專利名稱：一種用于高地下水位內(nèi)陸硫酸鹽漬土的新型路基結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高地下水位內(nèi)陸硫酸鹽潰土的新型路基結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鹽潰土是不同程度鹽堿化土的總稱。在公路工程中，一般指地表下1. Om內(nèi)土中易溶鹽含量平均大于O. 3%的土。鹽潰土按區(qū)域分布分成濱海鹽潰土、內(nèi)陸鹽潰土和沖積平原鹽潰土 ；按含鹽性質(zhì)分成(亞)氯鹽潰土、(亞)硫酸鹽潰土、碳酸鹽潰土五類。總體來說，鹽潰土的工程病害包括鹽凍脹、溶陷和對工程體、材料的腐蝕。內(nèi)陸硫酸鹽潰土是富含硫酸鹽河水、地下水從高處流向洼地，在典型干旱、過干旱內(nèi)陸氣候條件下經(jīng)蒸發(fā)作用，鹽分富集于表層而成。主要分布于甘肅、青海、新疆、內(nèi)蒙古等內(nèi)陸地區(qū)。硫酸鹽潰土中常見鹽分為硫酸鈉，其溶解特性①溫度低于32. 4°C時(shí)，其溶解度隨溫度升高而增大；超過32. 4°C時(shí)，其溶解度隨溫度升高而降低。②飽和硫酸鈉溶液在溫度低于32. 4°C時(shí)，隨溫度降低析出芒硝(Na2SO4 · IOH2O)體積增大約4倍，當(dāng)溫度再升高到32. 4°C時(shí)，芒硝晶體失去結(jié)晶水形成硫酸鈉溶液，體積縮小。典型內(nèi)陸干旱、半干旱氣候特點(diǎn)年降水量小，年蒸發(fā)量大；夏季白天氣溫高，晝夜溫差大，冬季氣溫低。綜合以上兩點(diǎn)，修建于內(nèi)陸硫酸鹽潰土地區(qū)的公路多存在鹽-凍脹、溶陷、腐蝕三類病害，前兩種表現(xiàn)尤為明顯。沒有采取措施的道路在高溫季節(jié)地面溫度最高可達(dá)60°C，在強(qiáng)烈蒸騰作用下，地下鹽水在土體空隙中向上遷移，但因?yàn)樗植粩嗾舭l(fā)而導(dǎo)致鹽溶液過飽和析出硫酸鈉晶體，出現(xiàn)硫酸鹽的富集。夏季轉(zhuǎn)入秋、冬季，溫度降低蒸騰作用減弱，硫酸鈉溶解后再析出芒硝晶體，溫度繼續(xù)下降時(shí)水結(jié)成冰，兩者體積膨脹導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)因變形過大形成鼓脹、裂縫。春季氣溫回升，降雨集中使得芒硝晶體溶于孔隙水中體積變小而出現(xiàn)路面鼓脹消失、裂縫處出現(xiàn)溶陷，在車輛循環(huán)荷載作用下，路面及路基結(jié)構(gòu)破壞不斷擴(kuò)大。周而復(fù)始，內(nèi)陸硫酸鹽潰土地區(qū)道路達(dá)不到使用年限，反復(fù)維修費(fèi)用大。針對以上病害，目前常用于高地下水位路基結(jié)構(gòu)處理方式是抬高路基高度或設(shè)置隔斷層。抬高路基高度能控制地下水位在鹽-凍脹線以下，路面、路基持力層在毛細(xì)水影響范圍以上，但會造成較大的挖填方量，不適宜城市道路建設(shè)，且可能對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響；當(dāng)?shù)叵滤簧邥r(shí)，原來設(shè)計(jì)的高度有可能不適應(yīng)而導(dǎo)致鹽凍脹、溶陷的發(fā)生。設(shè)置隔斷層能有效切斷毛細(xì)水上升通道，防止鹽分富集于路基層而減少鹽脹的發(fā)生，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，隔斷層達(dá)不到隔斷效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種用于地下水位埋深小于3. Om的高地下水位內(nèi)陸硫酸鹽潰土新型路基結(jié)構(gòu)。能減小路基內(nèi)溫度變化幅度，隔斷鹽分遷移，排出路基中的鹽水，減輕道路鹽-凍脹和溶陷破壞等工程病害。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明包括由下至上依次為路堤、排水裝置、隔-排鹽水層、下路床層、保溫隔斷層和上路床層，其中排水裝置和隔排鹽水層設(shè)于地下水位線以上與鹽脹線以下，隔-排鹽水層設(shè)于路堤中，其下底面高于地下水位線30-50cm，排水裝置設(shè)置于路基中軸線以及隔排鹽水層下方的路堤內(nèi)，中軸線兩邊的隔-排鹽水層均向中間下方傾斜5-8°，下路床層厚度為30-50cm，保溫隔斷層厚度為30_50cm，上路床層厚20_30cm。作為改進(jìn)，所述隔-排鹽水層為30_60cm厚粒徑為l_50mm級配均勻的砂礫石或采用兩層反濾層中間夾20-30cm厚粒徑為l_50mm級配均勻的砂礫石。作為改進(jìn)，所述保溫隔斷層的材質(zhì)為爐渣、礦渣、泡沫塑料、苯乙烯海綿塑料和混凝土一種或多種。作為改進(jìn)，所述排水裝置位于隔-排鹽水層以下O.1 O. 5m。作為改進(jìn),所述排水裝置為排水溝或者排水管。本發(fā)明的路基結(jié)構(gòu)采取對硫酸鹽潰土路基隔斷排鹽、保溫多道防線理念①阻斷地下毛細(xì)水上升路徑，并在隔斷層形成微水壓力差，將毛細(xì)水向排水溝(管)匯集并排出路基，保持路床干燥、中濕狀態(tài)；②隔斷熱量往下路床擴(kuò)散，也防止下路床熱量和水分因蒸發(fā)作用流失，從而減小路基溫度變化幅度，保持路基溫度穩(wěn)定，減少鹽分遷移；③降低路基抬高高度，減少路基鋪筑時(shí)挖、填方量。本發(fā)明適用于高地下水位內(nèi)陸硫酸鹽潰土地區(qū)道路路基修筑，還可用于鹽脹、溶陷嚴(yán)重的內(nèi)地區(qū)道路新建、改建等工程。


圖1為本發(fā)明的用于高地下水位內(nèi)陸硫酸鹽潰土新型路基結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖1所示，本發(fā)明由下至上依次為路堤1、排水裝置9、隔排鹽水層2、下路床層5、保溫隔斷層6和上路床層7，其中排水裝置9和隔-排鹽水層2設(shè)于地下水位線3以上與凍脹線4以下，隔排鹽水層2設(shè)于路堤I中，排水裝置9設(shè)置于路基中軸線以及隔-排鹽水層2下方的路堤I內(nèi)，中軸線兩邊的隔-排鹽水層2均向中間下方傾斜5-8°，下路床層5厚度為30-50cm，保溫隔斷層6厚度為30-50cm，表面橫坡與路面設(shè)計(jì)值一致，上路床層7厚20-30cm。所述隔-排鹽水層是厚30-60cm,粒徑為l_50mm級配均勻的砂碌石或采用兩層反濾層中間夾20-30cm厚粒徑為l_50mm級配均勻的砂礫石。所述保溫隔斷層的材質(zhì)為爐渣、礦渣、泡沫塑料、苯乙烯海綿塑料和混凝土一種或多種組合而成。所述排水裝置位于隔-排鹽水層以下O.1 O. 5m且位于地下水3以上。所述排水裝置9為排水溝或者排水管。本發(fā)明是通過如下步驟來實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例1 :(I)按設(shè)計(jì)路面寬度兩側(cè)各加lm，揭除鹽殼層，中軸開挖深度以地下水埋深減30cm為控制，兩側(cè)向中軸下方傾斜8°的基底面，適量灑水在最佳含水條件下進(jìn)行碾壓，使其達(dá)到最大壓實(shí)度。(2)在基底中軸處向下開挖斷面50 X 50槽，然后砌筑高30cm，寬30cm，厚度為5cm的U型截面混凝土溝或鋪設(shè)30 X 30預(yù)制U型管，縱坡與路線縱坡一致并不小于I %，兩側(cè)回填至槽口，用透水板覆蓋排水管。(3)在基底表面鋪設(shè)反濾土工織物，然后一次性鋪20cm、粒徑l_50mm級配均勻的砂礫石并壓實(shí)，形成向中央排水溝傾斜8°，兩側(cè)用礫類土包邊至開挖邊線，然后鋪設(shè)一層反濾土工織物。(4)按《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG20D30-2004)和《鹽潰土地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工指南》(新疆公路學(xué)會)相應(yīng)規(guī)定回填50cm下路床層；(5)先鋪設(shè)厚10cm、粒徑O. 5mm-2mm砂土保護(hù)層,表面橫坡與路面設(shè)計(jì)值一致,平整壓實(shí)再鋪設(shè)厚6-8cm的EPS (聚苯乙烯泡沫)保溫板后再鋪設(shè)厚10cm、粒徑O. 5mm-2mm砂土保護(hù)層；(6)按《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG20D30-2004)和《鹽潰土地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工指南》(新疆公路學(xué)會)相應(yīng)規(guī)定回填30cm上路床層。實(shí)施例2 (I)按設(shè)計(jì)路面寬度兩側(cè)各加lm，揭除鹽殼層，中軸開挖深度以地下水埋深減30cm為控制，兩側(cè)向中軸下方傾斜7°的基底面，適量灑水在最佳含水條件下進(jìn)行碾壓，使其達(dá)到最大壓實(shí)度。(2)在基底中軸處向下開挖斷面50 X 50槽，然后砌筑高30cm，寬30cm，厚度為5cm的U型截面混凝土溝或鋪設(shè)30 X 30預(yù)制U型管，縱坡與路線縱坡一致并不小于I %，兩側(cè)回填至槽口，用透水板覆蓋排水溝。(3)在基底表面鋪設(shè)反濾土工織物，然后一次性鋪30cm、粒徑l_50mm級配均勻的砂礫石并壓實(shí)，形成向中央排水溝傾斜7°，兩側(cè)用礫類土包邊至開挖邊線，然后鋪設(shè)反濾土工織物。(4)按《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG20D30-2004)和《鹽潰土地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工指南》(新疆公路學(xué)會)相應(yīng)規(guī)定回填30cm下路床層；(5)均勻鋪設(shè)40cm厚爐渣或礦渣壓實(shí)作為保溫隔斷層；(6)按《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG20D30-2004)和《鹽潰土地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工指南》(新疆公路學(xué)會)相應(yīng)規(guī)定回填30cm上路床層。實(shí)施例3 (I)按設(shè)計(jì)路面寬度兩側(cè)各加lm，揭除鹽殼層，中軸開挖深度以地下水埋深減50cm為控制，兩側(cè)向中軸下方傾斜5°的基底面，適量灑水在最佳含水條件下進(jìn)行碾壓，使其達(dá)到最大壓實(shí)度。(2)在基底中軸處向下開挖斷面50 X 50槽，然后砌筑高30cm，寬30cm，厚度為5cm的U型截面混凝土溝或鋪設(shè)30 X 30預(yù)制U型管，縱坡與路線縱坡一致并不小于I %，兩側(cè)回填至槽口，用透水隔砂板覆蓋排水溝(管)。(3)在基底表面分兩次鋪設(shè)總厚度為60cm、粒徑l_50mm級配均勻的砂礫石并壓實(shí)，形成向中央排水溝傾斜5°，兩側(cè)用礫類土包邊至開挖邊線。(4)按《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG20D30-2004)和《鹽潰土地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工指南》(新疆公路學(xué)會)相應(yīng)規(guī)定回填30cm下路床層；(5)均勻鋪設(shè)50cm厚爐渣或礦渣壓實(shí)作為保溫隔斷層；(6)按《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG20D30-2004)和《鹽潰土地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工指南》(新疆公路學(xué)會)相應(yīng)規(guī)定回填30cm上路床層。本發(fā)明的路基結(jié)構(gòu)與原路基結(jié)構(gòu)對比
1.在保溫隔斷層作用下，路基鹽脹深度減少10-50%，路床層內(nèi)含水量隨季節(jié)變化無明顯變化，從而路面的變形得到有效控制，延長2-3年的使用年限，減少了原來道路服役期間30-50%的維修費(fèi)用。2.在施工過程中，鹽潰土的就地開挖和回填能減少原來抬高路基方案的取土量，降低了路基的高度l-2m，減低運(yùn)輸成本且明顯減少對周邊環(huán)境的影響。
權(quán)利要求
1.一種用于高地下水位內(nèi)陸硫酸鹽潰土的新型路基結(jié)構(gòu)，其特征是，包括由下至上依次為路堤、排水裝置、隔-排鹽水層、下路床層、保溫隔斷層和上路床層，其中排水裝置和隔排鹽水層設(shè)于地下水位線以上與鹽脹線以下，隔-排鹽水層設(shè)于路堤中，其下底面高于地下水位線30-50cm，排水裝置設(shè)置于路基中軸線以及隔排鹽水層下方的路堤內(nèi)，中軸線兩邊的隔-排鹽水層均向中間下方傾斜5-8°，下路床層厚度為30-50cm，保溫隔斷層厚度為 30-50cm，上路床層厚 20-30cm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于高地下水位內(nèi)陸硫酸鹽潰土的新型路基結(jié)構(gòu)，其特征是，所述隔-排鹽水層為30-60cm厚粒徑為l_50mm級配均勻的砂礫石或采用兩層反濾層中間夾20_30cm厚粒徑為l_50mm級配均勻的砂碌石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于高地下水位內(nèi)陸硫酸鹽潰土的新型路基結(jié)構(gòu)，其特征是，所述保溫隔斷層的材質(zhì)為爐渣、礦渣、泡沫塑料、苯乙烯海綿塑料和混凝土一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于高地下水位內(nèi)陸硫酸鹽潰土的新型路基結(jié)構(gòu)，其特征是，所述排水裝置位于隔-排鹽水層以下O.1 O. 5m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于高地下水位內(nèi)陸硫酸鹽潰土的新型路基結(jié)構(gòu)，其特征是，所述排水裝置為排水溝或者排水管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于高地下水位內(nèi)陸硫酸鹽漬土的新型路基結(jié)構(gòu)，由下至上依次為路堤、排水裝置、隔-排鹽水層、下路床層、保溫隔斷層和上路床層，其中排水裝置和隔-排鹽水層設(shè)于地下水位線以上與鹽脹線以下，隔-排鹽水層設(shè)于路堤中，其下底面高于地下水位線30-50cm，排水裝置設(shè)置于路基中軸線以及隔-排鹽水層下方的路堤內(nèi)，中軸線兩邊的隔-排鹽水層均向中間下方傾斜5-8°，下路床層厚度為30-50cm，保溫隔斷層厚度為30-50cm，上路床層厚20-30cm。本發(fā)明的路基結(jié)構(gòu)能保持路床干燥、中濕狀態(tài)，防止下路床熱量和水分因蒸發(fā)作用流失，從而減小路基溫度變化幅度，保持路基溫度穩(wěn)定，減少鹽分遷移，并且能降低路基抬高高度，減少路基鋪筑時(shí)挖、填方量。
文檔編號E01C3/06GK103015283SQ20121058462
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者彭述權(quán), 陳再, 胡毅夫, 樊玲, 李壽寧 申請人:中南大學(xué)