专利名称：一种用于高地下水位内陆硫酸盐渍土的新型路基结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于高地下水位内陆硫酸盐溃土的新型路基结构。
背景技术：
盐溃土是不同程度盐碱化土的总称。在公路工程中，一般指地表下1. Om内土中易溶盐含量平均大于O. 3%的土。盐溃土按区域分布分成滨海盐溃土、内陆盐溃土和冲积平原盐溃土 ；按含盐性质分成(亚)氯盐溃土、(亚)硫酸盐溃土、碳酸盐溃土五类。总体来说，盐溃土的工程病害包括盐冻胀、溶陷和对工程体、材料的腐蚀。内陆硫酸盐溃土是富含硫酸盐河水、地下水从高处流向洼地，在典型干旱、过干旱内陆气候条件下经蒸发作用，盐分富集于表层而成。主要分布于甘肃、青海、新疆、内蒙古等内陆地区。硫酸盐溃土中常见盐分为硫酸钠，其溶解特性①温度低于32. 4°C时，其溶解度随温度升高而增大；超过32. 4°C时，其溶解度随温度升高而降低。②饱和硫酸钠溶液在温度低于32. 4°C时，随温度降低析出芒硝(Na2SO4 · IOH2O)体积增大约4倍，当温度再升高到32. 4°C时，芒硝晶体失去结晶水形成硫酸钠溶液，体积缩小。典型内陆干旱、半干旱气候特点年降水量小，年蒸发量大；夏季白天气温高，昼夜温差大，冬季气温低。综合以上两点，修建于内陆硫酸盐溃土地区的公路多存在盐-冻胀、溶陷、腐蚀三类病害，前两种表现尤为明显。没有采取措施的道路在高温季节地面温度最高可达60°C，在强烈蒸腾作用下，地下盐水在土体空隙中向上迁移，但因为水分不断蒸发而导致盐溶液过饱和析出硫酸钠晶体，出现硫酸盐的富集。夏季转入秋、冬季，温度降低蒸腾作用减弱，硫酸钠溶解后再析出芒硝晶体，温度继续下降时水结成冰，两者体积膨胀导致路面结构因变形过大形成鼓胀、裂缝。春季气温回升，降雨集中使得芒硝晶体溶于孔隙水中体积变小而出现路面鼓胀消失、裂缝处出现溶陷，在车辆循环荷载作用下，路面及路基结构破坏不断扩大。周而复始，内陆硫酸盐溃土地区道路达不到使用年限，反复维修费用大。针对以上病害，目前常用于高地下水位路基结构处理方式是抬高路基高度或设置隔断层。抬高路基高度能控制地下水位在盐-冻胀线以下，路面、路基持力层在毛细水影响范围以上，但会造成较大的挖填方量，不适宜城市道路建设，且可能对周边环境产生不利影响；当地下水位升高时，原来设计的高度有可能不适应而导致盐冻胀、溶陷的发生。设置隔断层能有效切断毛细水上升通道，防止盐分富集于路基层而减少盐胀的发生，当地下水位较高时，隔断层达不到隔断效果。
发明内容
本发明目的是提供一种用于地下水位埋深小于3. Om的高地下水位内陆硫酸盐溃土新型路基结构。能减小路基内温度变化幅度，隔断盐分迁移，排出路基中的盐水，减轻道路盐-冻胀和溶陷破坏等工程病害。为了达到上述目的，本发明包括由下至上依次为路堤、排水装置、隔-排盐水层、下路床层、保温隔断层和上路床层，其中排水装置和隔排盐水层设于地下水位线以上与盐胀线以下，隔-排盐水层设于路堤中，其下底面高于地下水位线30-50cm，排水装置设置于路基中轴线以及隔排盐水层下方的路堤内，中轴线两边的隔-排盐水层均向中间下方倾斜5-8°，下路床层厚度为30-50cm，保温隔断层厚度为30_50cm，上路床层厚20_30cm。作为改进，所述隔-排盐水层为30_60cm厚粒径为l_50mm级配均匀的砂砾石或采用两层反滤层中间夹20-30cm厚粒径为l_50mm级配均匀的砂砾石。作为改进，所述保温隔断层的材质为炉渣、矿渣、泡沫塑料、苯乙烯海绵塑料和混凝土一种或多种。作为改进，所述排水装置位于隔-排盐水层以下O.1 O. 5m。作为改进,所述排水装置为排水沟或者排水管。本发明的路基结构采取对硫酸盐溃土路基隔断排盐、保温多道防线理念①阻断地下毛细水上升路径，并在隔断层形成微水压力差，将毛细水向排水沟(管)汇集并排出路基，保持路床干燥、中湿状态；②隔断热量往下路床扩散，也防止下路床热量和水分因蒸发作用流失，从而减小路基温度变化幅度，保持路基温度稳定，减少盐分迁移；③降低路基抬高高度，减少路基铺筑时挖、填方量。本发明适用于高地下水位内陆硫酸盐溃土地区道路路基修筑，还可用于盐胀、溶陷严重的内地区道路新建、改建等工程。
图1为本发明的用于高地下水位内陆硫酸盐溃土新型路基结构的剖面示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明。如图1所示，本发明由下至上依次为路堤1、排水装置9、隔排盐水层2、下路床层5、保温隔断层6和上路床层7，其中排水装置9和隔-排盐水层2设于地下水位线3以上与冻胀线4以下，隔排盐水层2设于路堤I中，排水装置9设置于路基中轴线以及隔-排盐水层2下方的路堤I内，中轴线两边的隔-排盐水层2均向中间下方倾斜5-8°，下路床层5厚度为30-50cm，保温隔断层6厚度为30-50cm，表面横坡与路面设计值一致，上路床层7厚20-30cm。所述隔-排盐水层是厚30-60cm,粒径为l_50mm级配均勻的砂碌石或采用两层反滤层中间夹20-30cm厚粒径为l_50mm级配均匀的砂砾石。所述保温隔断层的材质为炉渣、矿渣、泡沫塑料、苯乙烯海绵塑料和混凝土一种或多种组合而成。所述排水装置位于隔-排盐水层以下O.1 O. 5m且位于地下水3以上。所述排水装置9为排水沟或者排水管。本发明是通过如下步骤来实现的实施例1 :(I)按设计路面宽度两侧各加lm，揭除盐壳层，中轴开挖深度以地下水埋深减30cm为控制，两侧向中轴下方倾斜8°的基底面，适量洒水在最佳含水条件下进行碾压，使其达到最大压实度。(2)在基底中轴处向下开挖断面50 X 50槽，然后砌筑高30cm，宽30cm，厚度为5cm的U型截面混凝土沟或铺设30 X 30预制U型管，纵坡与路线纵坡一致并不小于I %，两侧回填至槽口，用透水板覆盖排水管。(3)在基底表面铺设反滤土工织物，然后一次性铺20cm、粒径l_50mm级配均匀的砂砾石并压实，形成向中央排水沟倾斜8°，两侧用砾类土包边至开挖边线，然后铺设一层反滤土工织物。(4)按《公路路基设计规范》(JTG20D30-2004)和《盐溃土地区公路设计与施工指南》(新疆公路学会)相应规定回填50cm下路床层；(5)先铺设厚10cm、粒径O. 5mm-2mm砂土保护层,表面横坡与路面设计值一致,平整压实再铺设厚6-8cm的EPS (聚苯乙烯泡沫)保温板后再铺设厚10cm、粒径O. 5mm-2mm砂土保护层；(6)按《公路路基设计规范》(JTG20D30-2004)和《盐溃土地区公路设计与施工指南》(新疆公路学会)相应规定回填30cm上路床层。实施例2 (I)按设计路面宽度两侧各加lm，揭除盐壳层，中轴开挖深度以地下水埋深减30cm为控制，两侧向中轴下方倾斜7°的基底面，适量洒水在最佳含水条件下进行碾压，使其达到最大压实度。(2)在基底中轴处向下开挖断面50 X 50槽，然后砌筑高30cm，宽30cm，厚度为5cm的U型截面混凝土沟或铺设30 X 30预制U型管，纵坡与路线纵坡一致并不小于I %，两侧回填至槽口，用透水板覆盖排水沟。(3)在基底表面铺设反滤土工织物，然后一次性铺30cm、粒径l_50mm级配均匀的砂砾石并压实，形成向中央排水沟倾斜7°，两侧用砾类土包边至开挖边线，然后铺设反滤土工织物。(4)按《公路路基设计规范》(JTG20D30-2004)和《盐溃土地区公路设计与施工指南》(新疆公路学会)相应规定回填30cm下路床层；(5)均匀铺设40cm厚炉渣或矿渣压实作为保温隔断层；(6)按《公路路基设计规范》(JTG20D30-2004)和《盐溃土地区公路设计与施工指南》(新疆公路学会)相应规定回填30cm上路床层。实施例3 (I)按设计路面宽度两侧各加lm，揭除盐壳层，中轴开挖深度以地下水埋深减50cm为控制，两侧向中轴下方倾斜5°的基底面，适量洒水在最佳含水条件下进行碾压，使其达到最大压实度。(2)在基底中轴处向下开挖断面50 X 50槽，然后砌筑高30cm，宽30cm，厚度为5cm的U型截面混凝土沟或铺设30 X 30预制U型管，纵坡与路线纵坡一致并不小于I %，两侧回填至槽口，用透水隔砂板覆盖排水沟(管)。(3)在基底表面分两次铺设总厚度为60cm、粒径l_50mm级配均匀的砂砾石并压实，形成向中央排水沟倾斜5°，两侧用砾类土包边至开挖边线。(4)按《公路路基设计规范》(JTG20D30-2004)和《盐溃土地区公路设计与施工指南》(新疆公路学会)相应规定回填30cm下路床层；(5)均匀铺设50cm厚炉渣或矿渣压实作为保温隔断层；(6)按《公路路基设计规范》(JTG20D30-2004)和《盐溃土地区公路设计与施工指南》(新疆公路学会)相应规定回填30cm上路床层。本发明的路基结构与原路基结构对比
1.在保温隔断层作用下，路基盐胀深度减少10-50%，路床层内含水量随季节变化无明显变化，从而路面的变形得到有效控制，延长2-3年的使用年限，减少了原来道路服役期间30-50%的维修费用。2.在施工过程中，盐溃土的就地开挖和回填能减少原来抬高路基方案的取土量，降低了路基的高度l-2m，减低运输成本且明显减少对周边环境的影响。
权利要求
1.一种用于高地下水位内陆硫酸盐溃土的新型路基结构，其特征是，包括由下至上依次为路堤、排水装置、隔-排盐水层、下路床层、保温隔断层和上路床层，其中排水装置和隔排盐水层设于地下水位线以上与盐胀线以下，隔-排盐水层设于路堤中，其下底面高于地下水位线30-50cm，排水装置设置于路基中轴线以及隔排盐水层下方的路堤内，中轴线两边的隔-排盐水层均向中间下方倾斜5-8°，下路床层厚度为30-50cm，保温隔断层厚度为 30-50cm，上路床层厚 20-30cm。
2.根据权利要求1的一种用于高地下水位内陆硫酸盐溃土的新型路基结构，其特征是，所述隔-排盐水层为30-60cm厚粒径为l_50mm级配均匀的砂砾石或采用两层反滤层中间夹20_30cm厚粒径为l_50mm级配均勻的砂碌石。
3.根据权利要求1的一种用于高地下水位内陆硫酸盐溃土的新型路基结构，其特征是，所述保温隔断层的材质为炉渣、矿渣、泡沫塑料、苯乙烯海绵塑料和混凝土一种或多种。
4.根据权利要求1的一种用于高地下水位内陆硫酸盐溃土的新型路基结构，其特征是，所述排水装置位于隔-排盐水层以下O.1 O. 5m。
5.根据权利要求1的一种用于高地下水位内陆硫酸盐溃土的新型路基结构，其特征是，所述排水装置为排水沟或者排水管。
全文摘要
本发明公开了一种用于高地下水位内陆硫酸盐渍土的新型路基结构，由下至上依次为路堤、排水装置、隔-排盐水层、下路床层、保温隔断层和上路床层，其中排水装置和隔-排盐水层设于地下水位线以上与盐胀线以下，隔-排盐水层设于路堤中，其下底面高于地下水位线30-50cm，排水装置设置于路基中轴线以及隔-排盐水层下方的路堤内，中轴线两边的隔-排盐水层均向中间下方倾斜5-8°，下路床层厚度为30-50cm，保温隔断层厚度为30-50cm，上路床层厚20-30cm。本发明的路基结构能保持路床干燥、中湿状态，防止下路床热量和水分因蒸发作用流失，从而减小路基温度变化幅度，保持路基温度稳定，减少盐分迁移，并且能降低路基抬高高度，减少路基铺筑时挖、填方量。
文档编号E01C3/06GK103015283SQ20121058462
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月30日 优先权日2012年12月30日
发明者彭述权, 陈再, 胡毅夫, 樊玲, 李寿宁 申请人:中南大学