刚性桩的布置间距比刚性桩处理段中的刚性桩群的桩间距有所加大，以实现所形成的复合地基的刚度的渐变，从而实现沉降的渐变。因此该过渡结构通过上部路基荷载的渐变和下部刚性桩桩间距的渐变两者配合，进一步实现了刚性桩处理段和堆载预压段处理方式之间的平顺过渡衔接，有效解决了两种不同软基处理形式过渡段路基产生不均匀沉降的问题。
21.在一些实施例中，在堆载预压段和过渡段之间设有超载预压搭接层，超载预压搭接层设于第一预压层上方，超载预压搭接层的一侧延伸至堆载预压段的预压层上，另一侧延伸至过渡段的第一预压层上。
22.上述技术方案中，堆载预压段与过渡段通过搭接一定长度的超载预压搭接层进行衔接，以协调过渡段与堆载预压段的由于上部路基荷载的不同，而引起工后差异沉降。
23.第二方面，本技术实施例还提供了一种道路刚性桩和堆载预压软基处理过渡结构的施工方法，包括以下步骤：对过渡段路基的基底施工基底刚性桩过渡层，让基底刚性桩过渡层中的刚性桩插入于持力层；在基底刚性桩过渡层上由下至上依次填筑第一路堤填筑层中的普通路堤填筑层和轻质路堤结构层；其中，在刚性桩处理段至堆载预压段的延伸方向上，轻质路堤结构层的填筑厚度逐渐减小，以使轻质路堤结构层在第一路堤填筑层中的占比值逐渐减小；在轻质路堤结构层上施工第一预压层。
24.本技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本技术一些实施例提供的道路刚性桩和堆载预压软基处理过渡结构的结构示意图；
27.图2为图1中过渡结构反开挖大样图；
28.图3为图1提供的过渡结构中过渡板与刚性桩连接结构图；
29.图4为本技术一些实施例提供的刚性桩处理段、过渡段和堆载预压段的结构示意图；
30.图5为图4中刚性桩处理段的结构示意图；
31.图6为图4中堆载预压段的结构示意图。
32.图标：100-刚性桩处理段；110-第二预压层；120-第二路基填筑层；130-刚性桩群；200-过渡段；210-第一预压层；220-轻质路堤结构层；221-钢筋混凝土保护层；222-防渗土
工布层；223-轻质路堤填筑层；224-沉降缝；225-台阶部；226-横向反开挖线；227-纵向反开挖线；230-普通路堤填筑层；240-级配碎石垫层；250-柔性土工布层；260-基底刚性桩过渡层；261-钢筋混凝土过渡板；262-过渡刚性桩群；263-连接钢筋；270-超载预压搭接层；300-堆载预压段；310-第三预压层；320-第三路基填筑层；400-桥梁；400-桥面。
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
34.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
36.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
38.实施例
39.第一方面，本技术实施例提供了一种道路刚性桩和堆载预压软基处理过渡结构，请参阅图1、图2和图3，过渡结构包括过渡段200，过渡段200设于刚性桩处理段100和堆载预压段300之间，过渡段200由下至上依次包括基底刚性桩过渡层260、第一路堤填筑层和第一预压层210，基底刚性桩过渡层260插设于地基中；第一路堤填筑层铺设于基底刚性桩过渡层260上方，第一路堤填筑层包括有填筑有普通填料的普通路堤填筑层230；第一预压层210铺设于第一路堤填筑层的上方；其中，第一路堤填筑层内还包括有轻质路堤结构层220，轻质路堤结构层220铺设于普通路堤填筑层230上，轻质路堤结构层220内填料的密度小于普通路堤填筑层230内填料的密度；且在刚性桩处理段100至堆载预压段300的延伸方向上，轻质路堤结构层220在第一路堤填筑层中的占比值逐渐减小，以使过渡段200中的上部路基荷载均匀传递至地基。基底刚性桩过渡层260包括过渡刚性桩群262，过渡刚性桩群262设于刚性桩处理段与过渡段200之间，渡刚性桩群130包括多排过渡刚性桩，过渡刚性桩竖直插设于地基中，在刚性桩处理段100至堆载预压段300的延伸方向上，相邻排过渡刚性桩之间的
桩间距逐渐增大。
40.在本方案中，通过在第一路堤填筑层内设有普通路堤填筑层230和轻质路堤结构层220，而轻质路堤结构层220的密度明显小于普通路堤填筑层230内填料的密度，通过轻质路堤结构层220与普通路堤填筑层230两者组合填筑，可以在保证路基填土高度不变的情况下，有效降低路基的等效荷载，从而减小作用在地基的附加应力，减小工后沉降，并且在刚性桩处理段100至堆载预压段300的延伸方向上，轻质路堤结构层220在第一路堤填筑层中的占比值逐渐减小，即轻质路堤结构层220的填筑厚度根据路基填土高度和不同软基处理形式范围设置为渐变形式，从而使得过渡段200中的上部路基荷载能够更加均匀传递至地基。通过基底刚性桩过渡层260中的过渡刚性桩群262可以对地基进行地基处理加固，提高地基的承载力，并且过渡刚性桩群262中过渡刚性桩的布置间距比刚性桩处理段中的刚性桩群130的桩间距有所加大，以实现所形成的复合地基的刚度的渐变，从而实现沉降的渐变。
41.因此，本方案中的过渡结构通过上部路基荷载的渐变以及刚性桩群130的桩间距渐变可实现刚性桩处理段100和堆载预压段300之间的平顺过渡衔接，有效解决了两种不同软基处理形式过渡段200路基产生不均匀沉降的问题。
42.需要说明的是，图4中示意有桥梁400，桥梁400包括桥面500，但该过渡结构不仅仅适用于临近桥梁400路段的软基过渡处理，一般路段存在刚性桩处理段100和堆载预压段300处理方式过渡也可适用。另外，在本实施例中，请参阅图4、图5和图6，刚性桩处理段100示例性的采用常规刚性桩处理，刚性桩处理段100由下至上可以依次包括刚性桩群130、第二路基填筑层120和第二预压层110，堆载预压段300由下至上可以依次包括第三路基填筑层320和第三预压层310。第一预压层210、第二预压层110和第三预压层310所用材料为普通路基填筑材料或者其他易于先预压后卸载且具有一定重量的材料。需要说明的是，刚性桩段中的第二预压层110采用欠载预压，过渡段200中的第一预压层210采用等载预压，堆载预压段300中的第三预压层310采用超载预压，预压期可分别设置，通过协调各段预压期差异沉降，从而进一步协调工后沉降。
43.在一些实施例中，请参阅图1和图2，普通路堤填筑层230与基底刚性桩过渡层260之间还设有级配碎石垫层240以及柔性土工布层250，级配碎石垫层240水平满铺于刚性桩处理段100、过渡段200和堆载预压段300，柔性土工布层250设于级配碎石垫层240的上方。通过在普通路堤填筑层230下方设置有级配碎石垫层240和柔性土工布层250，且级配碎石垫层240和柔性土工布层250延伸至刚性桩处理段100、过渡段200和堆载预压段300，一方面可以使得路基的荷载整体、均匀的施加在地基上，另一方面可以有效排出地下渗水，保证路基的整体稳定性。
44.其中，柔性土工布层250可以是多层柔性土工合成材料层叠而成。级配碎石垫层240和柔性土工布层250在铺设时，延伸至刚性桩处理段和堆载预压段300中，并与刚性桩处理段100和堆载预压段300的级配碎石垫层240在下部地基处理完成后同时施工，从而使得级配碎石垫层240和柔性土工布层250成为整体。
45.在一些实施例中，请参阅图1和图2轻质路堤结构层220包括轻质路堤填筑层223和轻质路堤保护层，轻质路堤填筑层223用于填充轻质填料，轻质路堤填筑层223设于普通路堤填筑层230上方；轻质路堤保护层设于轻质路堤填筑层223上方，轻质路堤保护层用于保
护轻质路堤填筑层223。通过在轻质路堤填筑层223中填筑有轻质填料，从而使得轻质路堤结构层220内填料的密度小于普通路堤填筑层230内填料的密度，并且通过轻质路堤结构层220中还包括有轻质路堤保护层，利用轻质路堤保护层可以对轻质路堤填筑层223进行保护，防止雨水渗入破坏轻质路堤结构层220，保证了轻质路堤结构层220的轻密度，从而实现过渡段200的路基荷载均匀传递给地基。
46.其中，轻质路堤结构层220采用先预压后反开挖方式填筑，先由普通路基填筑层中的普通填料填筑至第一预压层210的标高后，预压一定时间，而后再沿纵向反开挖线227和横向反开挖线226开挖至换填标高后，再填筑轻质路基材料，即施工轻质路堤填筑层223。
47.需要说明的是，轻质路堤填筑层223的填筑高度应结合刚性桩段中的第二路基填筑层120的填筑高度和堆载预压段300中第三路基填筑层320的高度计算，其换填后与下部的普通路基填筑层所合成的等效荷载应介于刚性桩段的第二路基填筑层120和堆载预压段300的第三路基填筑层320之间，其渐变长度和高度应保证等效荷载的平顺过渡。
48.其中，轻质路堤填筑层223可以由一定厚度的密度明显小于土、石或土石混合料等普通填筑材料的轻质填料填筑而成，譬如轻质填料可以是土工泡沫塑料或泡沫轻质土组成。
49.在一些实施例中，请参阅图1和图2轻质路堤保护层包括钢筋混凝土保护层221和防渗土工布层222，防渗土工布层222相较于钢筋混凝土保护层221更靠近轻质路堤填筑层223。通过防渗土工布层222位于钢筋混凝土保护层221的下方，防渗土工布层222可以对上层的雨水进行阻挡，防止雨水渗入破坏轻质路堤填筑层223中，而钢筋混凝土保护层221可以对防渗土工布层222进行保护，避免第一预压层210上的填料破坏防渗土工布层222，并且钢筋混凝土保护层221的结构强度大，抗压能力强，能够有效保护防渗土工布层222不被破坏。
50.在一些实施例中，请参阅图1和图2，在刚性桩处理段100至堆载预压段300的延伸方向上，普通路堤填筑层230顶部间隔形成有台阶部225，台阶部225用于使轻质路堤填筑层223的填筑厚度在刚性桩处理段100至堆载预压段300的延伸方向上逐渐减小。通过在普通路堤填筑层230的顶部间隔形成有台阶部225，台阶部225可以使得轻质路堤填筑层223的填筑厚度逐渐减小，从而实现上部路基等效荷载的渐变，从而使得过渡段200中的上部路基荷载能够更加均匀传递至地基。
51.其中，轻质路基填筑层的填筑高度从刚性桩处理段至堆载预压段300根据路基设计标高可以每隔5m～10m设置该台阶部225(台阶渐变)，从而实现上部路基等效荷载的均匀渐变。
52.在一些实施例中，请参阅图1和图2，在刚性桩处理段100至堆载预压段300的延伸方向上，轻质路堤结构层220每间隔预设长度设置有竖向的沉降缝224，沉降缝224用于将轻质路堤结构层220分隔成多个轻质路堤结构单元。通过在轻质路堤结构层220内间隔设置有多条沉降缝224，沉降缝224可以将轻质路堤结构层220分隔成多个轻质路堤结构单元，使得相邻轻质路堤结构单元独立存在，从而可以适应轻质路基结构层的不均匀沉降。
53.在一些实施例中，请参阅图2，基底刚性桩过渡层260还包括钢筋混凝土过渡板261，钢筋混凝土过渡板261水平设于过渡刚性桩群262的上方并与过渡刚性桩群262连接，钢筋混凝土过渡板261设于刚性桩处理段100与过渡段200之间，钢筋混凝土过渡板261的一
侧延伸至刚性桩处理段100，另一侧延伸至过渡段200。通过钢筋混凝土过渡板261与过渡刚性桩群262连接，钢筋混凝土过渡板261可进一步协调由于过渡段200和刚性桩处理段复合地基刚度突变所造成的差异沉降。
54.其中，过渡刚性桩群262可以由刚性桩处理段100中最靠近过渡段200的1～2排刚性桩和2～3排过渡段200刚性桩组成，而过渡刚性桩群262中的各个过渡刚性桩均打穿软土层至持力层。另外，刚性桩处理段100中的刚性桩和过渡刚性桩群262中的刚性桩可以采用正方形、矩形或圆形布置，也可采用其他形状布置，本技术实施例对此不作限定。
55.在一些实施例中，请参阅图3，钢筋混凝土过渡板261朝向于过渡刚性桩群262一侧具有连接钢筋263，连接钢筋263锚入于过渡刚性桩内预设长度。通过连接钢筋263可以使得钢筋混凝土过渡板261与过渡刚性桩内刚性连接，进而提高钢筋混凝土过渡板261的稳定性。
56.其中，连接钢筋263应伸入下部的过渡刚性桩群262中一定长度，可伸入3m～5m，下部的过渡刚性桩采用钻孔灌注桩等实心桩时，连接钢筋263应事先预埋；下部过渡刚性桩采用预应力管装等空心桩时，过渡刚性桩桩顶3m～5m范围内浇筑混凝土，并预埋连接钢筋263。
57.在一些实施例中，在堆载预压段300和过渡段200之间设有超载预压搭接层270，超载预压搭接层270设于第一预压层210上方，超载预压搭接层270的一侧延伸至堆载预压段300的第三预压层310上，另一侧延伸至过渡段200的第一预压层210上。堆载预压段300与过渡段200通过搭接一定长度的超载预压搭接层270进行衔接，以协调过渡段200与堆载预压段300的由于上部路基荷载的不同，而引起工后差异沉降。
58.第二方面，本技术实施例还提供了一种道路刚性桩和堆载预压软基处理过渡结构的施工方法，施工方法包括以下步骤：对过渡段200路基的基底施工基底刚性桩过渡层260，让基底刚性桩过渡层260中的刚性桩插入于持力层；在基底刚性桩过渡层260上由下至上依次填筑第一路堤填筑层中的普通路堤填筑层230和轻质路堤结构层220；其中，在刚性桩处理段100至堆载预压段300的延伸方向上，轻质路堤结构层220的填筑厚度逐渐减小，以使轻质路堤结构层220在第一路堤填筑层中的占比值逐渐减小；在轻质路堤结构层220上施工第一预压层210。
59.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例中的特征可以相互结合。
60.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。