一种临江防渗水耐久性道路结构及施工方法与流程

1.本发明涉及一种道路建设领域，具体是指一种临江防渗水耐久性道路结构及施工方法。


背景技术：

2.因城市建设需要，在临江、临河地区的滩涂修建道路等构筑物，洪水期的洪水位高于道路标高的情况比较常见，需建设标准防洪堤坝防洪，而临江、临河等滩涂地区地基一般为透水砂砾石层，地基中的砂砾层中的水通过垂直渗流向上排泄，渗流孔隙水压力将可能大于静水压力，当地下水水浮力达到一定数值时，就可能引起道路结构混凝土路面的破裂损坏；如果道路结构面层采用钢筋混凝土结构，则又增加了工程费用。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠的临江防渗水耐久性道路结构及施工方法。
4.本发明的技术问题通过以下技术方案实现：一种临江防渗水耐久性道路结构，包括标准防洪堤坝和标准防洪堤坝内的渗透性高的砂砾层地基，所述的砂砾层地基上依次设置注浆层、灰土层、基层、封闭层、土工格栅和面层。
5.所述的标准防洪堤坝的洪水位高于道路的面层底部的标高，临江的高水位对道路底部产生向上均匀分布的浮力，所述道路的面层成网格状板块，网格状十字交叉接缝处或板边的面层板块角边最容易损坏，以面层板块板角点为半径的部分为考察对象，选取四分之一块面积进行分析，板角处以半径的尖角部分已损坏；根据弹性理论，该四分之一块面积为受均布荷载的受弯圆弧形悬臂板，由于以点为半径的板块板角面积与整块板相比较小，为了简化计算，假设其为受均布荷载的受弯圆弧形变截面悬臂梁，圆弧形截面处为固结，悬臂处为自由端，圆弧形面板底土工格栅的板拉力作用在圆弧形悬臂板上为挤压力，于是得到如下计算公式：公式一、
公式二、公式一和公式二中的各符号定义为：——面层（8）的厚度，；——洪水位与面层底的高差，；——面层板块板角点至悬臂梁圆弧形固结端的半径，；——板角处以半径已损坏尖角部分的半径，模拟板角尖角部分在施工或实际使用过程中已破损的情况，远小于即，调查类似工程按类比法取值或取0.01m～0.05m, ；——土工格栅段受拉的伸长量，；——土工格栅受拉的弹性系数，；
——悬臂梁圆弧形固结端的任一点至极点方向的任一距离，极角范围，；——悬臂梁端点即极点向悬臂梁圆弧形固结端方向的范围内即的任一点距离，；——四分之一块圆弧形面板的竖向变形曲线方程，；——洪水位对道路底部产生竖向向上均匀分布的浮力,；——洪水位对道路底部产生竖向向上均匀分布浮力的折减系数,通过试验确定，缺乏试验资料时，根据有关规范确定；——水的重度,；——圆弧形面板底土工格栅的板拉力作用在圆弧形悬臂板上挤压力的抵抗力矩,；——四分之一块圆弧形面板处的弯矩, ；——四分之一块圆弧形面板处的弯矩, ；——圆弧形面板底土工格栅的拉力即作用在圆弧形悬臂板上挤压力, ；——水泥混凝土圆弧形面板的弹性模量，；——水泥混凝土圆弧形面板处厚度水平中心线的惯性矩，；——系数，；——水泥混凝土圆弧形面板处的容许弯矩，；——圆弧形面板底土工格栅的容许拉力,；在公式一、公式二中，若面板为沥青混凝土面层，则浮力引起基层和沥青混凝土面层破损，土工格栅移至基层底部布设，各计算公式的有关符号意义调整为：浮力荷载修改为减去沥青面层单位面积的重量，洪水位与水泥混凝土板面层底的高差修改为加上基层厚度，水泥混凝土板面层的厚度修改为基层厚度，水泥混凝土圆弧形面板的弹性模量修改为基层弹性模量，水泥混凝土圆弧形面板处的惯性矩修改为基层相应处的惯性矩。
6.所述的注浆层为砂砾层地基的上部高压注入纤维地聚物混合料浆液，厚度0.5m～1.0m；所述的纤维地聚物为地聚物中掺加适量的塑料纤维类纤维，该地聚物是以高硅铝质天然矿石粉或矿渣粉、粉煤灰为原材料，并与碱性活化剂混合而成的新型无机聚合材料。
7.所述的灰土层为生石灰、水泥和粘土混合物，厚度0.3m～0.5m，压实度93%～95%。
8.所述的基层为乳化纤维沥青碎石稳定土，由乳化沥青、塑料纤维、碎石和水泥混合料拌和碾压而成，厚度0.3m～0.5m，压实度不小于95%。
9.所述的封闭层为不粘轮乳化沥青防水粘结层；所述的面层为水泥混凝土矩形板，
厚度0.20m～0.30m。
10.所述的土工格栅为双向钢塑土工格栅。
11.所述的标准防洪堤坝由挡土墙、挡水墙和挡土墙内的泄水管组成，该挡水墙顶高于常水位并预留洪水位安全高度。
12.一种临江防渗水耐久性道路结构的施工方法，包括如下步骤：步骤一、调研、检测和计算调研工程所在地的防洪标准、设计洪水位；检测砂砾层地基的渗水系数，通过试验确定，缺乏试验资料时，根据有关规范确定堤坝洪水位对道路底部产生竖向向上均匀分布浮力的折减系数；根据采用工程初拟材料参数和其他参数，按公式一、公式二计算四分之一块圆弧形面板处的弯矩、土工格栅拉力设计参数；设计道路结构，并提出所用材料和施工工艺技术要求；设计、试验注浆层、灰土层、基层、封闭层和面层配合比，符合设计要求；选择合适的土工格栅材料，经试验检测合格符合设计要求；步骤二、注浆层施工选用合格的注浆机械，注浆压力为0.2mpa～0.6mpa，检查灌浆设备和管路运转情况，检查固结浆嘴的强度，设定好灌浆参数，包括凝胶时间、灌浆压力和配浆量；
②
按设计的配合比搅拌纤维地聚物混合料浆液；清除地表土，整理平整；灌浆孔按注浆厚度设计布置梅花形注浆孔，注浆孔间距0.8m～1.2m，实地放样并标记；用挖掘机振动打孔，每批量打孔数量不宜过多，避免间隔时间过长打孔处砂砾石回挤密实注浆管难以插入，随打孔随注浆；注浆由专职熟练的人员进行操作，在压力比较稳定、注浆量确定的情况下，再继续注浆10s～20s即可结束每孔注浆；注浆完成后覆盖土工布养护7d，禁止重型车辆通行；步骤三、灰土层施工测量放样确定灰土施工平面和设立厚度标记；
②
搅拌灰土混合料，用铲车铺平混合料，应在混合料处于最佳含水量时进行碾压密实：步骤四、基层施工测量放样确定灰土施工平面和每幅边缘设立钢模板；拌和乳化纤维沥青碎石稳定土，采用自卸汽车运输；采用摊铺机进行摊铺，松铺厚度通过试验确定；用压路机碾压密实，覆盖土工布养护至规定强度；
养护期内禁止重型车辆通行；步骤五、封闭层施工不粘轮乳化沥青防水粘结层施工前，检查沥青洒布车的油泵系统、输油管缝、油量表和保温设备；为了保证洒布的均匀性，先进行试洒，以确定喷油速度及洒油量；在洒布前先预热并疏通油嘴，且采用人工配合一台全智能沥青洒布车进行洒布，选择适宜的喷嘴、洒布速度和喷洒量，使洒布速度和喷洒量保持稳定，不得有洒花漏空或成条状，也不得有堆积，喷洒不足的要补洒，喷洒过量处人工刮除或人工洒布细砂吸除，施工温度不低于10℃；洒布车洒布完一个车道停车后转场其余车道洒布时，用油槽接住排油管滴下的乳化沥青，以防局部乳化沥青过多；检查洒布后不粘轮乳化沥青防水粘结层的均匀一致，无气泡、异物，如有未洒布的空白处采用人工喷雾补喷；步骤六、铺设土工格栅展开铺平全断面土工格栅，平整无褶皱；
②
接头搭接长度50cm～100cm，面层网格状十字交叉接缝处或板边的面层板块角边处不搭接接头；步骤七、浇筑面层测量放样确定面层施工平面和每幅边缘设立钢模板；
②
水泥混凝土拌合料从中间向两侧、两端泵送浇筑；边角如用插入式振动器振捣混凝土注意不要插到底，以免损伤土工格栅；按设计要求和有关规范设置施工缝；按设计要求切割混凝土面层分块缝。
13.与现有技术相比，本发明主要提供了一种临江防渗水耐久性道路结构，它是在砂砾层地基上依次设置注浆层、灰土层、基层、封闭层、土工格栅和面层，并具有如下优点：一是注浆层采用纤维地聚物混合料，掺加适量的塑料纤维类纤维，具有较高的界面结合强度，增强地聚物的强度和抗渗性，性能优良、节能环保；二是灰土层、乳化纤维沥青碎石稳定土基层和不粘轮乳化沥青防水粘结层封闭层抗裂性能、密封性能良好，多次高效隔断渗透水的排泄通道，减少浮力，增强结构耐久性；三是设置双向钢塑土工格栅，有效增加面层的抗弯强度，土工格栅价格低廉成效大，性价比高；四是所提供计算方法原理清晰、实用易行，可作为临江防渗水耐久性道路结构的施工指导，提高了安全质量性能。因此，本发明是一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠的临江防渗水耐久性道路结构，其结合相应的施工方法，具有较高的经济效益和社会效益。
附图说明
14.图1为本发明的结构立面示意图。
15.图2为图1的面层立面受力计算图式。
16.图3为图1的面层俯视受力计算图式。
具体实施方式
17.下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。
18.如图1~图3所示，1.标准防洪堤坝、11.挡土墙、12.挡水墙、13.泄水管、2.砂砾层地基、3.注浆层、4.灰土层、5.基层、6.封闭层、7.土工格栅、8.面层。
19.一种临江防渗水耐久性道路结构及施工方法，是对临江、临河等滩涂地区修建的道路结构改进和施工工艺优化，该道路结构包括标准防洪堤坝和标准防洪堤坝内的渗透性高的砂砾层地基2，以及在砂砾层地基上按照由下而上的顺序依次逐层铺筑的注浆层3、灰土层4、基层5、封闭层6、土工格栅7和面层8。
20.其中，标准防洪堤坝1是由挡土墙11、挡水墙12和埋置在挡土墙内的泄水管13组成，该挡水墙12顶高于常水位并预留一定的洪水位安全高度，按当地规定确定的防洪设计标准，泄水管13用于标准防洪堤坝内结构物的地面渗透水排泄。
21.所述的砂砾层地基2具有高渗透水性能，在高压水头作用下，地基中的砂砾层中的水能快速通过垂直渗流向上排泄，当地下水水浮力达到一定数值时，引起道路结构破坏，影响结构的耐久性，甚至可能导致工程事故。
22.所述的注浆层3为砂砾层地基的上部高压注入纤维地聚物混合料浆液，厚度0.5m～1.0m，该纤维地聚物为地聚物中掺加适量的塑料纤维类纤维，具有较高的界面结合强度，增强地聚物的强度和抗渗性。
23.所述的地聚物是以高硅铝质天然矿石粉或矿渣粉、粉煤灰等工业废弃物为原材料，与碱性活化剂混合而成的新型无机聚合材料，该地聚物材料具有许多普通硅酸盐水泥难以达到的性能，而且具有原材料丰富、工艺简单、价格低廉、节能环保等优点。
24.所述的灰土层4为生石灰、水泥和粘土混合物，具有封闭渗透水的作用，厚度0.3m～0.5m，压实度93%～95%。
25.所述的基层5为乳化纤维沥青碎石稳定土，由乳化沥青、塑料纤维、碎石和水泥混合料拌和碾压而成，具有较高的致密性、耐水性、抗裂性和较高的强度，厚度0.3m～0.5m，压实度不小于95%。
26.所述的封闭层6为不粘轮乳化沥青防水粘结层，不粘轮乳化沥青使用美国道维施（dalworth）胶体磨，采用先乳化后改性的方法制备而成，破乳后多链聚烯烃会在沥青表面形成一层较薄的隔离膜，隔离了车轮与沥青，施工时起到不粘轮的作用、硬化后起到优异的防水作用。
27.所述的土工格栅7为双向钢塑土工格栅。
28.所述的面层8为水泥混凝土矩形板，厚度0.20m～0.30m。
29.同时，当标准防洪堤坝1的洪水位高于道路的面层8底部的标高，临江、临河的高水位对道路底部产生向上均匀分布的浮力，所述道路的面层成网格状板块，网格状十字交叉接缝处或板边的面层板块角边最容易损坏，以面层板块板角点为半径的部分为考察对象，选取四分之一块面积进行分析，板角处以半径的尖角部分已损坏；根据弹性理论，该四分之一块面积为受均布荷载的受弯圆弧形悬臂板，由于以点为半径的板块板
角面积与整块板相比较小，为了简化计算，假设其为受均布荷载的受弯圆弧形变截面悬臂梁，圆弧形截面处为固结，悬臂处为自由端，圆弧形面板底土工格栅的板拉力作用在圆弧形悬臂板上为挤压力，于是得到如下计算公式：公式一、公式二、公式一和公式二中的各符号定义为：——面层8的厚度，；——洪水位与面层底的高差，；——面层板块板角点至悬臂梁圆弧形固结端的半径，；——板角处以半径已损坏尖角部分的半径，模拟板角尖角部分在施工或实际使用过程中已破损的情况，远小于即，调查类似工程按类比法取值或取
0.01m～0.05m, ；——土工格栅段受拉的伸长量，；——土工格栅7受拉的弹性系数，；——悬臂梁圆弧形固结端的任一点至极点方向的任一距离，极角范围，；——悬臂梁端点即极点向悬臂梁圆弧形固结端方向的范围内即的任一点距离，；——四分之一块圆弧形面板的竖向变形曲线方程，；——洪水位对道路底部产生竖向向上均匀分布的浮力,；——洪水位对道路底部产生竖向向上均匀分布浮力的折减系数,通过试验确定，缺乏试验资料时，根据有关规范确定；——水的重度,；——圆弧形面板底土工格栅的板拉力作用在圆弧形悬臂板上挤压力的抵抗力矩,；——四分之一块圆弧形面板处的弯矩, ；——四分之一块圆弧形面板处的弯矩, ；——圆弧形面板底土工格栅的拉力即作用在圆弧形悬臂板上挤压力, ；——水泥混凝土圆弧形面板的弹性模量，；——水泥混凝土圆弧形面板处厚度水平中心线的惯性矩，；——系数，；——水泥混凝土圆弧形面板处的容许弯矩，；——圆弧形面板底土工格栅的容许拉力,；在公式一、公式二中，若面板8为沥青混凝土面层，则浮力引起基层5和沥青混凝土面层破损，土工格栅7移至基层5底部布设，各计算公式的有关符号意义调整为：浮力荷载修改为减去沥青面层单位面积的重量，洪水位与水泥混凝土板面层底的高差修改为加上基层厚度，水泥混凝土板面层的厚度修改为基层厚度，水泥混凝土圆弧形面板的弹性模量修改为基层弹性模量，水泥混凝土圆弧形面板处的惯性矩修改为基层相应处的惯性矩。
30.另外，临江防渗水耐久性道路结构的施工方法，主要包括如下步骤：步骤一、调研、检测和计算调研工程所在地的防洪标准、设计洪水位；
检测砂砾层地基1的渗水系数，通过试验确定，缺乏试验资料时，根据有关规范确定堤坝洪水位对道路底部产生竖向向上均匀分布浮力的折减系数；根据采用工程初拟材料参数和其他参数，按公式一、公式二计算四分之一块圆弧形面板处的弯矩、土工格栅拉力设计参数；设计道路结构，并提出所用材料和施工工艺技术要求；设计、试验注浆层3、灰土层4、基层5、封闭层6和面层8配合比，符合设计要求；选择合适的土工格栅7材料，经试验检测合格符合设计要求；步骤二、注浆层施工选用合格的注浆机械，注浆压力为0.2mpa～0.6mpa，检查灌浆设备和管路运转情况，检查固结浆嘴的强度，设定好灌浆参数，如凝胶时间、灌浆压力和配浆量等；
②
按设计的配合比搅拌纤维地聚物混合料浆液；清除地表土，整理平整；灌浆孔按注浆厚度设计布置梅花形注浆孔，注浆孔间距0.8m～1.2m，实地放样并标记；用挖掘机振动打孔，每批量打孔数量不宜过多，避免间隔时间过长打孔处砂砾石回挤密实注浆管难以插入，随打孔随注浆；注浆由专职熟练的人员进行操作，在压力比较稳定、注浆量确定的情况下，再继续注浆10s～20s即可结束每孔注浆；注浆完成后覆盖土工布养护7d，禁止重型车辆通行；步骤三、灰土层施工测量放样确定灰土施工平面和设立厚度标记；
②
搅拌灰土混合料，用铲车铺平混合料，应在混合料处于最佳含水量时进行碾压密实：步骤四、基层施工测量放样确定灰土施工平面和每幅边缘设立钢模板；拌和乳化纤维沥青碎石稳定土，采用自卸汽车运输；采用摊铺机进行摊铺，松铺厚度通过试验确定；用压路机碾压密实，覆盖土工布养护至规定强度；养护期内禁止重型车辆通行；步骤五、封闭层施工不粘轮乳化沥青防水粘结层施工前，应检查沥青洒布车的油泵系统、输油管缝、油量表、保温设备等；为了保证洒布的均匀性，应将一定数量沥青装入油罐，先进行试洒，以确定喷油速度及洒油量；
在洒布前应先预热并疏通油嘴，且采用人工配合一台全智能沥青洒布车进行洒布，选择适宜的喷嘴、洒布速度和喷洒量，使洒布速度和喷洒量保持稳定，不得有洒花漏空或成条状，也不得有堆积。喷洒不足的要补洒，喷洒过量处人工刮除或人工洒布细砂吸除，施工温度不得低于10℃；洒布车洒布完一个车道停车后转场其余车道洒布时，用油槽接住排油管滴下的乳化沥青，以防局部乳化沥青过多；检查洒布后不粘轮乳化沥青防水粘结层的均匀一致，无气泡、异物，如有未洒布的空白处采用人工喷雾补喷；步骤六、铺设土工格栅展开铺平全断面土工格栅，平整无褶皱；
②
接头搭接长度50cm～100cm，面层网格状十字交叉接缝处或板边的面层板块角边处不搭接接头；步骤七、浇筑面层测量放样确定面层施工平面和每幅边缘设立钢模板；
②
水泥混凝土拌合料从中间向两侧、两端泵送浇筑；边角如用插入式振动器振捣混凝土注意不要插到底，以免损伤土工格栅；按设计要求和有关规范设置施工缝；按设计要求切割混凝土面层分块缝。
31.本发明是一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠的临江防渗水耐久性道路结构，其结合相应的施工方法，具有较高的经济效益和社会效益。
32.以上所述仅是本发明的具体实施例，本领域技术人员应该理解，任何与该实施例类似的结构设计，均应包含在本发明的保护范围之内。