一种半填半挖生态路基结构及施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种半填半挖生态路基结构，其特征在于填方路基和挖方路基交界面铺设防水土工布和台阶式整体连接网；填方路基铺底部依次设有换填层、透水混凝土隔离层和防水土工布；挖方路基内设置有通长的横向排水通风管，横向排水通风管与靠近边坡的竖向通风道连通；填方路基设有三维复合排水透气网，与横向排水通风管搭接，填方路基侧面铺设有防水土工布和种植混凝土，边坡底部开挖有边沟。本发明可有效将地基中的水排出、阻止地下水迁移至路基及路面，有效阻止冻胀、融沉及翻浆的发生，并可有效克服不均匀冻胀导致路基填挖方交界处纵向裂缝的出现，具有较好的技术经济效益。本发明还公开了上述半填半挖生态路基结构的施工方法。
【专利说明】
一种半填半挖生态路基结构及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种路基结构和施工方法，特别涉及一种半填半挖生态路基结构和施工方法。属于公路工程领域，适用于丘陵地区或山区道路路基的施工。
【背景技术】
[0002]丘陵区或山区道路工程经常需进行半填半挖施工，开挖时路基顶面接近地下水位或者路堑边坡切断含水层或路基压住泉眼，在排水不畅时易产生道路翻浆。公路翻浆是公路冻害的一种物理地质现象，冻胀的公路在春暖化冻时，路基中上部已融化的水被下部未融化的冻土所阻，不能下渗，使路基土上部处于饱水状态，承载力显著降低，造成翻浆，给公路交通带来危害。
[0003]由此可见，寒区道路翻浆是路基中水分富集而造成的，因此，做好路基排水和隔水是消除路基翻浆的根本措施。目前防止公路翻浆的主要措施如下:通过换土和土基压实改善土质的冻胀性；做好路基路面的排水、设置隔离层、提高路基改善路基的水分条件；改善路基的温度状况，减小冻结深度来减轻冻胀程度等。
[0004]如一种少冰、多冰路段高速公路半填半挖路基(专利号:201320199317.3)，在路面结构层下设置换填砂砾层，路面结构发生渗漏时，水可以通过换填砂砾排出填方路基，在换填砂砾层下又设置隔水土工布，进一步防止雨水等渗漏至路基中。然而，该措施只能防止路基以上的雨水等进入路基，并不能有效防止挖方路基中地下水进入填方路基中，地下水对路基的稳定性影响较大。又如一种防止寒区公路半填半挖段翻浆的路基结构(专利号:201420052523.6)，该专利在填方路基和挖方路基交界处设置防水卷材，防止挖方路基地下水进入填方路基中，并在填方路基底部设置透水隔离层，间隔设置排水通风管，地下水通过透水隔离层和排水通风管排出。然而该专利存在以下问题未能解决:(I)挖方部分的渗水整体向填方路基渗流，而排水通风管只间隔布置，渗流无法充分向排水通风管汇集，排水效果不理想；(2)填方路基中只有路基底部设置一层透水隔离层排水，在水分无法迅速下渗的情况下排水效果难以保证，需要进一步的排水措施；(3)半填半挖路基填挖交界连接强度不足，仅设置了横向钢筋，而且横向钢筋在道路荷载作用下会对交界处土体造成局部破坏。
[0005]综上所述，虽然现有的办法在适宜的工程条件下取得了较好的效果，但尚存需完善之处。鉴于此，为了更好的防治半填半挖路基冻胀、融沉及翻浆等病害，目前亟需一种可有效防止地基水进入填方路基的，能及时排除路基水分的半填半挖路基结构及施工方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种半填半挖生态路基结构，能有效阻止冻胀、融沉及翻浆的发生，能有效克服不均匀冻胀导致的路基填挖方交界处出现纵向裂缝。
[0007]为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案:
一种半填半挖生态路基结构，其特征在于填方路基和挖方路基交界面铺设防水土工布和台阶式整体连接网；填方路基铺底部依次设有换填层、透水混凝土隔离层和防水土工布；挖方路基内设置有通长的横向排水通风管，横向排水通风管与靠近边坡的竖向通风道连通；填方路基设有三维复合排水透气网，与横向排水通风管搭接，填方路基侧面铺设有防水土工布和种植混凝土，边坡底部开挖有边沟。
[0008]所述挖方路基和填方路基交界处呈阶梯型，阶梯型交界面上铺设有防水土工布，防水土工布上铺设有台阶形整体连接网。
[0009]所述横向排水通风管和三维复合排水透气网根据路基高度设置2?3层，横向排水通风管和三维复合排水透气网搭接连接，三维复合排水透气网延伸至填方路基边坡。
[0010]所述竖向通风道内填充有碎石填充材料，竖向通风道顶部设置有带孔的盖板，盖板上表面黏结有防水透气膜。
[0011]所述填方路基结构边坡处浇筑有种植混凝土，种植混凝土上种植有生态植物。
[0012]一种半填半挖生态路基结构的施工方法，主要包括以下步骤:
1)挖方路基开挖:采用挖土机开挖挖方路基，开挖时在填挖方路基交界处开挖成阶梯型，开挖后用压路机碾压密实，在设计填方路基底部开挖一部分原土层，并回填换填层；
2)竖向通风道设置:根据设计图纸，在横向排水通风管对应位置采用钻机钻孔，钻孔标高低于最下面的横向排水通风管标高，钻孔形成后向孔内回填碎石填充材料至孔口，并盖上带孔的盖板；
3)横向排水通风管埋设:横向排水通风管采用引孔埋设的方式施工，在设计位置钻孔，钻孔直径略大于横向排水通风管直径5mnT7mm，钻孔深度至打穿竖向通风道，钻孔完成后插入横向排水通风管，横向排水通风管一端伸出台阶20mnT50mm ；
4)透水混凝土隔水层及防水土工布铺设:在填方路基底部先浇筑一层透水混凝土隔水层，施工完成后沿台阶和透水混凝土隔水层铺设防水土工布；
5)台阶式整体连接网铺设:在防水土工布上方铺设一层台阶式整体连接网；
6)填方路基填筑:填方路基采用分层填筑的方式填筑，每填筑500mnT800mm采用压路机碾压密实；
7)三维复合排水透气网搭接:填筑填方路基至埋设的横向排水通风管处搭接三维复合排水透气网，搭接处的三维复合排水透气网外包横向排水通风管伸出台阶的部分，采用粘结剂粘结，并用钢丝绑扎牢固；
8)边坡处理:填方路基填筑至设计标高后在边坡处铺设防水土工布，边坡防水土工布与填方路基下部的防水土工布搭接，边坡防水土工布上烧筑种植混凝土，并种植生态植物；
9)路基结构施工完成后，进行路面结构施工。
[0013]本发明具有以下特点:
(I)填方路基和挖方路基交界处、填方路基底部和路基边坡处均设置防水土工布，防水土工布包围整个填方路基，阻止挖方路基内地下水和雨水进入填方路基。
[0014]( 2 )挖方路基内设置竖向通风道和横向排水通风管，填方路基内设置三维复合排水透气网，竖向通风道可引导挖方边坡渗水通过横向排水通风管排出路基，部分进入填方路基的水分可通过三维复合排水透气网排出。另外，竖向通风道、横向排水通风管、三维复合排水透气网均有通风效果，可促使路基中的水分蒸发，风干土体进一步降低路基土体的含水率。
[0015](3)挖填方路基交界处开挖呈台阶型，并沿台阶铺设一层台阶式整体连接网，加强挖填方连接处的土体强度，可有效防止路基滑移和不均匀沉降。
[0016](4)填方路基底部的土层进行开挖换填处理，使填方路基底部土体强度加强，进一步提闻路基的承载力和稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明半填半挖生态路基结构的横断面图；
图中:1-挖方路基；2-填方路基；3_横向排水通风管；4_竖向通风道；5_防水土工布；6-透水混凝土隔离层；7_三维复合排水透气网；8_路面结构层；9_边坡防水土工布；10_种植混凝土 ；11_边沟；12-原土层边线；13_台阶式整体连接网；14_盖板；15-防水透气膜；16-碎石填充材料；17_生态植物；18_换填层。
具体实施例
[0018]图1是发明半填半挖生态路基结构的横断面图。参照图1所示，半填半挖生态路基结构由挖方路基1、填方路基2、路面结构层8等部分组成。
[0019]根据设计要求，将丘陵或山区原土层多余的土层开挖整平，形成挖方路基1，挖方路基I靠近填方路基2处挖成阶梯型，并碾压密实，挖方路基靠近边缘处对应横向排水通风管3的位置开挖竖向通风道4，竖向通风道4钻孔形成后回填碎石填充材料16，所用碎石材料由开山块石、天然卵石或砂砾石经破碎筛选而成。竖向通风道4顶部盖上盖板14，盖板14中心布置空洞，盖板14上表面粘贴防水透气膜15，防水透气膜15采用TPU薄膜。
[0020]竖向通风道4施工完成后引孔埋设2?3排横向排水通风管3，横向排水通风管3 —端与竖向通风道4连通，另一端伸出挖方路基台阶20mnT50mm，横向排水通风管3采用直径为5(Tl00mm的PVC圆管制作而成。
[0021]挖方路基施工完成后，在填方路基设计位置底部开挖800mnTl000mm，并回填水泥土或灰土作为换填层18，所用水泥土用特细沙掺15%的水泥，压制成干密度1.85^1.90g/cm3的水泥土板材，在干燥状态下的抗压强度可达15?18Mpa，抗冻指标可达D25?D50冻融循环(慢冻法)，其强度损失不超过25%。换填层18施工完成后，在其上方浇筑300mnT500mm的透水混凝土隔离层6，所用透水混凝土满足坍落度5mnT50_、硬化混凝土强度C15?C30、透水性不小于lmm/s、孔隙率10%?20%等性能指标。
[0022]在挖好的挖方路基边缘及透水混凝土隔离层6上部连续铺设防水土工布5，防水土工布5厚度大于2.4mm，断裂强度彡9.5 KN/m，撕破强力彡0.24 KN，防水土工布5在横向排水通风管3的位置预先挖好孔洞，并在铺设完成后，在孔洞位置补贴一层防水土工布。防水土工布5铺设完成后，沿台阶处设置钢筋网作为台阶式整体连接网13，钢筋网网孔10cnT20cm,制作焊接时按照开挖的台阶宽度和高度预制。
[0023]以上施工完成后，进行填方路基2的回填施工。施工采用分层填筑施工，填方路基填料采用分层填料的方法，当采用50t振动压路机时，每层虚铺厚度不得大于50cm，采用18t振动压路机时，不得大于40cm，当填筑至横向排水通风管3位置时，在横向排水通风管3伸出台阶部分接长三维复合排水透气网7，三维复合排水透气网7由三维的土工网芯，两面都粘有针刺穿孔无纺土工织物组成，性能指标满足渗透率2500m/d，流率13pm/m，填方路基2填筑至设计标高。
[0024]在填方路基边坡铺设边坡防水土工布9，边坡防水土工布9厚度大于2.4mm,断裂强度彡9.5 KN/m，撕破强力彡0.24 KN，边坡防水土工布9铺设完成后浇筑种植混凝土 10，并种植生态植物17。路基施工完成后，在挖方路基和填方路基上同时浇筑路面结构层8，路面结构层采用C40混凝土浇筑而成。
[0025]半填半挖生态路基结构的施工方法，主要包括以下步骤:
1)挖方路基开挖:采用挖土机开挖挖方路基，开挖时在填挖方路基交界处开挖成阶梯型，开挖后用压路机碾压密实，在设计填方路基底部开挖一部分原土层，并回填换填层。
[0026]2)竖向通风道设置:根据设计图纸，在横向排水通风管对应位置采用钻机钻孔，钻孔标高低于最下面的横向排水通风管标高，钻孔形成后向孔内回填碎石填充材料至孔口，并盖上带孔的盖板。
[0027]3)横向排水通风管埋设:横向排水通风管采用引孔埋设的方式施工，在设计位置钻孔，钻孔直径略大于横向排水通风管直径2mnT4mm，钻孔深度至打穿竖向通风道，钻孔完成后插入横向排水通风管，横向排水通风管一端伸出台阶50mnTl00mm。
[0028]4)透水混凝土隔离层及防水土工布铺设:在填方路基底部先浇筑一层透水混凝土隔离层，施工完成后沿台阶和透水混凝土隔离层铺设防水土工布。
[0029]5)台阶式整体连接网铺设:在防水土工布上方铺设一层台阶式整体连接网。
[0030]6)填方路基填筑:填方路基采用分层填筑的方式填筑，每填筑500mnT800mm采用压路机碾压密实。
[0031]7)三维复合排水透气网搭接:填筑填方路基至埋设的横向排水通风管处搭接三维复合排水透气网，搭接处的三维复合排水透气网外包横向排水通风管伸出台阶的部分，采用粘结剂粘结，并用钢丝绑扎牢固。
[0032]8)边坡处理:填方路基填筑至设计标高后变坡处铺设防水土工布，边坡防水土工布与填方路基下部的防水土工布搭接，边坡防水土工布上烧筑种植混凝土，并种植生态植物。
[0033]9)路基结构施工完成后，进彳了路面结构施工。
【权利要求】
1.一种半填半挖生态路基结构，其特征在于填方路基和挖方路基交界面铺设防水土工布和台阶式整体连接网；填方路基铺底部依次设有换填层、透水混凝土隔离层和防水土工布；挖方路基内设置有通长的横向排水通风管，横向排水通风管与靠近边坡的竖向通风道连通；填方路基设有三维复合排水透气网，与横向排水通风管搭接，填方路基侧面铺设有防水土工布和种植混凝土，边坡底部开挖有边沟。
2.根据权利要求1所述的半填半挖生态路基结构，其特征在于挖方路基和填方路基交界处呈阶梯型，阶梯型交界面上铺设有防水土工布，防水土工布上铺设有台阶形整体连接网。
3.根据权利要求1所述的半填半挖生态路基结构，其特征在于横向排水通风管和三维复合排水透气网根据路基高度设置2?3层，横向排水通风管和三维复合排水透气网搭接连接，三维复合排水透气网延伸至填方路基边坡。
4.根据权利要求1所述的半填半挖生态路基结构，其特征在于竖向通风道内填充有碎石填充材料，竖向通风道顶部设置有带孔的盖板，盖板上表面黏结有防水透气膜。
5.根据权利要求1所述的半填半挖生态路基结构，其特征在于填方路基结构边坡处浇筑有种植混凝土，种植混凝土上种植有生态植物。
6.一种半填半挖生态路基结构的施工方法，主要包括以下步骤: 1)挖方路基开挖:采用挖土机开挖挖方路基，开挖时在填挖方路基交界处开挖成阶梯型，开挖后用压路机碾压密实，在设计填方路基底部开挖一部分原土层，并回填换填层； 2)竖向通风道设置:根据设计图纸，在横向排水通风管对应位置采用钻机钻孔，钻孔标高低于最下面的横向排水通风管标高，钻孔形成后向孔内回填碎石填充材料至孔口，并盖上带孔的盖板； 3)横向排水通风管埋设:横向排水通风管采用引孔埋设的方式施工，在设计位置钻孔，钻孔直径略大于横向排水通风管直径2mnT4mm，钻孔深度至打穿竖向通风道，钻孔完成后插入横向排水通风管，横向排水通风管一端伸出台阶50mnTl00mm ； 4)透水混凝土隔离层及防水土工布铺设:在填方路基底部先浇筑一层透水混凝土隔离层，施工完成后沿台阶和透水混凝土隔离层铺设防水土工布； 5)台阶式整体连接网铺设:在防水土工布上方铺设一层台阶式整体连接网； 6)填方路基填筑:填方路基采用分层填筑的方式填筑，每填筑500mnT800mm采用压路机碾压密实； 7)三维复合排水透气网搭接:填筑填方路基至埋设的横向排水通风管处搭接三维复合排水透气网，搭接处的三维复合排水透气网外包横向排水通风管伸出台阶的部分，采用粘结剂粘结，并用钢丝绑扎牢固； 8)边坡处理:填方路基填筑至设计标高后在边坡处铺设防水土工布，边坡防水土工布与填方路基下部的防水土工布搭接，边坡防水土工布上烧筑种植混凝土，并种植生态植物； 9)路基结构施工完成后，进行路面结构施工。
【文档编号】A01G1/00GK104264557SQ201410432119
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】王新泉 申请人:杭州江润科技有限公司