一種防治高寒山區(qū)溝谷段軟土路基凍融病害的路基結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種防治高寒山區(qū)溝谷段軟土路基凍融病害的路基結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)特征是在堅(jiān)硬土層置有碎石擠密樁，碎石擠密樁之間填有夯實(shí)土層，碎石擠密樁上部為級(jí)配碎石和砂復(fù)合褥墊層，級(jí)配碎石和砂復(fù)合褥墊層上部為碎石換填層，碎石換填層表面依次鋪設(shè)水泥穩(wěn)定砂礫基層和瀝青混凝土面層，瀝青混凝土面層坡腳兩側(cè)筑有滲溝和排水溝，并在滲溝底部、兩側(cè)包裹復(fù)合土工膜，排水溝兩側(cè)鋪設(shè)復(fù)合土工膜，本實(shí)用新型不但顯著提高地基承載力、減少沉降、增強(qiáng)路基穩(wěn)定性，而且具有良好的降溫效果和隔水效果，該結(jié)構(gòu)防治了高寒山區(qū)溝谷段軟土路基凍融病害的發(fā)生，確保了高寒山區(qū)軟土路基安全穩(wěn)定地運(yùn)營(yíng)。
【專利說明】_種防治局寒山區(qū)溝谷段軟土路基凍融病害的路基結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種路基結(jié)構(gòu)，具體是指一種防治高寒山區(qū)溝谷段軟土路基凍融病害的路基結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]軟土指天然含水率高、天然孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高的細(xì)粒土，一般分布在我國(guó)北方江河、海邊和湖泊地區(qū)松散沉積層等類似地質(zhì)條件的地區(qū)，而這些地區(qū)基本處于無凍融影響或影響十分微弱的區(qū)域，因此常用的軟土地基處理方法中都不需考慮凍融循環(huán)作用的影響。實(shí)際上，工程上將淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土、沖填土、雜填土和飽和含水粘性土等統(tǒng)稱為軟土，而這些土細(xì)顆粒含量高，是凍脹敏感性很強(qiáng)的土體，在凍結(jié)過程、尤其在有豐富水源補(bǔ)給的條件下極易發(fā)生凍脹，而在融化期，由于其內(nèi)大量冰的融化，導(dǎo)致土體產(chǎn)生劇烈的沉陷，從而對(duì)工程造成嚴(yán)重危害。
[0003]寒冷地區(qū)的公路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和研宄結(jié)果表明:在季節(jié)凍土區(qū)，尤其是深季節(jié)凍土區(qū)，在寒冬季節(jié)負(fù)溫的影響下，一方面地表土層中孔隙水凍結(jié)成冰，體積膨脹(膨脹系數(shù)為9%);另一方面，在降溫凍結(jié)過程中，下部未凍土層中的水分源源不斷地向上部?jī)鼋Y(jié)區(qū)迀移、聚集，并凍結(jié)成冰透鏡體，出現(xiàn)大幅度隆脹，其總凍脹變形量變化在10?30cm不等，甚至可超過40cm。如此大的凍脹變形，會(huì)對(duì)公路產(chǎn)生極大的破壞，這也是季節(jié)凍土區(qū)公路工程病害的主要原因。寒冬季節(jié)路基中凍結(jié)聚冰后發(fā)生凍脹，路面高低不平，發(fā)生龜裂，但車輛仍可低速行駛。然至翌年春暖時(shí)令，表層路基中冰晶開始融化，土中孔隙水因基底凍結(jié)無法迅速排出，使地基土軟化，承載力大大減小，甚至完全喪失。在車輛振動(dòng)荷載作用下，產(chǎn)生翻漿冒泥現(xiàn)象，嚴(yán)重影響城鄉(xiāng)交通。
[0004]一般地，在軟土地基上修筑公路最突出的問題是“穩(wěn)定”和“沉降”，
[0005]山區(qū)軟土也不例外，同樣具有壓縮沉降量大、排水固結(jié)慢、地基穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，而且山谷軟土地帶一般地下水豐富，地基過濕、排水困難。所以，高寒山區(qū)溝谷段的軟土路基同時(shí)面臨著軟土的“失穩(wěn)”、“沉陷”和“凍害”三重問題。如何解決好高寒山區(qū)溝谷段軟土路基的這三重問題，保證路基的長(zhǎng)期穩(wěn)定、確保公路安全運(yùn)營(yíng)就成為亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。
[0006]我國(guó)研宄人員在大量軟土變形機(jī)理研宄和工程實(shí)踐總結(jié)基礎(chǔ)上，提出了多種軟土地基處理方法。這些處理措施包括:繞避、結(jié)構(gòu)調(diào)整、挖除不良土體、地基處理。地基處理的目的是利用夯實(shí)、置換、排水固結(jié)、加筋和熱力學(xué)以及復(fù)合地基等方法對(duì)地基土進(jìn)行加固。但是在軟土地基公路修筑過程中，很少有人同時(shí)考慮軟土的“失穩(wěn)”、“沉陷”和“凍害”三重問題以及相關(guān)的防治措施。因此，隨著西部大開發(fā)的深入推進(jìn)，高寒山區(qū)溝谷段軟土路基的“失穩(wěn)”、“沉陷”和“凍害”的三重問題是未來西部、西南部公路工程建設(shè)面臨的突出問題，其一方面涉及土體加固技術(shù)，同時(shí)又涉及路基防凍融災(zāi)害工程措施的研宄。因此急需相關(guān)研宄和工程技術(shù)來解決這些冋題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)高寒山區(qū)溝谷段軟土路基面臨的“失穩(wěn)”、“沉陷”和“凍害”的三重問題，本實(shí)用新型提供了一種防治高寒山區(qū)溝谷段軟土路基凍融病害的路基結(jié)構(gòu)。這種路基結(jié)構(gòu)利用碎石換填層、級(jí)配碎石和砂復(fù)合褥墊層碎石擠密粧、排水溝、滲溝及復(fù)合土工膜結(jié)合使用的方法有效地增大路基的整體穩(wěn)定性、提高路基承載力和減少路基沉降量、加速路基土排水固結(jié)，減小高寒山區(qū)溝谷段軟土路基凍結(jié)深度，隔斷地表水向路基滲流，從而減小路基的沉陷和凍脹變形。
[0008]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0009]一種防治高寒山區(qū)溝谷段軟土路基凍融病害的路基結(jié)構(gòu)，是由瀝青混凝土面層、水泥穩(wěn)定砂爍基層、碎石換填層、級(jí)配碎石和砂復(fù)合褥墊層、碎石擠密粧、窮實(shí)土層、堅(jiān)硬土層、滲溝、排水溝以及復(fù)合土工膜構(gòu)成。在堅(jiān)硬土層置有碎石擠密粧，碎石擠密粧之間填有夯實(shí)土層，碎石擠密粧上部為碎石和砂復(fù)合褥墊層，碎石和砂復(fù)合褥墊層上部為碎石換填層，碎石換填層表面依次鋪設(shè)水泥穩(wěn)定砂礫基層和瀝青混凝土面層，瀝青混凝土面層坡腳兩側(cè)筑有滲溝和排水溝，并在滲溝底部、兩側(cè)包裹復(fù)合土工膜，排水溝兩側(cè)鋪設(shè)復(fù)合土工膜，滲溝底部設(shè)滲水管，滲溝及排水溝積水排至小里程處涵洞內(nèi)。
[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是:
[0011]1、本實(shí)用新型由于采用了抗壓強(qiáng)度高、降溫效果好且排水固結(jié)作用明顯的碎石換填層、碎石和砂復(fù)合褥墊層以及碎石擠密粧，顯著地增大路基穩(wěn)定性、提高了地基承載力、減小路基不均勻沉降，同時(shí)減小了路基的凍結(jié)深度，減小了凍脹變形。避免由于車載作用發(fā)生較大的變形引起路基、路面的反射裂縫，避免凍融循環(huán)作用引起的道路凍害，保證道路的安全穩(wěn)定，為高寒山區(qū)溝谷段軟基公路的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)節(jié)省了大量的人力物力。
[0012]2、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)排水溝和滲溝，排出了路基坡腳積水等地表水，防止地表水向路基內(nèi)部迀移，減小了路基凍脹變形的可能性，確保了路基的安全穩(wěn)定。
[0013]3、本實(shí)用新型中用到的主要材料是隧道棄渣，隨著山區(qū)公路的大規(guī)模修建，不可避免的產(chǎn)生大量隧道棄渣，這些隧道棄渣如果隨意丟棄將造成大量的水土流失和生態(tài)破壞。本實(shí)用新型將隧道棄渣作為筑路材料，不但使料盡其用，而且節(jié)約成本，做到隧道棄渣的資源化利用和合理優(yōu)化配置，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
[0014]4、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸、施工都很方便，有利于廣泛推廣使用，具有較好的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型橫向剖面示意圖，
[0016]圖2是圖1的級(jí)配碎石和砂復(fù)合褥墊層中砂里鋪設(shè)的雙向土工格柵示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，一種防治高寒山區(qū)溝谷段軟土路基凍融病害的路基結(jié)構(gòu)，是由瀝青混凝土面層1、水泥穩(wěn)定砂爍基層2、碎石換填層3、50cm厚的級(jí)配碎石和砂復(fù)合褥墊層4、碎石擠密粧5、排水溝8、滲溝9和復(fù)合土工膜10構(gòu)成。在堅(jiān)硬土層7置有碎石擠密粧5，粧徑0.8?1.2m,間距小于3m。碎石擠密粧5之間填有窮實(shí)土層6，碾壓密實(shí)。碎石擠密粧5上部為級(jí)配碎石和砂復(fù)合褥墊層4，砂里鋪設(shè)雙向土工格柵11。級(jí)配碎石和砂復(fù)合褥墊層4上部鋪設(shè)碎石換填層3，碎石分層回填，分層壓實(shí)，碎石換填層3的厚度為2m，碾壓至規(guī)定的壓實(shí)度且保持規(guī)定的橫坡坡度確保路基本體內(nèi)部水分沿著坡度向外迀移；在壓實(shí)碎石換填層3表面依次鋪設(shè)水泥穩(wěn)定砂礫基層2和瀝青混凝土面層I，路層面保持碎石換填層表面橫坡坡度和路面坡度相同，碎石換填層3上部依次鋪設(shè)水泥穩(wěn)定砂礫基層2和瀝青混凝土面層1，瀝青混凝土面層I路基坡腳兩側(cè)筑有滲溝8和排水溝9，并在滲溝8底部、兩側(cè)包裹復(fù)合土工膜10，排水溝9兩側(cè)鋪設(shè)復(fù)合土工膜10，滲溝8底部設(shè)滲水管，滲溝8及排水溝9積水排至小里程處涵洞內(nèi)。
[0018]該路基利用碎石換填層3、級(jí)配碎石和砂復(fù)合褥墊層4以及置于褥墊層下的碎石擠密粧5使土體強(qiáng)度得到提高，以達(dá)到提高地基承載力、削弱或控制路基的不均勻沉降、增大軟弱土的整體穩(wěn)定性的目的，該路基結(jié)構(gòu)加固路基的效果主要來源于以下三種作用:一是置換作用，即地基的原軟弱土被較高強(qiáng)度的碎石層和碎石擠密粧體置換而使地基強(qiáng)度產(chǎn)生增大的效應(yīng)；二是擠密作用，因施工成粧過程中，粧周之間填土受到擠壓力而使粧周土強(qiáng)度產(chǎn)生增大的效應(yīng)；三是加速排水作用，水泥穩(wěn)定砂礫基層2和瀝青混凝土面層I路基坡腳兩側(cè)筑有滲溝8和排水溝9，滲溝及排水溝積水排至小里程處涵洞內(nèi)，保護(hù)瀝青混凝土面層I不受水的侵蝕，延長(zhǎng)路基的使用壽命，從而提高地基承載能力。該路基首先通過挖除凍脹敏感性的軟土、將凍結(jié)線控制在凍脹不敏感性的碎石換填層3內(nèi)，同時(shí)碎石為隧道棄渣，碎石又是水穩(wěn)性和透水性好的材料，使發(fā)生在凍結(jié)范圍的水分含量保持在一個(gè)較低的數(shù)值范圍，發(fā)生凍脹和沉陷的可能性減??；其次復(fù)合褥墊層除了作為調(diào)節(jié)層確保復(fù)合地基的整體受力外，其內(nèi)部的兩層雙向土工格柵11通過張拉起到調(diào)節(jié)不均勻沉降的作用，同時(shí)級(jí)配碎石和砂復(fù)合層還兼做隔水層，可以隔斷毛細(xì)水上升的通道，并可減小冬季的凍結(jié)深度，減小凍脹量；碎石擠密粧5具有很好的透水性，利于超孔隙水壓力消散，從而進(jìn)一步減小凍脹的可能性；最后利用填石滲溝8和排水溝9將地表徑流、地表積水、邊坡雨水及公路鄰近地帶影響路基穩(wěn)定的地表水排出，同時(shí)利用鋪設(shè)在滲溝底部及排水溝兩側(cè)、包裹在滲溝兩側(cè)的復(fù)合土工膜10防止地表水下滲對(duì)下部路基的影響，進(jìn)而減小路基的凍脹變形。所以，該路基在增大路基的整體穩(wěn)定性、提尚路基承載力和減少路基沉降量的同時(shí)，防止地表水向路基迀移、防止凍害，全面預(yù)防軟土路基的失穩(wěn)、沉陷和凍害問題。
【權(quán)利要求】
1.一種防治高寒山區(qū)溝谷段軟土路基凍融病害的路基結(jié)構(gòu)，是由瀝青混凝土面層(1)、水泥穩(wěn)定砂礫基層(2)、碎石換填層(3)、級(jí)配碎石和砂復(fù)合褥墊層(4)、碎石擠密粧(5)、夯實(shí)土層(6)、堅(jiān)硬土層(7)、滲溝(8)、排水溝(9)以及復(fù)合土工膜(10)構(gòu)成，其特征是在堅(jiān)硬土層(7)置有碎石擠密粧(5)，碎石擠密粧(5)之間填有窮實(shí)土層(6)，碎石擠密粧(5)上部為級(jí)配碎石和砂復(fù)合褥墊層(4)，砂中間加雙向土工格柵(11)，級(jí)配碎石和砂復(fù)合褥墊層(4)上部為碎石換填層(3)，碎石換填層(3)表面依次鋪設(shè)水泥穩(wěn)定砂礫基層(2)和瀝青混凝土面層(1 )，瀝青混凝土面層(1)坡腳兩側(cè)筑有滲溝(8)和排水溝(9)，并在滲溝(8 )底部、兩側(cè)包裹復(fù)合土工膜(10 )，排水溝(9 )兩側(cè)鋪設(shè)復(fù)合土工膜(10 )滲溝(8 )底部設(shè)滲水管，滲溝(8 )及排水溝(9 )積水排至涵洞內(nèi)。
【文檔編號(hào)】E01C3/06GK204212018SQ201420651220
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】祁偉, 牛富俊, 牛永紅, 武立波, 馮文杰, 張以群, 何愛妮 申請(qǐng)人:甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司, 中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所