一种防渗土工布处理黑棉土路堤的结构及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及应用土工格室碎石土路堤底层和防渗土工布在黑棉土路堤处理中的 一种加固技术。
【背景技术】
[0002] 黑棉土是一种特殊粘性土，是在自然地质过程中形成的一种多裂隙并具有显著胀 缩性的地质体，粘土成分主要由强亲水的矿物蒙脱石与伊利石组成。黑棉土具有超固结性、 裂隙性、遇水膨胀、失水收缩开裂且反复变性等于正常固结粘土不同的工程性质，土体中杂 乱分布着裂隙，对建筑物所产生的变形破坏作用往往具有长期潜在危险。黑棉土修筑公 路工程，黑棉土的使用一直是个难题，如果路堤填料不使用黑棉土，将造成大量的黑棉土弃 方，一方面增加工程造价，另一方面给周边环境造成重大的不良影响。如果使用黑棉土填筑 路堤，降雨边坡入渗和地下水毛细上升至路堤内部将造成黑棉土路堤含水量的增加，发生 路堤膨胀变形，填料强度降低，干燥季节，由于蒸发，路堤失水，将造成裂隙滋生。干湿循环 的发生使黑棉土路堤易发生滑坡、坍塌、溜坍和开裂等病害。
[0003] 从黑棉土路堤发生病害的机理可以看出，如果黑棉土路堤保持含水量均衡分布， 黑棉土可以作为路堤填料，因此黑棉土路堤的一个处治思路就是做好路堤的防水、排水、隔 水和疏水工作，同时加固路堤边坡。
[0004] 上世纪50年代前后，国外开始采用"土工合成材料"进行工程加固，目前，土工合 成材料已经广泛应用于岩土工程的各个领域。所谓"土工合成材料"，《水利水电工程土工合 成材料应用技术规范》给出的定义是"应用于土木工程的合成材料产品的总称"。防渗土工 布为其中一种土工合成材料，防渗土工布是以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成 的土工防渗材料，塑料薄膜主要为聚氯乙烯（PVC)和聚乙烯（PE)。塑料薄膜和无纺布的结 合不仅增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗刺穿能力，而且由于无纺布表面粗糙，增大了接触 面的摩擦系数，有利于土工膜及保护层的稳定。防渗土工布用在黑棉土路堤结构中，可以起 到隔离路堤与外界的水气交换，保证黑棉土路堤内部含水量的均衡。同时由于防渗土工布 具有一定的抗拉伸能力，可以加固黑棉土路堤，提尚其稳定性。
[0005] 土工格室为上世纪80年代在国际上出现的一种新型三维土工合成材料，它是一 种高分子聚合物宽条带经强力焊接而形成的三维网状结构体，伸缩自如，运输时可缩叠起 来，使用时可张开，并在格室中填砂、碎石或粘土材料，构成具有强大侧向和大刚度的柔性 结构层。
【发明内容】
[0006] 技术问题：本发明的目的在于提供一种防渗土工布处理黑棉土路堤的结构及方 法。这种由土工布和黑棉土共同组成的结构，既能解决黑棉土路堤稳定性问题，还可合理利 用黑棉土弃方，达到结构稳定、经济合理的目的。土工格室碎石土的使用隔离了路堤与地基 土的水气交换，同时增强了路堤结构的稳定性。
[0007] 技术方案：本发明提供如下技术方案：
[0008] 一种防渗土工布处理黑棉土路堤的结构，该路堤结构从上到下依次包括土工格室 碎石路堤底层，黑棉土填土层以及非膨胀性粘土顶封层。其中黑棉土填土层采用防渗土工 布包边并在层间设置防渗层。
[0009] 优选的，所述土工格室碎石土路堤底层中，土工格室的材料要求为：
[0010] 聚丙烯土工格室；
[0011] 格室片的拉伸屈服强度： 223.0MPa; 焊接处抗拉强度： 2100N/cm; 格室组间连接处抗拉强度（格室片边缘）22〇〇N7cm; 格室组间连接处抗拉强度（格室片中间）2l20N/cm。
[0012] 一种防渗土工布处理黑棉土路堤的方法，该方法依次包括如下步骤：
[0013] 步骤1 :清基：挖除地基表层种植土或黑棉土 20cm，换填水稳性好的非膨胀性材 料，并压实、整平；
[0014] 步骤2 :放样：按照施工图放样，计算每层包边所使用防渗土工布尺寸并进行裁 剪；
[0015] 步骤3 :铺设三层共50cm 土工格室碎石土：先将土工格室展开，铺于地基表面，固 定边缘，撒布碎石土于土工格室内，然后碾压至规定的密实度；
[0016] 步骤4 :铺设防渗土工布：在路基两侧铺设防渗土工布，防渗土工布与填土搭接 250cm，防渗土工布在路基边坡上反包，两侧防渗土工布反包后在路堤中部搭接100cm，使用 乳化沥青粘结。相邻防渗土工布搭接宽度为l〇〇cm，并使用乳化沥青粘结；
[0017] 步骤5 :铺土和碾压施工：每层黑棉土铺筑厚度为碾压密实后为20cm?25cm，铺 筑前通过试验段确定松铺厚度和碾压工艺；
[0018] 步骤6 :顶封层填筑和碾压：顶封层材料使用水稳性好的非黑棉土材料，每层铺筑 厚度为20cm，并碾压至规定的密实度。
[0019] 优选的，所述的步骤4铺设防渗土工布的步骤包括：
[0020] 步骤1 :首先在土工格室碎石土层顶两侧分别铺设防渗土工布，防渗土工布与土 工格室碎石土搭接250cm，将防渗土工布固定在土工格室碎石土表面上；
[0021] 步骤2 :分层填筑厚100cm黑棉土，每层厚20cm?25cm，然后按设计边坡削坡，削 坡先使用机械粗削，然后人工精修；
[0022] 步骤3 :两侧防渗土工布反包，并与路堤中部形成不少于100cm的搭接，防渗土工 布层间使用乳化沥青粘结；
[0023] 步骤4 :铺设第二层防渗土工布，与下层防渗土工布搭接250cm，层间使用乳化沥 青粘结；
[0024] 步骤5 :重复以上施工步骤至顶层。
[0025] 优选的，防渗土工布的材料要求为：
[0026] 厚度 >2.5 mm 断裂强力 2l7.5kN/m 断裂伸长率 40?80% CBR顶破强力 S.OkN 撕破强力 2〇.49kN/m。
[0027] 有益效果：①土工格室的使用使得碎石土底层的抗变形能力增强，有利于路堤的 稳定。②防渗土工布和黑棉土共同组成的结构隔绝了外界水气对黑棉土路堤的影响，保证 了路堤内部含水量的均衡，同时，防渗土工布的使用对路堤具有增强作用，限制了路堤的变 形。③实现了黑棉土作为路堤填料，减少了黑棉土工程弃方，有利于水土保持，节约了工程 造价，同时，缓解了周边的环境压力。
【附图说明】
[0028] 以下将结合附图1?5对本发明所述的防渗土工布处理黑棉土路堤的方法进行详 细说明（图中单位以毫米计）。
[0029] 图1为防渗土工布处理黑棉土路堤施工后的断面图；
[0030] 图2?图5为防渗土工布处理黑棉土路堤施工示意图，其中：
[0031] 图2为土工格室碎石路堤底层断面图；
[0032] 图3为防渗土工布布设示意图；
[0033] 图4为黑棉土填筑示意图；
[0034] 图5为防渗土工布反包示意图。
[0035] 图中1. 80cm顶封层，2.黑棉