一種濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系及道路拓寬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于濕陷性黃土地區(qū)道路拓寬工程領(lǐng)域，涉及一種濕陷性黃土地基層上道 路拓寬體系及道路拓寬方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，公路在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用越來越突出。然而有些 道路的通行能力已經(jīng)不能滿足交通量增大的需要，其造成時間的浪費和運輸成本的提高， 嚴(yán)重影響了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為了滿足急劇增長的交通要求和提高道路服務(wù)水平，更好地 為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，對道路進(jìn)行拓寬成為了必然選擇。
[0003] 目前，道路拓寬工程中，最主要的問題就是拓寬道路與原有道路之間整體性能較 差，運營過程中拓寬道路與原有道路之間差異沉降較大，縱向裂縫現(xiàn)象較為嚴(yán)重。再加之在 濕陷性黃土地區(qū)，由于濕陷性黃土土質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育。當(dāng)在一定壓力下受水 浸濕，黃土結(jié)構(gòu)會迅速破壞，產(chǎn)生較大附加下沉，強(qiáng)度迅速降低。因此，在濕陷性黃土地基層 上進(jìn)行道路拓寬工程，拓寬道路與原有道路之間差異沉降、縱向裂縫問題更為顯著，運營過 程中甚至出現(xiàn)失穩(wěn)破壞，嚴(yán)重影響著拓寬后道路行車的舒適性和安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對濕陷性黃土地基層上道路拓寬問題，提供了一種結(jié)構(gòu)力學(xué) 性能合理、整體性好以及質(zhì)量可控的濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系及道路拓寬方法。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系，其特征在于：所述濕陷性黃土地基層上 道路拓寬體系包括濕陷性黃土地基層、灰土換填層、填土層、土工格柵、待拓寬道路水穩(wěn)層、 待拓寬道路路面、微型剛性粧以及夯實水泥土粧墻；所述濕陷性黃土地基層、灰土換填層、 填土層、待拓寬道路水穩(wěn)層以及待拓寬道路路面自下而上依次層狀分布；所述夯實水泥土 粧墻貫穿灰土換填層并縱向插入濕陷性黃土地基層中；所述填土層中沿填土層的縱向鋪設(shè) 有一層或多層土工格柵；所述微型剛性粧貫穿土工格柵并縱向插入原路堤中。
[0007] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的微型剛性粧是鋼筋混凝土灌注粧；所述微型剛性粧的 直徑在150~300mm之間，所述微型剛性粧采用的混凝土強(qiáng)度等級不小于C30,縱筋直徑不 小于8_，縱筋不少于4根；所述微型剛性粧的長度在0. 8~I. 2m之間；所述微型剛性粧的 橫向間距在I. 〇~I. 5m之間。
[0008] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的微型剛性粧貫穿土工格柵時由土工格柵分為上部分以 及下部分；所述上部分以及下部分的長度比在1 :2~1 :1范圍內(nèi)。
[0009] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的土工格柵是多層時，相鄰兩層土工格柵之間的間距在 0. 5~I. 5m范圍內(nèi)。
[0010] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的土工格柵在〇. 5%延伸率時的抗拉剛度不小于500kN/ m〇
[0011] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的夯實水泥土粧墻由夯實水泥土粧重疊排列組成，所述 夯實水泥土粧的直徑不小于0. 8m，兩相鄰夯實水泥土粧的心距不大于夯實水泥土粧的半 徑，長度不小于2倍的灰土換填層的高度。
[0012] 作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的灰土換填層的厚度H。采用下式確定：
【主權(quán)項】
1. 一種濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系，其特征在于：所述濕陷性黃土地基層上道 路拓寬體系包括濕陷性黃土地基層（8)、灰土換填層（4)、填土層（2)、土工格柵（1)、待拓寬 道路水穩(wěn)層（6)、待拓寬道路路面（7)、微型剛性粧（3)以及夯實水泥土粧墻（5);所述濕陷 性黃土地基層（8)、灰土換填層（4)、填土層（2)、待拓寬道路水穩(wěn)層（6)以及待拓寬道路路 面（7)自下而上依次層狀分布；所述夯實水泥土粧墻（5)貫穿灰土換填層（4)并縱向插入 濕陷性黃土地基層（8)中；所述填土層（2)中沿填土層（2)的縱向鋪設(shè)有一層或多層土工 格柵（1);所述微型剛性粧（3)貫穿土工格柵（1)并縱向插入原路堤（11)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系，其特征在于：所述微型 剛性粧（3)是鋼筋混凝土灌注粧；所述微型剛性粧（3)的直徑在150~300mm之間，所述 微型剛性粧（3)采用的混凝土強(qiáng)度等級不小于C30,縱筋直徑不小于8_，縱筋不少于4根； 所述微型剛性粧（3)的長度在0. 8~I. 2m之間；所述微型剛性粧（3)的橫向間距在I. 0~ I. 5m之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系，其特征在于：所述微型 剛性粧（3)貫穿土工格柵（1)時由土工格柵（1)分為上部分以及下部分；所述上部分以及 下部分的長度比在1 :2~1 :1范圍內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系，其特征在于：所述土工 格柵（1)是多層時，相鄰兩層土工格柵（1)之間的間距在0.5~1.5m范圍內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系，其特征在于：所述土工 格柵（1)在0.5%延伸率時的抗拉剛度不小于5001^/111。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系，其特征在于：所述夯實 水泥土粧墻（5)由夯實水泥土粧重疊排列組成，所述夯實水泥土粧的直徑不小于0.8m，兩 相鄰夯實水泥土粧的心距不大于夯實水泥土粧的半徑，長度不小于2倍的灰土換填層（4) 的高度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系， 其特征在于：所述灰土換填層（4)的厚度H。采用下式確定：
其中： 原地基（10)和待拓寬道路路肩（14)下地基變形計算深度至自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之比 小于0. 1，且將原路肩和待拓寬道路路肩下地基變形計算深度分別均勻劃分為m以及n層； i是m或n層中的任意一層； E。為灰土換填層（4)灰土平均壓縮模量； A為灰土換填層（4)平均附加應(yīng)力； Esi和E' si分別為原地基（10)和待拓寬道路路肩（14)下地基第i層土上的平均壓縮 模量； 6,.和分別為原地基（10)和待拓寬道路路肩（14)下地基第i層土上的平均附加應(yīng) 力； hjph' 別為第i層土的厚度。
8. -種基于如權(quán)利要求7所述的濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系的濕陷性黃土地 基層上道路拓寬方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟： 1) 獲得原有道路和拓寬道路地基物理力學(xué)參數(shù)；所述原有道路和拓寬道路地基物理 力學(xué)參數(shù)是原有道路和拓寬道路地基壓縮模量、換填灰土壓縮模量和拓寬道路新增荷載； 2) 根據(jù)原有道路和拓寬道路地基物理力學(xué)參數(shù)確定灰土換填層（4)的厚度； 3) 挖去與灰土換填層（4)的厚度相同高度的濕陷性黃土，進(jìn)行灰土換填，灰土換填后 的灰土壓實度不小于95,并平整至設(shè)計地基標(biāo)高； 4) 采用螺旋轉(zhuǎn)法施工并形成夯實水泥土粧墻（5)，夯實水泥土粧墻（5)由夯實水泥土 粧重疊排列組成，夯實水泥土粧的直徑不小于〇. 8m，兩相鄰夯實水泥土粧的心距不大于夯 實水泥土粧的半徑，長度不小于2倍的灰土換填層（4)的高度，位于拓寬路堤坡腳處和排水 溝（9)之間； 5) 按規(guī)范要求進(jìn)行排水溝的施工； 6) 向原路堤（11)坡面開挖臺階，原路堤（11)坡面的臺階寬度不小于lm，鋪設(shè)第一層 土工格柵（1)，所述土工格柵（1)在0. 5%延伸率時的抗拉剛度不小于500kN/m ; 7) 填筑一層拓寬路堤的填土層（2)，并充分壓實，壓實度與原路堤（11)的壓實度相同， 填土層（2)的厚度不大于0? 3m ; 8) 將微型剛性粧（3)在距原路堤（11)坡面開挖的臺階邊緣0. 3~0. 5m處垂直打入原 路堤（11)，并打穿土工格柵（1); 9) 重復(fù)步驟7)填筑拓寬路堤的填土層（2)至鋪設(shè)下一層土工格柵標(biāo)高； 10) 重復(fù)步驟6)至步驟9)，在步驟9)所提及的填筑拓寬路堤的填土層（2)的基礎(chǔ)上 再次填筑填土層（2);直至填筑至待拓寬道路水穩(wěn)層（6)底面設(shè)計標(biāo)高； 11) 對待拓寬道路水穩(wěn)層（6)進(jìn)行施工，所述待拓寬道路水穩(wěn)層（6)與原水穩(wěn)層（12) 的設(shè)計以及施工要求相同； 12) 對待拓寬道路路面（7)進(jìn)行施工；所述待拓寬道路路面（7)與原路面（13)的設(shè)計 以及施工要求相同。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：所述步驟2)中灰土換填層（4)的厚度H。 采用下式確定：
其中： 原地基（10)和待拓寬道路路肩（14)下地基變形計算深度至自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之比 小于0. 1，且將原路肩和待拓寬道路路肩下地基變形計算深度分別均勻劃分為m以及n層； i是m或n層中的任意一層； E。為灰土換填層（4)灰土平均壓縮模量； 式為灰土換填層（4)平均附加應(yīng)力； Esi和E' si分別為原地基（10)和待拓寬道路路肩（14)下地基第i層土上的平均壓縮 模量； Sa.和分別為原地基a〇)和待拓寬道路路肩（14)下地基第i層土上的平均附加應(yīng) 力； hjph' 別為第i層土的厚度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系及道路拓寬方法，該濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系包括濕陷性黃土地基層、灰土換填層、填土層、土工格柵、待拓寬道路水穩(wěn)層、待拓寬道路路面、微型剛性樁以及夯實水泥土樁墻；濕陷性黃土地基層、灰土換填層、填土層、待拓寬道路水穩(wěn)層以及待拓寬道路路面自下而上依次層狀分布；夯實水泥土樁墻貫穿灰土換填層并縱向插入濕陷性黃土地基層中；填土層中沿填土層的縱向鋪設(shè)有一層或多層土工格柵；微型剛性樁貫穿土工格柵并縱向插入原路堤中。本發(fā)明針對濕陷性黃土地基層上道路拓寬問題，提供了一種結(jié)構(gòu)力學(xué)性能合理、整體性好以及質(zhì)量可控的濕陷性黃土地基層上道路拓寬體系及道路拓寬方法。
【IPC分類】E01C3-04, E01C3-00
【公開號】CN104818658
【申請?zhí)枴緾N201510243290
【發(fā)明人】張軍, 趙建斌, 董立山, 孫志杰
【申請人】山西省交通科學(xué)研究院, 山西交科公路勘察設(shè)計院
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月13日