专利名称：一种粘土包边尾矿砂路基结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种用尾矿砂进行路基建设及施工方法，属于路基技术领域。
背景技术：
尾矿属于矿选后的废弃物，是エ业固体废弃物的主要组成部分。据统计我国累计生产尾砂约59. 7亿吨，尾矿砂堆弃需要占用大量的土地，同时还会造成环境污染和可能发生地质灾害。冶金矿山企业每生产ー吨铁精矿，产生约2吨的尾矿废弃物，其中堆存的铁尾矿量占全部尾矿存放总量的近1/3。尾矿牧场多采用尾矿库集中堆放方式，个别尾矿区将尾
矿直接排入河流及荒地，不但占用大量土地、堵塞河流，对周围环境也产生了负面影响。因此国内外对尾矿的综合利用都非常重视。尾矿砂是选矿厂在一定的技术条件下将矿石磨细，选取铁粉后排放的固体废弃物，具有矿粒度细、数量大等特点。随着我国经济快速的发展，公路、鉄路建设需求越来越大，需要大量的路基填料，为了有效利用尾矿砂进行路基填筑，提出了粘土包边尾矿砂路基结构及其施工方法发明专利。经检索，在文献《尾砂矿作为路基填料的探讨》(《公路》1998年第11期44_47页)中关于施工エ艺中公开了ー种尾矿砂路堤结构示意图，该路基结构是在地面上先做粘土封层，然后进行尾矿砂路基填筑，这种结构未设排水系统，很难使路基内部尾砂矿中的水排出，从而降低路基稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供ー种粘土包边尾矿砂路基结构及其施工方法，该路基充分利用废弃的尾矿砂进行路基铺设，路基结构抗冲刷能力強，且成本低，能够避免尾矿产生的污染。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是ー种粘土包边尾矿砂路基结构，其特征在于所述路基结构的主体为置于地表的尾矿砂，所述尾矿砂的两侧面和上表面包有粘土层，尾矿砂的底部两侧开设有排水盲沟，所述排水盲沟把尾矿砂与外界连通。对上述结构作进ー步限制，所述排水盲沟为沿路基横断面方向上开设，排水盲沟的长度大于尾矿砂侧面粘土层的厚度，排水盲沟的底部铺设透水土工布，排水盲沟内部用透水材料包好的碎石填满。本发明中的排水盲沟位于尾矿砂底部两侧，沿路基长度方向，每隔30 50m设置一道，用于排除尾矿砂内多余的水，排水盲沟内部用碎石填满，碎石的颗粒度要与排水盲沟的高度吻合，用于撑起排水盲沟，防止沉降。对上述结构作进ー步限制，所述尾矿砂两侧面的粘土层的厚度控制在I. 5 2. 5m之间，尾矿砂顶部的粘土层厚度为30 50cm。本发明利用粘土层对尾矿砂进行包边和封顶，可以克服尾矿砂粘聚カ小，提高路基填筑时的边坡抗冲刷能力，尾矿砂顶部的粘土层主要起到封层的目的，避免尾矿砂遇水后強度降低。ー种粘土包边尾矿砂路基的施工方法，其特征在于包括如下步骤(1)清理地表清除路基用地范围内的垃圾、有机物残渣及原地面以下100 300mm内的草皮、农作物的根系和表土，并集中堆放在弃土场内，以备临时用地复耕、路基边坡绿化时使用；
(2)备料根据填层段落的长度及宽度，按松铺系数计算每层需要的尾矿砂及包边土填筑数量，按照提前划定的卸料分段网格，逐格卸土并保证虚铺厚度满足设计要求；
(3)摊铺由于包边的粘土层与尾矿砂芯同步施工，在摊铺过程中避免两种填料混杂，使用推土机和刮平机配合完成摊铺施工，同时配合人工整理尾矿砂和粘土填料的交界处，形成整齐的交界线；
(4)尾矿砂芯碾压应遵循从压实后的包边土向路基中心的原则，碾压时的轨迹重叠宽度不小于1/3轨迹宽，采用静压一轻震一強震一轻震一轮胎碾静压的方式，压路机的碾压行驶速度不超过4km/h ；
(5)开设排水盲沟碾压完成并检验合格后，在压实后的路基面上沿横断面方向，分别 在两侧开挖排水盲沟，清理排水盲沟底部，铺设透水土工布，排水盲沟内回填碎石后用土工布将其包裹好，然后回填至压实的路基面；
(6)粘土封层重复以上3 5步骤填筑路基至设计高度后，在顶部铺设30 50cm厚的粘土层，进行封层施工。采用上述技术方案所产生的有益效果在于
1)由于筑路所用的尾矿砂为矿山开采的废弃物，通过用粘土层把尾矿砂进行包边封顶后，可以用于路基填料，变废为宝，节省道路修建的材料费，该技术具有显著的经济效益、社会效益和环保效益；
2)本发明中的施工方法简单易行，直接进行尾矿砂摊铺碾压即可，不需复杂的现场拌合エ艺，有利于加快施工进度，实施快速施工，主要设备为搅拌混料设备和压路机等普通施エ机械；
3)本发明有利于路基土体排水，使路基保持干燥，提闻路基稳定性。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进ー步详细的说明。图I是本发明中路基结构的截面示意 其中1、排水盲沟，2、粘土层，3、尾矿砂。
具体实施例方式根据附图I可知，本发明具体涉及ー种粘土包边尾矿砂路基结构，该路基结构的主体为置于地表的尾矿砂3，尾矿砂3的两侧面和上表面包有粘土层2，尾矿砂3的底部两侧开设有排水盲沟1，排水盲沟I把粘土层2与外界连通，尾矿砂3两侧面的粘土层2的厚度控制在I. 5 2. 5m之间，尾矿砂3顶部的粘土层2厚度为30 50cm。排水盲沟I为沿路基横断面方向上开设，排水盲沟I的长度大于尾矿砂3侧面粘土层2的厚度，排水盲沟I的底部铺设透水土工布，排水盲沟I内部用土工布包好的碎石填满。该路基结构可以避免矿砂粘聚カ较小，并且可以提高路基填筑时边坡抗冲刷能力。本发明中粘土包边尾矿砂路基结构的施工方法如下
1、清除路基用地范围内的垃圾、有机物残渣及原地面以下至少100 300mm内的草皮、农作物的根系和表土，并集中堆放在弃土场内，以备临时用地复耕、路基边坡绿化时使用；
2、根据填层段落(路段)的长度及宽度，按松铺系数计算每层需要的尾矿砂及包边土填筑数量，按照提前划定的卸料分段网格，逐格卸土。由于包边土与尾矿砂芯同步施工，所以在摊铺过程中避免两种填料混杂，应使用推土机和刮平机配合完成摊铺施工，同时配合人工整理尾矿砂和粘土填料的交界处，形成整齐的交界线；
3、首层摊铺完成后可以使包边粘土的虚铺厚度略大于尾矿砂10cm，其余各层的填筑摊铺可以根据首层压实的情况调整尾矿砂与包边土的摊铺厚度差，以便使压实后的尾矿砂与包边土齐平；
4、尾矿砂芯碾压应遵循从压实后的包边土向路基中心的原则，碾压时的轨迹重叠宽度不小于1/3轨迹宽；
5、碾压一般采用静压一轻震一強震一轻震一轮胎碾静压的方式，压路机的碾压行驶速度不超过4 km/h ；
6、碾压完成并检验合格后，在压实后的路基面上沿横断面方向，分别在两侧开挖长度约2. O 3. O m(大于包边粘土宽度O. 5m)，宽度O. 5 I. O m，高30 50cm的排水盲沟。清理排水沟底部，铺设透水土工布，盲沟内回填30cm厚的碎石后用土工布将其包裹好，然后回填至压实的路基面。7、重复以上2 6エ序填筑至设计高度后,进行顶部30 50 cm厚的粘土封层施エ。本发明与背景技术中提及的公开技术对比，该路基结构是直接在地面上铺筑尾矿砂，在两侧的粘土包边中做排水盲沟，相比与在地面上做粘土层的结构，本发明有利于路基土体排水，使路基保持干燥，提高路基稳定性。本发明的施工方法是针对纯尾矿砂进行摊铺碾压，并且碾压エ序为静压一轻震一強震一轻震一轮胎碾静压的エ序，具体的碾压遍数可由现场试验确定。本发明专利施工エ序简单，直接进行尾矿砂摊铺碾压即可，不需复杂的现场拌合エ艺，有利于加快施工进度，实施快速施工。而公开技术中的施工方法，用于本发明中路基结构的施工，是很难达到设计要求的。本发明中步骤5中所述的静压、轻震、強震、轮胎碾静压均为路基修筑时的常规施エ方式，但碾压エ序是本发明所提出的。
权利要求
1.一种粘土包边尾矿砂路基结构，其特征在于所述路基结构的主体为置于地表的尾矿砂(3)，所述尾矿砂(3)的两侧面和上表面包有粘土层(2)，尾矿砂(3)的底部两侧开设有排水盲沟(I )，所述排水盲沟(I)把尾矿砂(3)与外界连通。
2.根据权利要求I所述的一种粘土包边尾矿砂路基结构，其特征在于所述排水盲沟(I)为沿路基横断面方向上开设，排水盲沟(I)的长度大于尾矿砂(3)侧面粘土层(2)的厚度，排水盲沟(I)的底部铺设透水土工布，排水盲沟(I)内部用透水材料包好的碎石填满。
3.根据权利要求I或2所述的一种粘土包边尾矿砂路基结构，其特征在于所述尾矿砂(3)两侧面的粘土层(2)的厚度控制在I. 5 2. 5m之间，尾矿砂(3)顶部的粘土层(2)厚度为30 50cm。
4.一种粘土包边尾矿砂路基的施工方法，其特征在于包括如下步骤 (1)清理地表清除路基用地范围内的垃圾、有机物残渣及原地面以下100 300mm内的草皮、农作物的根系和表土，并集中堆放在弃土场内，以备临时用地复耕、路基边坡绿化时使用； (2)备料根据填层段落的长度及宽度，按松铺系数计算每层需要的尾矿砂及包边土填筑数量，按照提前划定的卸料分段网格，逐格卸土并保证虚铺厚度满足设计要求； (3)摊铺由于包边的粘土层与尾矿砂芯同步施工，在摊铺过程中避免两种填料混杂，使用推土机和刮平机配合完成摊铺施工，同时配合人工整理尾矿砂和粘土填料的交界处，形成整齐的交界线； (4)尾矿砂芯碾压应遵循从压实后的包边土向路基中心的原则，碾压时的轨迹重叠宽度不小于1/3轨迹宽，采用静压一轻震一强震一轻震一轮胎碾静压的方式，压路机的碾压行驶速度不超过4km/h ； (5)开设排水盲沟碾压完成并检验合格后，在压实后的路基面上沿横断面方向，分别在两侧开挖排水盲沟，清理排水盲沟底部，铺设透水土工布，排水盲沟内回填碎石后用土工布将其包裹好，然后回填至压实的路基面； (6)粘土封层重复以上3 5步骤填筑路基至设计高度后，在顶部铺设30 50cm厚 的粘土层，进行封层施工。
全文摘要
本发明公开了一种粘土包边尾矿砂路基结构及其施工方法，属于路基技术领域。路基结构的主体为置于地表的尾矿砂，尾矿砂的两侧面和上表面包有粘土层，尾矿砂的底部两侧开设有排水盲沟，所述排水盲沟把粘土层与外界连通，该路基结构的施工步骤包括清理地表、备料、摊铺、尾矿砂芯碾压、开设排水盲沟、粘土封层。本发明的路基充分利用废弃的尾矿砂进行路基铺筑，路基结构抗冲刷能力强，且成本低，能够避免尾矿产生的污染，该技术具有显著的经济效益、社会效益和环保效益。
文档编号E01C3/00GK102704364SQ20121021961
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者吕鹏, 周乔勇, 张保俭, 杨广庆, 熊保林 申请人:石家庄铁道大学