一种抬升既有公路路基沉降的方法及其装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310002917.0

申请日:

2013.01.05

公开号:

CN103031792A

公开日:

2013.04.10

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):E01C 3/00申请日:20130105授权公告日:20150902终止日期:20160105|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E01C 3/00申请日:20130105|||公开

IPC分类号:

E01C3/00; E01C3/04

主分类号:

E01C3/00

申请人:

北京航空航天大学

发明人:

杨建伟; 李建猛; 刘金龙; 黄新

地址:

100191 北京市海淀区学院路37号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明提供一种抬升既有公路路基沉降的方法及其装置,在公路路基发生不均匀沉降的区段内,路面与地基接触界面以下一定距离,按设计要求的位置、数量依次向路基中水平插入多个可一维扩张的板状抬升器,通过各抬升器按设计要求的顺序、扩张速率、扩张幅度逐步地竖向扩张,使沉陷的路基抬升恢复至路基设计目标值,然后采用具有足够强度的带有注浆孔的块体材料依次替换各板状抬升器,并注入适量公知的凝胶材料使充满块体材料的间隙以及抬升过程在土中形成的孔隙,实现抬升既有公路路基路面沉降的目的。

权利要求书

权利要求书

本发明提供一种抬升既有公路路基路面沉降的方法及其装置,其特征在于:
在公路发生沉降的区段内,路面与路基接触界面以下一定距离,按设计要求的位置、数量依次向路基中水平插入多个可竖向一维扩张的板状抬升器,通过各抬升器按设计要求的顺序、扩张速率、扩张幅度逐步地竖向扩张,使沉陷的路基抬升恢复至路基设计目标值,然后采用具有足够强度的带有注浆孔的块体材料依次替换各板状抬升器,并注入适量公知的凝胶材料浆体使充满块体材料的间隙以及抬升过程在土中形成的孔隙,实现抬升既有公路路基路面沉降的目的。
根据权利要求1所述的一种可一维竖向扩张的板状抬升器,主要采用三种抬升器方式,分别为A1,A2,A3三种,其特征在于:
第一种机械抬升器A1:机械抬升器A1由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板而成,各节抬升器单元主要由传动螺杆(1)、螺母对(2)、支撑杆对(3)、支撑板(4)、抬升槽板(5)构成;其中传动螺杆(1)是由反向螺杆(6)和正向螺杆(7)组成。反向螺杆(6)上套有螺母对(2)中的反向螺母(8);正向螺杆(7)上套有螺母对(2)中的正向螺母(9);一对反、正向螺母(8)、(9)上铰接若干对支撑杆对(3),支撑杆对(3)的另一端铰接在支撑板(4)上,支撑板(4)外连抬升槽板(5);
第二种液压抬升器A2:液压抬升器A2由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板而成,液压抬升器A2主要分为两种形式,单排液压抬升器和双排液压抬升器,所述的抬升器单元主要由光滑撑杆(a)、套环(b)、支撑杆对(c)、支撑板(d)、抬升槽板(e)、千斤顶(f)、支撑墩(g)、滑槽(h)、连接推板(i)构成;其光滑撑杆(a)是由光滑杆组成,其上套有套环(b);套环(b)固定在支撑墩(g)上,支撑墩(g)置于滑槽(h)中;支撑杆对(c)一端铰接在套环(b)上,支撑杆对(c)的另一端铰接在支撑板(d)上,支撑板(d)外连抬升槽板(e);单排液压抬升器时,千斤顶(f)固定在相邻两非同铰接点的支撑墩(g)中间的底部抬升槽板(e)上,且两端分别与两支撑墩(g)相连;双排液压抬升器时,千斤顶(f)置于两相邻一组非同铰接点的连接推板(i)中间,千斤顶(f)自身固定在底部抬升槽板(e)上,两端与连接板(i)相连;
第三种膨胀抬升器A3:膨胀抬升器A3由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板而成,各节抬升器单元主要由上层抬升槽板(m)、下层抬升槽板(n)、凹槽(p)、供水孔(q)四部分组成上层抬升槽板(m)中预留了供水孔(q),供水孔(q)内部与下层抬升槽板(n)相对的面上有小孔;下层抬升槽板(n)预留凹槽(p),凹槽(p)中存放膨胀材料,同时和上层抬升槽板(m)嵌合。
根据权利要求1或2所述的一种可一维扩张的板状抬升器,其特征在于:抬升器具为端头带封挡装置的夹板状器具。
根据权利要求2中所提的膨胀材料为工业石灰(煅烧温度为800‑1000℃保温10小时,氧化钙含量大于90%)、氧化镁(煅烧温度为1000‑1200℃保温8小时,氧化镁含量大于85%)、硫铝酸钙、石膏、矿渣的一种或多种组合。
本发明提出的一种抬升既有公路路基路面沉降的方法,其特征在于:采用如下步骤进行:
第一步:在道路单侧或两侧路面下依次将各处于收缩状态的抬升器按设计的位置水平植入土层设计深度;
第二步:按设计要求的顺序、扩张速率、扩张幅度依次使各抬升器逐步地竖向扩张挤压土层,直至扩张至设计的扩张幅度后保持适当的时间;
第三步:按设计的顺序依次收起抬升器,并将与抬升器扩张形成的孔洞相同尺寸的块体材料植入该孔洞中,并通过该块体材料中的注浆孔注入公知的凝胶材料浆体并使之填满抬升施工过程中在土体中造成的孔隙。
本发明提出的三种抬升器,其工作原理特征在于:
当采用机械抬升器A1时,旋转传动螺杆(1)带动反向螺母(8)和正向螺母(9)相向运动。驱使铰接在反向螺母(8)和正向螺母(9)上的支撑杆对(3)另一端向外凸起,推动支撑板(4)向外运动,支撑板(4)顶着抬升槽板(5)打开,抬升槽板(5)直接挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度;
当采用液压抬升器A2时,通过千斤顶(f)产生的动力推动支撑墩(g)运动,进而套环(b)驱动铰接其上的支撑杆对(c)运动,支撑杆对(c)另一端向外凸起,推动支撑板(d)向外运动,支撑板(d)顶着抬升槽板(e)打开,抬升槽板(e)直接挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度;
当采用膨胀抬升器A3时,在下层抬升槽板(n)的预制凹槽(p)中填充膨胀材料,同时将上、下层抬升槽板扣合,整体植入土层中;通过上层抬升槽板(m)中预制的供水孔(q)进行供水,使水与膨胀材料接触后产生的膨胀力推动上层抬升槽板(m)缓慢挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度。

说明书

一种抬升既有公路路基沉降的方法及其装置
技术领域
本发明属于道路桥梁建筑工程技术领域,涉及一种抬升既有公路路基沉降的方法及其装置。
背景技术
路基不均匀沉降是路基工程的常见病害之一,在国内外公路中普遍存在,长期以来都没有得到有效解决。路基不均匀沉降必然会引起路面的不平整,主要表现为接缝台阶、桥头或涵洞两端路面沉降、局部路基病害导致的不均匀沉降等。
路基不均匀沉降造成的诸多路面问题危害很大,它制约了公路快速、舒适、安全整体功能的发挥,甚至导致车毁人亡的重大交通事故。同时还增加公路的养护投入,缩短公路的使用寿命,致使国家经济上蒙受损失,造成了社会上不良的影响。因此,解决路基路面不均匀沉降导致的问题十分紧迫和必要。
发明内容
本发明提供一种抬升既有公路路基沉降的方法及其装置,在公路路基发生不均匀沉降的区段内,路面与路基接触界面以下一定距离,按设计要求的位置、数量依次向路基中水平插入多个可一维扩张的板状抬升器(如图2),通过各抬升器按设计要求的顺序、扩张速率、扩张幅度逐步地竖向扩张,使沉陷的路基抬升恢复至路基设计目标值,然后采用具有足够强度的带有注浆孔的块体材料依次替换各板状抬升器,并注入适量公知的凝胶材料使充满块体材料的间隙以及抬升过程在土中形成的孔隙,实现抬升既有公路路基路面沉降的目的。
本发明一种抬升既有公路路基沉降的装置,主要采用三种抬升器方式,分别为A1,A2,A3三种:
第一种:对于机械抬升器A1由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板(10)而成,各节抬升器单元如(图3a)和(图3b)所示,主要由传动螺杆(1)、螺母对(2)、支撑杆对(3)、支撑板(4)、抬升槽板(5)构成。其中传动螺杆(1)是由反向螺杆(6)和正向螺杆(7)组成。反向螺杆(6)上套有螺母对(2)中的反向螺母(8);正向螺杆(7)上套有螺母对(2)中的正向螺母(9);一对反、正向螺母(8)、(9)上各铰接一支撑杆对(3),支撑杆对(3)的另一端铰接在支撑板(4)上,支撑板(4)焊接或螺栓连接抬升槽板(5)。
工作时,外界力使得传动螺杆(1)旋转,带动反向螺母(8)和正向螺母(9)相对于反向螺杆(6)和正向螺杆(7)旋转,进而减小反向螺母(8)和正向螺母(9)之间的距离,支撑杆对(3)的另一端在反向螺母(8)和正向螺母(9)分别驱动下向外凸起,进而通过支撑板(4)推动抬升槽板(5)扩张,实现对路基路面的抬升,恢复路面平整。
多个机械抬升器A1单元组装连接成符合设计长度的抬升器,设计长度依道路宽度或沉陷区域大小确定;抬升器A1中抬升槽板(5)的连接采用分节焊接或共用连续抬升槽板(5)的方式。
第二种:液压抬升器A2由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板(10)而成,各节抬升器单元剖面图(如图4a),液压抬升器A2主要分为两种形式,单排液压抬升器(图4b)和双排液压抬升器(图4c),所述的抬升器单元主要由光滑撑杆(a)、套环(b)、支撑杆对(c)、支撑板(d)、抬升槽板(e)、千斤顶(f)、支撑墩(g)、滑槽(h)、连接推板(i)构成;其光滑撑杆(a)是由光滑杆组成,其上套有套环(b);套环(b)固定在支撑墩(g)上,支撑墩(g)置于滑槽(h)中;支撑杆对(c)一端铰接在套环(b)上,支撑杆对(c)的另一端铰接在支撑板(d)上,支撑板(d)外连抬升槽板(e);单排液压抬升器时,千斤顶(f)固定在相邻两非同铰接点的支撑墩(g)中间的底部抬升槽板(e)上,且两端分别与两支撑墩(g)相连。双排液压抬升器时,千斤顶(f)置于两相邻一组非同铰接点的连接推板(i)中间,千斤顶(f)自身固定在底部抬升槽板(e)上,两端与连接板(i)相连。
当液压抬升器A2处于收缩状态时,整个抬升器单元封闭在两抬升槽板(e)之间,非铰接在同一套环(b)上的两相邻支撑墩(g)与千斤顶(f)首尾相接,支撑墩(g)安置在滑槽(h)中,可沿着滑槽滑动;开始工作时,多个千斤顶同时进油工作,支撑墩(g)受到千斤顶(f)的推力运动,支撑墩(g)上的套环(b)沿光滑撑杆(a)相对运动,同时带动铰接在其上的支撑杆对(c)相对运动,使支撑杆对的另一端向外扩张,通过推动支撑板(d)推动抬升槽板(e)展开,实现对路基路面的抬升,恢复路面平整。
多个液压抬升器A2单元组装连接成符合设计长度的抬升器,设计长度依道路宽度或沉陷区域大小确定;液压抬升器A2中抬升槽板(e)的连接采用分节焊接或共用连续抬升槽板(e)的方式。
第三种:对于抬升器A3由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板(10)而成,各节抬升器单元(如图5a和图5b)所示,主要由上层抬升槽板(m)、下层抬升槽板(n)、凹槽(p)、供水孔(q)四部分组成上层抬升槽板(m)中预留了供水孔(q),供水孔(q)内部与下层抬升槽板(n)相对的面上有小孔;下层抬升槽板(n)预留凹槽(p),凹槽(p)中存放膨胀材料,同时和上层抬升槽板(m)嵌合;凹槽(p)和供水孔(q)的个数可以为一个(图5a)或多个(图5b)。
将凹槽(p)中压入膨胀材料,同时将上层抬升槽板(m)与下层抬升槽板(n)扣合,整体植入土层中;通过上层抬升槽板(m)中预制的供水孔(q)进行供水,使水与膨胀材料接触后产生的膨胀力推动上层抬升槽板(m)缓慢挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度。
多个膨胀抬升器A3单元组装连接成符合设计长度的抬升器,设计长度依道路宽度或沉陷区域大小确定,连接方式可采用焊接、螺栓连接等公知方法,也可以采用直接加工成满足设计长度的抬升器的方式。
膨胀材料采用公知的煅烧氧化钙、煅烧氧化镁、硫铝酸钙、石膏、矿渣的材料一种或多种配制而成,各成分含量根据所需提供的膨胀量确定。
本发明一种抬升既有公路路基沉降的方法,具体方法如下:
第一步:在既有公路路基沉降的区段,选择适当部位将收缩状态下的抬升器水平打入适当深度(如图1)。所用的打入方式采用先排土成孔再打入的公知方式,排土方式采用公知的螺旋排土成孔法等;打入抬升器的方式采用公知方法如静压、锤击、冲击等直接打入法,要求在路基中预打的孔径略小于各种抬升器的尺寸。
第二步:当采用机械抬升器A1时,旋转传动螺杆(1)带动反向螺母(8)和正向螺母(9)相向运动。驱使铰接在反向螺母(8)和正向螺母(9)上的支撑杆对(3)另一端向外凸起,推动支撑板(4)向外运动,支撑板(4)顶着抬升槽板(5)打开,抬升槽板(5)直接挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度;当采用液压抬升器A2时,通过千斤顶(f)产生的动力推动支撑墩(g)运动,进而套环(b)驱动铰接其上的支撑杆对(c)运动,支撑杆对(c)另一端向外凸起,推动支撑板(d)向外运动,支撑板(d)顶着抬升槽板(e)打开,抬升槽板(e)直接挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度;当采用膨胀抬升器A3时,在下层抬升槽板(n)的预制凹槽(p)中填充膨胀材料,同时将上、下层抬升槽板扣合,整体植入土层中;通过上层抬升槽板(m)中预制的供水孔(q)进行供水,使水与膨胀材料接触后产生的膨胀力推动上层抬升槽板(m)缓慢挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度。
第三步:当抬升器A抬升到最大升起高度时,若还不足以恢复路面沉陷值,则从第一个抬升器开始依次间隔收缩抬升器以降低抬升器高度,然后在其底部填充预制块料并再次抬升,进一步提高抬升高度,同理依次在其余抬升器底部填充预制块料。
第四步:最终恢复路面沉陷之后,依次间隔取出抬升器,并用块料填充,再取出下一抬升器具;最终完成所有抬升器的替换后,利用块料中预制的孔向向块料中的间隙中注入凝胶材料浆体完成施工。
本发明的优点和效果在于:
本发明提出的一种抬升既有公路路基沉降的方法及其装置,在抬升路基过程中实现了对土体进一步密实,降低了路基沉陷恢复后再次沉陷的可能;治理过程是从路基侧面进行施工,施工期间不需要封闭道路,不影响公路正常通行;对于抬升设备,初始体积小,入土容易,抬升高度大,效果好,施工快速,效率高。
附图说明
图1      本发明治理路基沉陷的打孔施工工艺示意图;
图2      带端头挡板的闭合状态下抬升器示意图;
图3a     A1机械抬升器单元剖面示意图;
图3b     带端头挡板的A1机械抬升器单元示意图;
图4a     A2单排液压抬升器单元剖面示意图;
图4b     A2单排液压抬升器单元示意图;
图4c     A2双排液压抬升器示单元意图;
图5a     单槽A3膨胀抬升器单元示意图;
图5b     双槽A3膨胀抬升器单元示意图。
图中:
A1         机械抬升器          A2         液压抬升器          A3       膨胀抬升器
1           传动螺杆            2             螺母对           3         支撑杆对         4         支撑板
5           抬升槽板            6           反向螺杆           7           向螺杆         8       反向螺母
9             向螺母           10           端头挡板
a           光滑撑杆            b               套环           c        支撑杆对          d         支撑板
e           抬升槽板            f             千斤顶           g          支撑墩          h           滑槽
i           连接推板            m       上层抬升槽板           n    下层抬升槽板
p               凹槽            q             供水孔           r           地基           s           路基
t1    收缩抬升器位置           t2   打开后抬升器位置           u           路面
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种治理既有公路桥头跳车的方法及其装置的具体实施进行详细说明。
本发明提供的机械抬升器A1由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板(10)而成,各节抬升器单元(如图3a)和(图3b)所示,所述的抬升器单元主要包括传动螺杆(1)、螺母对(2)、支撑杆对(3)、支撑板(4)、抬升槽板(5)。所述的传动螺杆(1)分为反向螺杆(6)和正向螺杆(7)两部分,所述的螺母对(2)包括反向螺母(8)和正向螺母(9),并且所述的反向螺母(8)和正向螺母(9)分别装配在反向螺杆(6)和正向螺杆(7)上。在所述的反向螺母(8)上铰接有两个支撑杆,在所述的正向螺母(7)上铰接有两个支撑杆,正反螺母上铰接的同侧两个支撑杆组成一对支撑杆对(3),每对支撑杆对(3)的另一端铰接在支撑板(4)上的相同位置,所述的支撑板(4)与抬升槽板(5)之间直接焊接、螺栓固定连接或铰接。所述的抬升槽板(5)为槽型结构,当抬升器单元处于收缩状态时,上下相邻抬升槽板(5)闭合,防止土体进入机械内部。
在收缩状态下,所述的反向螺母(8)和正向螺母(9)之间的距离相对较远,当需要抬升时,外界力使得传动螺杆(1)旋转,带动反向螺母(8)和正向螺母(9)相对于反向螺杆(6)和正向螺杆(7)旋转,进而反向螺母(8)和正向螺母(9)之间的距离变小,反向螺母(8)和正向螺母(9)分别驱动其上铰接的支撑杆对(3)的另一端向外凸起,进而通过支撑板(4)推动抬升槽板(5)扩张,实现对路基路面的抬升,恢复路面平整。
多个机械抬升器A1单元组装连接成符合设计长度的抬升器,设计长度依道路宽度或沉陷区域大小确定;抬升器A1中抬升槽板(5)的连接采用分节焊接或共用连续抬升槽板(5)的方式。
本发明提供的液压抬升器A2由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板(10)而成,各节抬升器单元如(图4a)、(图4b)和(图4c)所示,所述的抬升器单元主要由光滑撑杆(a)、套环(b)、支撑杆对(c)、支撑板(d)、抬升槽板(e)、千斤顶(f)、支撑墩(g)、滑槽(h)、连接推板(i)构成。所述的光滑撑杆(a)是由光滑的金属杆组成,其上套有套环(b);所述的套环(b)内嵌有滚动钢珠,可沿光滑撑杆(a)滑动,套环(b)焊接在支撑墩(g)上;所述的支撑墩(g)置于滑槽(h)中,并且所述的滑槽(h)底部有嵌入滚动钢珠,可实现支撑墩(g)的自由滑动;所述的支撑杆对(c)一端铰接在套环(b)上,另一端铰接在支撑板(d)上;所述的支撑板(d)外连抬升槽板(e)。
当采用单排液压抬升器时(图4b),铰接于同一支撑板(d)上的支撑杆对(c)、与支撑杆对(c)相连的两套环(b)以及与套环(b)相连的支撑墩(g)为一组,千斤顶(f)固定在相邻一组的两支撑墩(g)中间的底部抬升槽板(e)上,且两端分别与两支撑墩(g)相连。当采用双排液压抬升器时(图4c),处于同一排的铰接于同一排的两个支撑板(d)上的两对支撑杆对(c),与支撑杆对(c)相连的套环(b)以及与套环(b)相连的支撑墩(g)共同组成一组;同一排的相邻支撑墩(g)通过连接推板(i)相连;千斤顶(f)置于两相邻一组中间,千斤顶(f)自身固定在底部抬升槽板(e)上,两端与连接板(i)相连。
当液压抬升器A2处于收缩状态时,整个抬升器单元封闭在两抬升槽板(e)之间,非铰接在同一套环(b)上的两相邻支撑墩(g)与千斤顶(f)首尾相接,支撑墩(g)安置在滑槽(h)中;开始工作时,多个千斤顶同时进油工作,支撑墩(g)受到千斤顶(f)的推力运动,支撑墩(g)上的套环(b)沿光滑撑杆(a)相对运动,同时带动铰接在其上的支撑杆对(c)相对运动,使支撑杆对的另一端向外扩张,通过推动支撑板(d)抬升槽板(e)展开,实现对路基路面的抬升,恢复路面平整。
多个液压抬升器A2单元组装连接成符合设计长度的抬升器,设计长度依道路宽度或沉陷区域大小确定;液压抬升器A2中抬升槽板(e)的连接采用分节焊接或共用连续抬升槽板(e)的方式。
本发明提供的膨胀抬升器A3由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板(10)而成,各节抬升器单元如图5a和图5b所示,所述的抬升器单元主要由上层抬升槽板(m)、下层抬升槽板(n)、凹槽(p)、供水孔(q)四部分组成;上层抬升槽板(m)中预留了供水孔(q),供水孔(q)内部与下层抬升槽板(n)相对的面上有小孔;下层抬升槽板(n)预留凹槽(p),凹槽(p)中存放膨胀材料,同时和上层抬升槽板(m)嵌合。凹槽(p)和供水孔(q)的个数可以为一个或多个。
将凹槽(p)中压入膨胀材料,同时将上层抬升槽板(m)与下层抬升槽板(n)扣合,整体植入土层中;通过上层抬升槽板(m)中预制的供水孔(q)进行供水,使水与膨胀材料接触后产生的膨胀力推动上层抬升槽板(m)缓慢挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度。
膨胀抬升器A3中各单元抬升槽板的连接可采用焊接、螺栓连接等公知方法,也可以采用连通多个抬升器单元的共用连续抬升槽板的方式。
膨胀材料采用公知的煅烧氧化钙、煅烧氧化镁、硫铝酸钙、石膏、矿渣的材料一种或多种配制而成,各成分含量根据所需提供的膨胀量确定。
本发明一种抬升既有公路路基沉降的方法,可采用如下具体步骤实现:
(1)在既有公路路基沉降的区段,选择适当部位选用三种抬升器A1、A2、A3中的任意一种或多种组合水平打入适当深度(如图1),抬升器为端头带封挡装置的夹板状器具(如图2),将抬升器按一定间隔通过静压、锤击、冲击等公知方法分别打在沉陷路基中。所述的打孔在发生沉降的区段内道路单侧或两侧路面与路基接触界面界面以下一定距离,水平方式向道路内打,打入深度视沉陷路基宽度确定。所述孔的宽度和间隔宜根据承载路面的实际重量确定。打孔方式采用公知的排土打孔法且要求在路基中预打的孔径略小于各种抬升器的尺寸。
(2)抬升器A1或A2或A3依据路基沉陷的不同,选用不同的组合,采用不同的排列方式,对于整体沉陷的,采用水平相邻排列,梯度变化的扩张速率抬升路基;对于局部不均匀沉陷的,采用水平相邻排列,但采用周边扩张速率慢,中间扩张速率快的方式抬升,恢复路面平整;对于路面局部塌陷的修复,将某适当长度和宽度的抬升器单元,单独或若干相连或水平排列方式植入到塌陷部位,控制抬升速率,缓慢抬升沉陷路基,直到路面恢复平整或略微高出原有路面高度;抬升过高处,采用碾压恢复的方式恢复路面平整。按一定间隔排列的抬升器抬升的高度依据路面沉陷设定。
(3)当抬升器A1或A2或A3抬升到最大升起高度时,若还不足以恢复路面沉陷值,则从第一个抬升器开始依次间隔收缩抬升器以降低抬升器高度,然后在其底部填充预制块料并重新恢复抬升高度,同理依次在其余抬升器底部填充预制块料。块料采用提前预制的方式,利用公知材料制备成的块料,块料中预制孔洞,块料的形状依据具体施工需求选择。
(4)最终恢复路面沉陷之后,依次间隔取出抬升器,并用块料填充,再取出下一抬升器具;最终完成所有抬升器的替换后,利用块料中预制的孔向向块料中的间隙中注入凝胶材料浆体完成施工。
具体实施例1:
某桥头跳车治理工程,根据勘察报告知:道路路基土层为粘性土,路面(u)结构总厚度60cm,路基高度5m,道路两侧空旷,便于施工,整个路基结构压实度较好,桥头处存在整幅路面沉降最大沉降为31mm,沉陷程度与距桥头距离成反比,路面宽30m
(1)采用道路两侧同时施工的方式,在路桥结合部路面沉降的区段,距路面结构底层以下50cm左右水平植入带端头挡板(10)的机械抬升器A1(如图3a和图3b)。采用小钻头螺旋机械排土打孔法在道路两侧路面水平方向向道路内打孔,孔径为宽15cm,高10cm,设计打孔长度为道路半宽15m,利用静压的方式,将机械抬升器A1通过打好的孔压入路基之中,
收缩状态下组装好的机械抬升器A1长15m,宽20cm,总高12cm;抬升器A1的支撑杆(3)与水平方向夹角为45°长度为7cm,抬升槽板厚1cm,每一支撑杆对间隔20cm布置;抬升器完全打开后,总高为16cm,支撑杆与水平方向夹角呈90°;抬升槽板(5)的连接采用单元焊接拼装的形式;抬升器按50cm间隔布置3组分别打在沉陷路面(u)底部以下50cm位置,各抬升器最终抬升的总高度,与距路桥结合部的距离成反比关系,依次为34mm、17mm、8mm。最终抬升高出原路面约3mm左右。
(2)对于打入路基的所有抬升器,利用上海某公司生产的扭矩力提供机提供抬升器的扭矩力,转机速度可调,每次抬升器提升按8mm、4mm、2mm进行,同时抬升,抬升后,保持抬升高度,隔天重复上述方式进行施工;重复上述步骤,直至路面沉陷恢复,且最终高出原路面3mm左右。
(3)路面抬升恢复后,首先将中间抬升器抽出,随后将板状带孔轻质块料填入抬升形成的孔中,利用注浆机械向轻质料块中的预制孔注入稀水泥净浆,泥浆为水灰比0.6,保证板状带孔轻质块料孔隙填充完毕并且各块料之间以及与土体之间形成紧密结合。抽出其余各抬升器A1,1天后,利用山东某企业生产的压路机械进行路面碾压,以达到与桥面相平,并同时利用边坡防护技术进行修复路基,完成整个沉陷路基的抬升工作。
具体实施例2:
某道路整修工程,根据勘察报告知:工程场地为土层为砂性土,路面结构总厚度40cm,路基高度4m,道路沿河床修建,道路两侧施工条件充足,路基密实度欠佳,路基最大沉降为50mm,路面沉降形式为半幅路沉陷。路面宽20m
(1)采用道路沉陷路段进行半幅施工的方式,在路面沉降的区段,距路面结构底层以下1m左右打入单排液压抬升器A2(如图4a和图4b)焊接有端头挡板(10)。采用霸州市某公司生产的螺旋钻土机进行排土法在道路两侧路面水平向向道路内打孔,设计打孔长度为道路半宽10m,孔型宽25cm,高15cm,成孔略小于抬升器大小。
收缩状态下液压抬升器A2长10m,宽30cm,总高20cm,抬升槽板厚1cm,要求略大于路基中预打的孔径;支撑墩(g)高度为10cm;抬升器A2的支撑杆(c)与水平方向夹角为30,长度为8cm,每一支撑杆对间隔30cm布置;抬升器完全打开后,最终高度28cm,支撑杆(c)与水平方向夹角呈90°;抬升槽板的连接采用公用连续抬升槽板(e)的形式;利用锤击方式,打入到前面预打的孔中,抬升器按30cm间隔布置组分别打在沉陷路基以下1m位置,各抬升器最终抬升的总高度,以恢复沉陷路面平整为准。
(2)对于打入路基的所有抬升器,利用液压千斤顶(f)提供动力,以1mm/min的速率抬升15mm后,保持抬升高度,隔天重复上述方式进行施工,直至路面沉陷恢复,且高出原路面4mm左右。
(3)路面抬升恢复后,首先将中间抬升器抽出,随后将板状带孔轻质块料填入抬升形成的孔中,利用北京某公司生产的注浆机械向轻质料块中的预制孔注入稀水泥净浆,泥浆为水灰比0.5,保证板状带孔轻质块料孔隙填充完毕并且各块料之间以及与土体之间形成紧密结合。抽出其余各抬升器A2,2天后,利用压路机械进行路面碾压,以达到与桥面相平,并同时利用边坡防护技术进行修复路基,完成整个沉陷路基的抬升工作。
具体实施例3:
某道路综合治理工程,根据勘察报告知:工程场地为土层为砂性粘土,路面结构总厚度50cm,路基高度4.5m,路面沉降形式为不均匀部分沉陷,沉降区为直径8m的不规则区域,路面最大沉降为50mm,路面宽50m。
(1)在沉降区道路单侧施工的方式,采用小钻头螺旋机械排土打孔法在路面(u)底部以下50cm处水平方向向道路内打孔,孔径为宽35cm,高15cm;在膨胀抬升器A3的凹槽(p)中压入膨胀材料,同时将上层抬升槽板(m)与下层抬升槽板(n)扣合,此处采用双槽膨胀抬升器A3(如图5b),在路面沉降的区段,距路面结构底层以下50cm左右将膨胀抬升器A3(如图5b)端头螺栓方式连接有端头挡板(10),
收缩状态下膨胀抬升器A3长8m,宽40cm,总高20cm,上、下层抬升槽板(m)、(n)厚度为1cm,采用公用连续上、下层抬升槽板(m)、(n)的形式;凹槽(p)总深度度18cm,宽17cm,其中9cm高填充膨胀材料;膨胀材料完全膨胀后,膨胀抬升器A3最终高度达到29cm;。
(2)通过膨胀抬升器A3的上层抬升槽板(m)中供水孔(q)进行供水,供水孔径为宽13cm,高3cm方孔,水与膨胀材料接触后产生的膨胀力推动上层抬升槽板(m)缓慢挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度。利用高压水枪向供水孔(q)供水,每个孔的供水量达到30ml后停止供水,由于机械压力作用,预留在供水孔(q)中的小孔被膨胀材料堵死,因此利用充气加压方式,将孔中均匀分布的水通过预留的在供水孔(q)下表面的孔压入膨胀材料中;采用隔天供水方式,重复上述过程,使其膨胀抬升路基,最终高出原路面4mm左右。
(3)路面抬升恢复后,首先将膨胀抬升器A3中的膨胀材料利用打孔钻头挖出,钻头直径控制在2cm,降低膨胀抬升器A3的高度,从而将抬升器抽出;随后将板状带孔轻质块料填入抬升形成的孔中,利用液压注浆机械向轻质料块中的预制孔注入稀水泥净浆,泥浆为水灰比0.5,保证板状带孔轻质块料孔隙填充完毕并且各块料之间以及与土体之间形成紧密结合。2天后,利用压路机械进行路面碾压,以达到与桥面相平,并同时利用的边坡防护技术进行修复路基,完成整个沉陷路基的抬升工作。
膨胀抬升器A3中所用膨胀材料组成成分质量百分比为:工业石灰(煅烧温度为800‑1000℃保温10小时,氧化钙含量大于90%)20%,氧化镁(煅烧温度为1000‑1200℃保温8小时,氧化镁含量大于85%)30%,硫铝酸钙30%,石膏10%,矿渣10%;
具体实施例4:
某道路综合治理工程,根据勘察报告知:工程场地为土层为砂性粘土,路面结构总厚度50cm,路基高度6m,由于各种路基病害导致路面呈不均匀沉降,局部差别大,最大沉降为80mm,路面宽50m,且道路两侧空旷。
(1)在最大沉降80mm区(约2m宽,5m长区域)采用A2、A3两种抬升机械配合使用实现路面沉陷恢复。采用水平排土打孔方式,采用江苏某公司生产的螺旋排土打孔机械在沉降最大处路面(u)底部正下方70cm处向道路内打孔,孔径为宽15cm,高24cm,成孔后压入一个单槽膨胀抬升器A3(图5a),与单槽膨胀抬升器A3两侧水平间隔30cm处、90cm处和150cm各利用排土成孔后压入一双排液压抬升器A2(图4c)。
收缩状态下单槽膨胀抬升器A3(图5a)长5m,宽20cm,总高26cm,上、下层抬升槽板(m)、(n)厚度为2cm,采用共用连续上下、层抬升槽板(m)、(n)的形式;凹槽(p)总深度度22cm,宽14cm,其中11cm高填充膨胀材料;膨胀材料完全膨胀后,膨胀抬升器A3完全打开的最终高度达到37cm。收缩状态下双排液压抬升器A2(图4c)长6m,宽20cm,总高26cm,支撑墩(g)高度为12cm,抬升槽板(e)厚2cm,抬升槽板(e)采用单元焊接的形式;抬升器A2的支撑杆(c)与水平方向初始夹角为45°,长度为,10cm,每一支撑杆对间隔50cm布置;抬升器完全打开后,最终高度36cm,支撑杆夹角与水平方向呈90°。
(2)对于打入路基的单元双排液压抬升器A2(图4c),利用液压千斤顶(f)提供动力,以1mm/min的速率抬升15mm后,保持抬升高度,隔天重复上述方式进行施工,直至路面沉陷恢复,且高出原路面4mm左右;对于单槽膨胀抬升器A3(图5a),通过单槽膨胀抬升器A3(图5a)的上层抬升槽板(m)中预制的孔进行供水,使水与膨胀材料接触后产生的膨胀力推动上层抬升槽板(m)缓慢挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度;抬升过程中,保证每次的抬升量呈中间高,两边低趋势,分别为中间抬升15mm,两次各抬升10mm、5mm、2mm,间隔一天后重复上述步骤,最终使其膨胀抬升路基,最终高出原路面2mm左右。
(3)路面抬升恢复后,首先将中间的单槽膨胀抬升器A3抽出,随后将板状带孔轻质块料填入抬升形成的孔中,利用液压注浆机械向轻质料块中的预制孔注入稀水泥净浆,泥浆为水灰比0.7,保证板状带孔轻质块料孔隙填充完毕并且各块料之间以及与土体之间形成紧密结合。抽出其余各双排液压抬升器A2,2天后,利用徐州某集团生产的压路机械进行路面碾压,以达到与桥面相平,并同时利用植草护坡的边坡防护技术进行路基侧面修复,完成整个路基的治理工作。
单槽膨胀抬升器A3中所用膨胀材料组成成分质量百分比为:工业石灰(煅烧温度为800‑1000℃保温10小时,氧化钙含量大于90%)50%,氧化镁(煅烧温度为1000‑1200℃保温8小时,氧化镁含量大于85%)20%,硫铝酸钙30%。

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1、10申请公布号CN103031792A43申请公布日20130410CN103031792ACN103031792A21申请号201310002917022申请日20130105E01C3/00200601E01C3/0420060171申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号72发明人杨建伟李建猛刘金龙黄新54发明名称一种抬升既有公路路基沉降的方法及其装置57摘要本发明提供一种抬升既有公路路基沉降的方法及其装置,在公路路基发生不均匀沉降的区段内,路面与地基接触界面以下一定距离,按设计要求的位置、数量依次向路基中水平插入多个可一维扩张的板状抬升器,通过各抬升器按设计要求的。

2、顺序、扩张速率、扩张幅度逐步地竖向扩张,使沉陷的路基抬升恢复至路基设计目标值,然后采用具有足够强度的带有注浆孔的块体材料依次替换各板状抬升器,并注入适量公知的凝胶材料使充满块体材料的间隙以及抬升过程在土中形成的孔隙,实现抬升既有公路路基路面沉降的目的。51INTCL权利要求书2页说明书8页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书8页附图5页1/2页21本发明提供一种抬升既有公路路基路面沉降的方法及其装置,其特征在于在公路发生沉降的区段内,路面与路基接触界面以下一定距离,按设计要求的位置、数量依次向路基中水平插入多个可竖向一维扩张的板状抬升器,通过各抬升器按设。

3、计要求的顺序、扩张速率、扩张幅度逐步地竖向扩张,使沉陷的路基抬升恢复至路基设计目标值,然后采用具有足够强度的带有注浆孔的块体材料依次替换各板状抬升器,并注入适量公知的凝胶材料浆体使充满块体材料的间隙以及抬升过程在土中形成的孔隙,实现抬升既有公路路基路面沉降的目的。2根据权利要求1所述的一种可一维竖向扩张的板状抬升器,主要采用三种抬升器方式,分别为A1,A2,A3三种,其特征在于第一种机械抬升器A1机械抬升器A1由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板而成,各节抬升器单元主要由传动螺杆(1)、螺母对(2)、支撑杆对(3)、支撑板(4)、抬升槽板(5)构成;其中传动螺杆(1)是由。

4、反向螺杆(6)和正向螺杆(7)组成。反向螺杆(6)上套有螺母对(2)中的反向螺母(8);正向螺杆(7)上套有螺母对(2)中的正向螺母(9);一对反、正向螺母(8)、(9)上铰接若干对支撑杆对(3),支撑杆对(3)的另一端铰接在支撑板(4)上,支撑板(4)外连抬升槽板(5);第二种液压抬升器A2液压抬升器A2由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板而成,液压抬升器A2主要分为两种形式,单排液压抬升器和双排液压抬升器,所述的抬升器单元主要由光滑撑杆(A)、套环(B)、支撑杆对(C)、支撑板(D)、抬升槽板(E)、千斤顶(F)、支撑墩(G)、滑槽(H)、连接推板(I)构成;其光滑撑。

5、杆(A)是由光滑杆组成,其上套有套环(B);套环(B)固定在支撑墩(G)上,支撑墩(G)置于滑槽(H)中;支撑杆对(C)一端铰接在套环(B)上,支撑杆对(C)的另一端铰接在支撑板(D)上,支撑板(D)外连抬升槽板(E);单排液压抬升器时,千斤顶(F)固定在相邻两非同铰接点的支撑墩(G)中间的底部抬升槽板(E)上,且两端分别与两支撑墩(G)相连;双排液压抬升器时,千斤顶(F)置于两相邻一组非同铰接点的连接推板(I)中间,千斤顶(F)自身固定在底部抬升槽板(E)上,两端与连接板(I)相连;第三种膨胀抬升器A3膨胀抬升器A3由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板而成,各节抬升器单。

6、元主要由上层抬升槽板(M)、下层抬升槽板(N)、凹槽(P)、供水孔(Q)四部分组成上层抬升槽板(M)中预留了供水孔(Q),供水孔(Q)内部与下层抬升槽板(N)相对的面上有小孔;下层抬升槽板(N)预留凹槽(P),凹槽(P)中存放膨胀材料,同时和上层抬升槽板(M)嵌合。3根据权利要求1或2所述的一种可一维扩张的板状抬升器,其特征在于抬升器具为端头带封挡装置的夹板状器具。4根据权利要求2中所提的膨胀材料为工业石灰(煅烧温度为8001000保温10小时,氧化钙含量大于90)、氧化镁(煅烧温度为10001200保温8小时,氧化镁含量大于85)、硫铝酸钙、石膏、矿渣的一种或多种组合。5本发明提出的一种抬升。

7、既有公路路基路面沉降的方法,其特征在于采用如下步骤进行第一步在道路单侧或两侧路面下依次将各处于收缩状态的抬升器按设计的位置水平植入土层设计深度;权利要求书CN103031792A2/2页3第二步按设计要求的顺序、扩张速率、扩张幅度依次使各抬升器逐步地竖向扩张挤压土层,直至扩张至设计的扩张幅度后保持适当的时间;第三步按设计的顺序依次收起抬升器,并将与抬升器扩张形成的孔洞相同尺寸的块体材料植入该孔洞中,并通过该块体材料中的注浆孔注入公知的凝胶材料浆体并使之填满抬升施工过程中在土体中造成的孔隙。6本发明提出的三种抬升器,其工作原理特征在于当采用机械抬升器A1时,旋转传动螺杆(1)带动反向螺母(8)和。

8、正向螺母(9)相向运动。驱使铰接在反向螺母(8)和正向螺母(9)上的支撑杆对(3)另一端向外凸起,推动支撑板(4)向外运动,支撑板(4)顶着抬升槽板(5)打开,抬升槽板(5)直接挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度;当采用液压抬升器A2时,通过千斤顶(F)产生的动力推动支撑墩(G)运动,进而套环(B)驱动铰接其上的支撑杆对(C)运动,支撑杆对(C)另一端向外凸起,推动支撑板(D)向外运动,支撑板(D)顶着抬升槽板(E)打开,抬升槽板(E)直接挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度;当采用膨胀抬升器A3时,在下层抬升槽板(N)的预制凹槽(P)中填充膨胀材料,同时将上、下层抬升槽板扣合,整体植入土层。

9、中;通过上层抬升槽板(M)中预制的供水孔(Q)进行供水,使水与膨胀材料接触后产生的膨胀力推动上层抬升槽板(M)缓慢挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度。权利要求书CN103031792A1/8页4一种抬升既有公路路基沉降的方法及其装置技术领域0001本发明属于道路桥梁建筑工程技术领域,涉及一种抬升既有公路路基沉降的方法及其装置。背景技术0002路基不均匀沉降是路基工程的常见病害之一,在国内外公路中普遍存在,长期以来都没有得到有效解决。路基不均匀沉降必然会引起路面的不平整,主要表现为接缝台阶、桥头或涵洞两端路面沉降、局部路基病害导致的不均匀沉降等。0003路基不均匀沉降造成的诸多路面问题危害很大。

10、,它制约了公路快速、舒适、安全整体功能的发挥,甚至导致车毁人亡的重大交通事故。同时还增加公路的养护投入,缩短公路的使用寿命,致使国家经济上蒙受损失,造成了社会上不良的影响。因此,解决路基路面不均匀沉降导致的问题十分紧迫和必要。发明内容0004本发明提供一种抬升既有公路路基沉降的方法及其装置,在公路路基发生不均匀沉降的区段内,路面与路基接触界面以下一定距离,按设计要求的位置、数量依次向路基中水平插入多个可一维扩张的板状抬升器(如图2),通过各抬升器按设计要求的顺序、扩张速率、扩张幅度逐步地竖向扩张,使沉陷的路基抬升恢复至路基设计目标值,然后采用具有足够强度的带有注浆孔的块体材料依次替换各板状抬升。

11、器,并注入适量公知的凝胶材料使充满块体材料的间隙以及抬升过程在土中形成的孔隙,实现抬升既有公路路基路面沉降的目的。0005本发明一种抬升既有公路路基沉降的装置,主要采用三种抬升器方式,分别为A1,A2,A3三种0006第一种对于机械抬升器A1由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板(10)而成,各节抬升器单元如(图3A)和(图3B)所示,主要由传动螺杆(1)、螺母对(2)、支撑杆对(3)、支撑板(4)、抬升槽板(5)构成。其中传动螺杆(1)是由反向螺杆(6)和正向螺杆(7)组成。反向螺杆(6)上套有螺母对(2)中的反向螺母(8);正向螺杆(7)上套有螺母对(2)中的正向螺母(。

12、9);一对反、正向螺母(8)、(9)上各铰接一支撑杆对(3),支撑杆对(3)的另一端铰接在支撑板(4)上,支撑板(4)焊接或螺栓连接抬升槽板(5)。0007工作时,外界力使得传动螺杆(1)旋转,带动反向螺母(8)和正向螺母(9)相对于反向螺杆(6)和正向螺杆(7)旋转,进而减小反向螺母(8)和正向螺母(9)之间的距离,支撑杆对(3)的另一端在反向螺母(8)和正向螺母(9)分别驱动下向外凸起,进而通过支撑板(4)推动抬升槽板(5)扩张,实现对路基路面的抬升,恢复路面平整。0008多个机械抬升器A1单元组装连接成符合设计长度的抬升器,设计长度依道路宽度或沉陷区域大小确定;抬升器A1中抬升槽板(5)。

13、的连接采用分节焊接或共用连续抬升槽板(5)的方式。说明书CN103031792A2/8页50009第二种液压抬升器A2由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板(10)而成,各节抬升器单元剖面图(如图4A),液压抬升器A2主要分为两种形式,单排液压抬升器(图4B)和双排液压抬升器(图4C),所述的抬升器单元主要由光滑撑杆(A)、套环(B)、支撑杆对(C)、支撑板(D)、抬升槽板(E)、千斤顶(F)、支撑墩(G)、滑槽(H)、连接推板(I)构成;其光滑撑杆(A)是由光滑杆组成,其上套有套环(B);套环(B)固定在支撑墩(G)上,支撑墩(G)置于滑槽(H)中;支撑杆对(C)一端铰接。

14、在套环(B)上,支撑杆对(C)的另一端铰接在支撑板(D)上,支撑板(D)外连抬升槽板(E);单排液压抬升器时,千斤顶(F)固定在相邻两非同铰接点的支撑墩(G)中间的底部抬升槽板(E)上,且两端分别与两支撑墩(G)相连。双排液压抬升器时,千斤顶(F)置于两相邻一组非同铰接点的连接推板(I)中间,千斤顶(F)自身固定在底部抬升槽板(E)上,两端与连接板(I)相连。0010当液压抬升器A2处于收缩状态时,整个抬升器单元封闭在两抬升槽板(E)之间,非铰接在同一套环(B)上的两相邻支撑墩(G)与千斤顶(F)首尾相接,支撑墩(G)安置在滑槽(H)中,可沿着滑槽滑动;开始工作时,多个千斤顶同时进油工作,支撑。

15、墩(G)受到千斤顶(F)的推力运动,支撑墩(G)上的套环(B)沿光滑撑杆(A)相对运动,同时带动铰接在其上的支撑杆对(C)相对运动,使支撑杆对的另一端向外扩张,通过推动支撑板(D)推动抬升槽板(E)展开,实现对路基路面的抬升,恢复路面平整。0011多个液压抬升器A2单元组装连接成符合设计长度的抬升器,设计长度依道路宽度或沉陷区域大小确定;液压抬升器A2中抬升槽板(E)的连接采用分节焊接或共用连续抬升槽板(E)的方式。0012第三种对于抬升器A3由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板(10)而成,各节抬升器单元(如图5A和图5B)所示,主要由上层抬升槽板(M)、下层抬升槽板(。

16、N)、凹槽(P)、供水孔(Q)四部分组成上层抬升槽板(M)中预留了供水孔(Q),供水孔(Q)内部与下层抬升槽板(N)相对的面上有小孔;下层抬升槽板(N)预留凹槽(P),凹槽(P)中存放膨胀材料,同时和上层抬升槽板(M)嵌合;凹槽(P)和供水孔(Q)的个数可以为一个(图5A)或多个(图5B)。0013将凹槽(P)中压入膨胀材料,同时将上层抬升槽板(M)与下层抬升槽板(N)扣合,整体植入土层中;通过上层抬升槽板(M)中预制的供水孔(Q)进行供水,使水与膨胀材料接触后产生的膨胀力推动上层抬升槽板(M)缓慢挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度。0014多个膨胀抬升器A3单元组装连接成符合设计长度的抬升。

17、器,设计长度依道路宽度或沉陷区域大小确定,连接方式可采用焊接、螺栓连接等公知方法,也可以采用直接加工成满足设计长度的抬升器的方式。0015膨胀材料采用公知的煅烧氧化钙、煅烧氧化镁、硫铝酸钙、石膏、矿渣的材料一种或多种配制而成,各成分含量根据所需提供的膨胀量确定。0016本发明一种抬升既有公路路基沉降的方法,具体方法如下0017第一步在既有公路路基沉降的区段,选择适当部位将收缩状态下的抬升器水平打入适当深度(如图1)。所用的打入方式采用先排土成孔再打入的公知方式,排土方式采用公知的螺旋排土成孔法等;打入抬升器的方式采用公知方法如静压、锤击、冲击等直接打入法,要求在路基中预打的孔径略小于各种抬升器。

18、的尺寸。0018第二步当采用机械抬升器A1时,旋转传动螺杆(1)带动反向螺母(8)和正向螺说明书CN103031792A3/8页6母(9)相向运动。驱使铰接在反向螺母(8)和正向螺母(9)上的支撑杆对(3)另一端向外凸起,推动支撑板(4)向外运动,支撑板(4)顶着抬升槽板(5)打开,抬升槽板(5)直接挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度;当采用液压抬升器A2时,通过千斤顶(F)产生的动力推动支撑墩(G)运动,进而套环(B)驱动铰接其上的支撑杆对(C)运动,支撑杆对(C另一端向外凸起,推动支撑板(D)向外运动,支撑板(D)顶着抬升槽板(E)打开,抬升槽板(E)直接挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升。

19、高度;当采用膨胀抬升器A3时,在下层抬升槽板(N)的预制凹槽(P)中填充膨胀材料,同时将上、下层抬升槽板扣合,整体植入土层中;通过上层抬升槽板(M)中预制的供水孔(Q)进行供水,使水与膨胀材料接触后产生的膨胀力推动上层抬升槽板(M)缓慢挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度。0019第三步当抬升器A抬升到最大升起高度时,若还不足以恢复路面沉陷值,则从第一个抬升器开始依次间隔收缩抬升器以降低抬升器高度,然后在其底部填充预制块料并再次抬升,进一步提高抬升高度,同理依次在其余抬升器底部填充预制块料。0020第四步最终恢复路面沉陷之后,依次间隔取出抬升器,并用块料填充,再取出下一抬升器具;最终完成所有抬。

20、升器的替换后,利用块料中预制的孔向向块料中的间隙中注入凝胶材料浆体完成施工。0021本发明的优点和效果在于0022本发明提出的一种抬升既有公路路基沉降的方法及其装置,在抬升路基过程中实现了对土体进一步密实,降低了路基沉陷恢复后再次沉陷的可能;治理过程是从路基侧面进行施工,施工期间不需要封闭道路,不影响公路正常通行;对于抬升设备,初始体积小,入土容易,抬升高度大,效果好,施工快速,效率高。附图说明0023图1本发明治理路基沉陷的打孔施工工艺示意图;0024图2带端头挡板的闭合状态下抬升器示意图;0025图3AA1机械抬升器单元剖面示意图;0026图3B带端头挡板的A1机械抬升器单元示意图;002。

21、7图4AA2单排液压抬升器单元剖面示意图;0028图4BA2单排液压抬升器单元示意图;0029图4CA2双排液压抬升器示单元意图;0030图5A单槽A3膨胀抬升器单元示意图;0031图5B双槽A3膨胀抬升器单元示意图。0032图中0033A1机械抬升器A2液压抬升器A3膨胀抬升器00341传动螺杆2螺母对3支撑杆对4支撑板00355抬升槽板6反向螺杆7向螺杆8反向螺母00369向螺母10端头挡板0037A光滑撑杆B套环C支撑杆对D支撑板0038E抬升槽板F千斤顶G支撑墩H滑槽0039I连接推板M上层抬升槽板N下层抬升槽板说明书CN103031792A4/8页70040P凹槽Q供水孔R地基S路基。

22、0041T1收缩抬升器位置T2打开后抬升器位置U路面具体实施方式0042下面结合附图和实施例对本发明提供的一种治理既有公路桥头跳车的方法及其装置的具体实施进行详细说明。0043本发明提供的机械抬升器A1由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板(10)而成,各节抬升器单元(如图3A)和(图3B)所示,所述的抬升器单元主要包括传动螺杆(1)、螺母对(2)、支撑杆对(3)、支撑板(4)、抬升槽板(5)。所述的传动螺杆(1)分为反向螺杆(6)和正向螺杆(7)两部分,所述的螺母对(2)包括反向螺母(8)和正向螺母(9),并且所述的反向螺母(8)和正向螺母(9)分别装配在反向螺杆(6)和。

23、正向螺杆(7)上。在所述的反向螺母(8)上铰接有两个支撑杆,在所述的正向螺母7上铰接有两个支撑杆,正反螺母上铰接的同侧两个支撑杆组成一对支撑杆对3,每对支撑杆对3的另一端铰接在支撑板(4)上的相同位置,所述的支撑板(4)与抬升槽板(5)之间直接焊接、螺栓固定连接或铰接。所述的抬升槽板(5)为槽型结构,当抬升器单元处于收缩状态时,上下相邻抬升槽板(5)闭合,防止土体进入机械内部。0044在收缩状态下,所述的反向螺母(8)和正向螺母(9)之间的距离相对较远,当需要抬升时,外界力使得传动螺杆(1)旋转,带动反向螺母(8)和正向螺母(9)相对于反向螺杆(6)和正向螺杆(7)旋转,进而反向螺母(8)和正。

24、向螺母(9)之间的距离变小,反向螺母(8)和正向螺母(9)分别驱动其上铰接的支撑杆对(3)的另一端向外凸起,进而通过支撑板(4)推动抬升槽板(5)扩张,实现对路基路面的抬升,恢复路面平整。0045多个机械抬升器A1单元组装连接成符合设计长度的抬升器,设计长度依道路宽度或沉陷区域大小确定;抬升器A1中抬升槽板(5)的连接采用分节焊接或共用连续抬升槽板(5)的方式。0046本发明提供的液压抬升器A2由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接端头档板(10)而成,各节抬升器单元如(图4A)、(图4B)和(图4C)所示,所述的抬升器单元主要由光滑撑杆(A)、套环(B)、支撑杆对(C)、支撑板(。

25、D)、抬升槽板(E)、千斤顶(F)、支撑墩(G)、滑槽(H)、连接推板(I)构成。所述的光滑撑杆(A)是由光滑的金属杆组成,其上套有套环(B);所述的套环(B)内嵌有滚动钢珠,可沿光滑撑杆(A)滑动,套环(B)焊接在支撑墩(G)上;所述的支撑墩(G)置于滑槽(H)中,并且所述的滑槽(H)底部有嵌入滚动钢珠,可实现支撑墩(G)的自由滑动;所述的支撑杆对(C)一端铰接在套环(B)上,另一端铰接在支撑板(D)上;所述的支撑板(D)外连抬升槽板(E)。0047当采用单排液压抬升器时(图4B),铰接于同一支撑板(D)上的支撑杆对(C)、与支撑杆对(C)相连的两套环(B)以及与套环(B)相连的支撑墩(G)。

26、为一组,千斤顶(F)固定在相邻一组的两支撑墩(G)中间的底部抬升槽板(E)上,且两端分别与两支撑墩(G)相连。当采用双排液压抬升器时(图4C),处于同一排的铰接于同一排的两个支撑板(D)上的两对支撑杆对(C),与支撑杆对(C)相连的套环(B)以及与套环(B)相连的支撑墩(G)共同组成一组;同一排的相邻支撑墩(G)通过连接推板(I)相连;千斤顶(F)置于两相邻一组中间,千斤顶(F)自身固定在底部抬升槽板(E)上,两端与连接板(I)相连。说明书CN103031792A5/8页80048当液压抬升器A2处于收缩状态时,整个抬升器单元封闭在两抬升槽板(E)之间,非铰接在同一套环(B)上的两相邻支撑墩(。

27、G)与千斤顶(F)首尾相接,支撑墩(G)安置在滑槽(H)中;开始工作时,多个千斤顶同时进油工作,支撑墩(G)受到千斤顶(F)的推力运动,支撑墩(G)上的套环(B)沿光滑撑杆(A)相对运动,同时带动铰接在其上的支撑杆对(C)相对运动,使支撑杆对的另一端向外扩张,通过推动支撑板(D)抬升槽板(E)展开,实现对路基路面的抬升,恢复路面平整。0049多个液压抬升器A2单元组装连接成符合设计长度的抬升器,设计长度依道路宽度或沉陷区域大小确定;液压抬升器A2中抬升槽板(E)的连接采用分节焊接或共用连续抬升槽板(E)的方式。0050本发明提供的膨胀抬升器A3由若干节抬升器单元连接并利用公知方法焊接或螺栓连接。

28、端头档板(10)而成,各节抬升器单元如图5A和图5B所示,所述的抬升器单元主要由上层抬升槽板(M)、下层抬升槽板(N)、凹槽(P)、供水孔(Q)四部分组成;上层抬升槽板(M)中预留了供水孔(Q),供水孔(Q)内部与下层抬升槽板(N)相对的面上有小孔;下层抬升槽板(N)预留凹槽(P),凹槽(P)中存放膨胀材料,同时和上层抬升槽板(M)嵌合。凹槽(P)和供水孔(Q)的个数可以为一个或多个。0051将凹槽(P)中压入膨胀材料,同时将上层抬升槽板(M)与下层抬升槽板(N)扣合,整体植入土层中;通过上层抬升槽板(M)中预制的供水孔(Q)进行供水,使水与膨胀材料接触后产生的膨胀力推动上层抬升槽板(M)缓慢。

29、挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度。0052膨胀抬升器A3中各单元抬升槽板的连接可采用焊接、螺栓连接等公知方法,也可以采用连通多个抬升器单元的共用连续抬升槽板的方式。0053膨胀材料采用公知的煅烧氧化钙、煅烧氧化镁、硫铝酸钙、石膏、矿渣的材料一种或多种配制而成,各成分含量根据所需提供的膨胀量确定。0054本发明一种抬升既有公路路基沉降的方法,可采用如下具体步骤实现0055(1)在既有公路路基沉降的区段,选择适当部位选用三种抬升器A1、A2、A3中的任意一种或多种组合水平打入适当深度(如图1),抬升器为端头带封挡装置的夹板状器具(如图2),将抬升器按一定间隔通过静压、锤击、冲击等公知方法分别打。

30、在沉陷路基中。所述的打孔在发生沉降的区段内道路单侧或两侧路面与路基接触界面界面以下一定距离,水平方式向道路内打,打入深度视沉陷路基宽度确定。所述孔的宽度和间隔宜根据承载路面的实际重量确定。打孔方式采用公知的排土打孔法且要求在路基中预打的孔径略小于各种抬升器的尺寸。0056(2)抬升器A1或A2或A3依据路基沉陷的不同,选用不同的组合,采用不同的排列方式,对于整体沉陷的,采用水平相邻排列,梯度变化的扩张速率抬升路基;对于局部不均匀沉陷的,采用水平相邻排列,但采用周边扩张速率慢,中间扩张速率快的方式抬升,恢复路面平整;对于路面局部塌陷的修复,将某适当长度和宽度的抬升器单元,单独或若干相连或水平排列。

31、方式植入到塌陷部位,控制抬升速率,缓慢抬升沉陷路基,直到路面恢复平整或略微高出原有路面高度;抬升过高处,采用碾压恢复的方式恢复路面平整。按一定间隔排列的抬升器抬升的高度依据路面沉陷设定。0057(3)当抬升器A1或A2或A3抬升到最大升起高度时,若还不足以恢复路面沉陷值,则从第一个抬升器开始依次间隔收缩抬升器以降低抬升器高度,然后在其底部填充预制块说明书CN103031792A6/8页9料并重新恢复抬升高度,同理依次在其余抬升器底部填充预制块料。块料采用提前预制的方式,利用公知材料制备成的块料,块料中预制孔洞,块料的形状依据具体施工需求选择。0058(4)最终恢复路面沉陷之后,依次间隔取出抬升。

32、器,并用块料填充,再取出下一抬升器具;最终完成所有抬升器的替换后,利用块料中预制的孔向向块料中的间隙中注入凝胶材料浆体完成施工。0059具体实施例10060某桥头跳车治理工程,根据勘察报告知道路路基土层为粘性土,路面(U)结构总厚度60CM,路基高度5M,道路两侧空旷,便于施工,整个路基结构压实度较好,桥头处存在整幅路面沉降最大沉降为31MM,沉陷程度与距桥头距离成反比,路面宽30M0061(1)采用道路两侧同时施工的方式,在路桥结合部路面沉降的区段,距路面结构底层以下50CM左右水平植入带端头挡板(10)的机械抬升器A1(如图3A和图3B)。采用小钻头螺旋机械排土打孔法在道路两侧路面水平方向。

33、向道路内打孔,孔径为宽15CM,高10CM,设计打孔长度为道路半宽15M,利用静压的方式,将机械抬升器A1通过打好的孔压入路基之中,0062收缩状态下组装好的机械抬升器A1长15M,宽20CM,总高12CM;抬升器A1的支撑杆(3)与水平方向夹角为45长度为7CM,抬升槽板厚1CM,每一支撑杆对间隔20CM布置;抬升器完全打开后,总高为16CM,支撑杆与水平方向夹角呈90;抬升槽板(5)的连接采用单元焊接拼装的形式;抬升器按50CM间隔布置3组分别打在沉陷路面(U)底部以下50CM位置,各抬升器最终抬升的总高度,与距路桥结合部的距离成反比关系,依次为34MM、17MM、8MM。最终抬升高出原路。

34、面约3MM左右。0063(2)对于打入路基的所有抬升器,利用上海某公司生产的扭矩力提供机提供抬升器的扭矩力,转机速度可调,每次抬升器提升按8MM、4MM、2MM进行,同时抬升,抬升后,保持抬升高度,隔天重复上述方式进行施工;重复上述步骤,直至路面沉陷恢复,且最终高出原路面3MM左右。0064(3)路面抬升恢复后,首先将中间抬升器抽出,随后将板状带孔轻质块料填入抬升形成的孔中,利用注浆机械向轻质料块中的预制孔注入稀水泥净浆,泥浆为水灰比06,保证板状带孔轻质块料孔隙填充完毕并且各块料之间以及与土体之间形成紧密结合。抽出其余各抬升器A1,1天后,利用山东某企业生产的压路机械进行路面碾压,以达到与桥。

35、面相平,并同时利用边坡防护技术进行修复路基,完成整个沉陷路基的抬升工作。0065具体实施例20066某道路整修工程,根据勘察报告知工程场地为土层为砂性土,路面结构总厚度40CM,路基高度4M,道路沿河床修建,道路两侧施工条件充足,路基密实度欠佳,路基最大沉降为50MM,路面沉降形式为半幅路沉陷。路面宽20M0067(1)采用道路沉陷路段进行半幅施工的方式,在路面沉降的区段,距路面结构底层以下1M左右打入单排液压抬升器A2(如图4A和图4B)焊接有端头挡板(10)。采用霸州市某公司生产的螺旋钻土机进行排土法在道路两侧路面水平向向道路内打孔,设计打孔长度为道路半宽10M,孔型宽25CM,高15CM。

36、,成孔略小于抬升器大小。0068收缩状态下液压抬升器A2长10M,宽30CM,总高20CM,抬升槽板厚1CM,要求略大于路基中预打的孔径;支撑墩(G)高度为10CM;抬升器A2的支撑杆(C)与水平方向夹角为说明书CN103031792A7/8页1030,长度为8CM,每一支撑杆对间隔30CM布置;抬升器完全打开后,最终高度28CM,支撑杆(C)与水平方向夹角呈90;抬升槽板的连接采用公用连续抬升槽板(E)的形式;利用锤击方式,打入到前面预打的孔中,抬升器按30CM间隔布置组分别打在沉陷路基以下1M位置,各抬升器最终抬升的总高度,以恢复沉陷路面平整为准。0069(2)对于打入路基的所有抬升器,利。

37、用液压千斤顶(F)提供动力,以1MM/MIN的速率抬升15MM后,保持抬升高度,隔天重复上述方式进行施工,直至路面沉陷恢复,且高出原路面4MM左右。0070(3)路面抬升恢复后,首先将中间抬升器抽出,随后将板状带孔轻质块料填入抬升形成的孔中,利用北京某公司生产的注浆机械向轻质料块中的预制孔注入稀水泥净浆,泥浆为水灰比05,保证板状带孔轻质块料孔隙填充完毕并且各块料之间以及与土体之间形成紧密结合。抽出其余各抬升器A2,2天后,利用压路机械进行路面碾压,以达到与桥面相平,并同时利用边坡防护技术进行修复路基,完成整个沉陷路基的抬升工作。0071具体实施例30072某道路综合治理工程,根据勘察报告知工。

38、程场地为土层为砂性粘土,路面结构总厚度50CM,路基高度45M,路面沉降形式为不均匀部分沉陷,沉降区为直径8M的不规则区域,路面最大沉降为50MM,路面宽50M。0073(1)在沉降区道路单侧施工的方式,采用小钻头螺旋机械排土打孔法在路面(U)底部以下50CM处水平方向向道路内打孔,孔径为宽35CM,高15CM;在膨胀抬升器A3的凹槽(P)中压入膨胀材料,同时将上层抬升槽板(M)与下层抬升槽板(N)扣合,此处采用双槽膨胀抬升器A3(如图5B),在路面沉降的区段,距路面结构底层以下50CM左右将膨胀抬升器A3(如图5B)端头螺栓方式连接有端头挡板(10),0074收缩状态下膨胀抬升器A3长8M,。

39、宽40CM,总高20CM,上、下层抬升槽板(M)、(N)厚度为1CM,采用公用连续上、下层抬升槽板(M)、(N)的形式;凹槽(P)总深度度18CM,宽17CM,其中9CM高填充膨胀材料;膨胀材料完全膨胀后,膨胀抬升器A3最终高度达到29CM;。0075(2)通过膨胀抬升器A3的上层抬升槽板(M)中供水孔(Q)进行供水,供水孔径为宽13CM,高3CM方孔,水与膨胀材料接触后产生的膨胀力推动上层抬升槽板(M)缓慢挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度。利用高压水枪向供水孔(Q)供水,每个孔的供水量达到30ML后停止供水,由于机械压力作用,预留在供水孔(Q)中的小孔被膨胀材料堵死,因此利用充气加压方式。

40、,将孔中均匀分布的水通过预留的在供水孔(Q)下表面的孔压入膨胀材料中;采用隔天供水方式,重复上述过程,使其膨胀抬升路基,最终高出原路面4MM左右。0076(3)路面抬升恢复后,首先将膨胀抬升器A3中的膨胀材料利用打孔钻头挖出,钻头直径控制在2CM,降低膨胀抬升器A3的高度,从而将抬升器抽出;随后将板状带孔轻质块料填入抬升形成的孔中,利用液压注浆机械向轻质料块中的预制孔注入稀水泥净浆,泥浆为水灰比05,保证板状带孔轻质块料孔隙填充完毕并且各块料之间以及与土体之间形成紧密结合。2天后,利用压路机械进行路面碾压,以达到与桥面相平,并同时利用的边坡防护技术进行修复路基,完成整个沉陷路基的抬升工作。00。

41、77膨胀抬升器A3中所用膨胀材料组成成分质量百分比为工业石灰(煅烧温度为8001000保温10小时,氧化钙含量大于90)20,氧化镁(煅烧温度为10001200保温说明书CN103031792A108/8页118小时,氧化镁含量大于85)30,硫铝酸钙30,石膏10,矿渣10;0078具体实施例40079某道路综合治理工程,根据勘察报告知工程场地为土层为砂性粘土,路面结构总厚度50CM,路基高度6M,由于各种路基病害导致路面呈不均匀沉降,局部差别大,最大沉降为80MM,路面宽50M,且道路两侧空旷。0080(1)在最大沉降80MM区(约2M宽,5M长区域)采用A2、A3两种抬升机械配合使用实现。

42、路面沉陷恢复。采用水平排土打孔方式,采用江苏某公司生产的螺旋排土打孔机械在沉降最大处路面(U)底部正下方70CM处向道路内打孔,孔径为宽15CM,高24CM,成孔后压入一个单槽膨胀抬升器A3(图5A),与单槽膨胀抬升器A3两侧水平间隔30CM处、90CM处和150CM各利用排土成孔后压入一双排液压抬升器A2(图4C)。0081收缩状态下单槽膨胀抬升器A3(图5A)长5M,宽20CM,总高26CM,上、下层抬升槽板(M)、(N)厚度为2CM,采用共用连续上下、层抬升槽板(M)、(N)的形式;凹槽(P)总深度度22CM,宽14CM,其中11CM高填充膨胀材料;膨胀材料完全膨胀后,膨胀抬升器A3完全。

43、打开的最终高度达到37CM。收缩状态下双排液压抬升器A2(图4C)长6M,宽20CM,总高26CM,支撑墩(G)高度为12CM,抬升槽板(E)厚2CM,抬升槽板(E)采用单元焊接的形式;抬升器A2的支撑杆(C)与水平方向初始夹角为45,长度为,10CM,每一支撑杆对间隔50CM布置;抬升器完全打开后,最终高度36CM,支撑杆夹角与水平方向呈90。0082(2)对于打入路基的单元双排液压抬升器A2(图4C),利用液压千斤顶(F)提供动力,以1MM/MIN的速率抬升15MM后,保持抬升高度,隔天重复上述方式进行施工,直至路面沉陷恢复,且高出原路面4MM左右;对于单槽膨胀抬升器A3(图5A),通过单。

44、槽膨胀抬升器A3(图5A)的上层抬升槽板(M)中预制的孔进行供水,使水与膨胀材料接触后产生的膨胀力推动上层抬升槽板(M)缓慢挤压抬升土层,直至扩张至设计抬升高度;抬升过程中,保证每次的抬升量呈中间高,两边低趋势,分别为中间抬升15MM,两次各抬升10MM、5MM、2MM,间隔一天后重复上述步骤,最终使其膨胀抬升路基,最终高出原路面2MM左右。0083(3)路面抬升恢复后,首先将中间的单槽膨胀抬升器A3抽出,随后将板状带孔轻质块料填入抬升形成的孔中,利用液压注浆机械向轻质料块中的预制孔注入稀水泥净浆,泥浆为水灰比07,保证板状带孔轻质块料孔隙填充完毕并且各块料之间以及与土体之间形成紧密结合。抽出。

45、其余各双排液压抬升器A2,2天后,利用徐州某集团生产的压路机械进行路面碾压,以达到与桥面相平,并同时利用植草护坡的边坡防护技术进行路基侧面修复,完成整个路基的治理工作。0084单槽膨胀抬升器A3中所用膨胀材料组成成分质量百分比为工业石灰(煅烧温度为8001000保温10小时,氧化钙含量大于90)50,氧化镁(煅烧温度为10001200保温8小时,氧化镁含量大于85)20,硫铝酸钙30。说明书CN103031792A111/5页12图1图2说明书附图CN103031792A122/5页13图3A图3B说明书附图CN103031792A133/5页14图4A说明书附图CN103031792A144/5页15图4B图4C说明书附图CN103031792A155/5页16图5A图5B说明书附图CN103031792A16。

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