一种深厚软基路段的厚垫层泡沫轻质土路基结构的制作方法

本实用新型涉及道路工程技术领域，具体涉及一种深厚软基路段的厚垫层泡沫轻质土路基结构及施工方法。

背景技术：

软土具有高压缩性、大孔隙比等特点，在软土地基上修筑的道路易发生路基失稳和不均匀沉降等问题。因此，软土地基处理成为道路工程建设中的难题。解决这个问题的途径有两种，一种是减少地基的不均匀沉降，另一种是增强结构物对地基不均匀沉降的适应性。

泡沫轻质土是将泡沫与水泥浆均匀混合搅拌成流体，并最终凝固成型的一种含有大量封闭气孔的人造轻型填筑材料。泡沫轻质土代替填土填石路堤可减轻地基所受永久荷载，减少地基不均匀沉降，在交通土建领域中得到了广泛的应用。但是，泡沫轻质土为刚度较大的脆性材料，当地基发生较大的均匀沉降时易发生脆性破坏，降低道路的通行能力，威胁行车安全。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种深厚软基路段的厚垫层泡沫轻质土路基结构及施工方法，解决宽幅道路跨越深厚软基时的不均匀沉降问题。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种深厚软基路段的厚垫层泡沫轻质土路基结构，其特征在于：

自下向上包括厚垫层泡沫轻质土路基和路面层；

厚垫层沿道路纵向铺筑于深厚软土地基之上；

泡沫轻质土路基分层浇筑于厚垫层之上，每两层分层浇筑的泡沫轻质土路基之间设有镀锌铁丝网；泡沫轻质土路基的顶面设置有路面层。

沿泡沫轻质土路基纵向设有变形缝。

泡沫轻质土路基两侧植土包边形成保护层。

厚垫层铺筑于深厚软土地基上，厚度范围0.5m~1.2m。

泡沫轻质土路基分层浇筑于厚垫层上，每层浇筑的厚度为0.5m，采用台阶放坡，即后浇筑层的宽度小于前一层的宽度，两侧台阶放坡坡率不小于1:1.5。

泡沫轻质土路基每隔10m~20m设置一道变形缝，变形缝的宽度为1cm~2cm。

路基两侧植土包边，植土的厚度不小于1m。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型从软土地基上泡沫轻质土路基的受力机理入手，提供了一种用于深厚软基路段的厚垫层泡沫轻质土新型路基结构，具有以下优点：

(1) 提出了深厚软土上的泡沫轻质土路基的“架桥”作用，指出了路基易发生脆性破坏的根源，得出了垫层厚度与路基底部拉应力的关系曲线。

(2) 本实用新型的新型路基结构提高了道路行车的舒适性和服务水平,减少运营养护成本。采用厚垫层减轻了地基的应力集中、调整了路基的不均匀沉降量，降低了路基结构的拉应力和剪应力；泡沫轻质土之间的金属网协调了路基结构各部分的变形量，使受力均匀；每隔10m~20m设置一道变形缝，允许混凝土路基发生少许的收缩膨胀及不均匀沉降。

(3) 本实用新型的新型路基结构施工质量可控。泡沫轻质混凝土路基属于大体积混凝土施工，采用分层浇筑可以降低混凝土的水化热，防止出现温度裂缝。

(4) 施工方便、节约时间、节省投资。无需进行深层软基处理，使得施工可以快速推进，厚垫层可以采用碎石土、砂砾、矿渣等材料，取材方便，造价低。

(5) 产品环保、美观。采用植土包边，既可以营造景观又可以保护路基材料。

附图说明

图1为不同弹性模量路基的架桥作用。

图2为泡沫轻质土底部拉应力与垫层厚度关系曲线

图3为本新型路基结构的横断面示意图。

图4为本新型路基结构的纵断面示意图。

图中，1-厚垫层，2-泡沫轻质土路基，3-镀锌铁丝网，4-变形缝，5-保护层。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。

建立简化的深厚软基泡沫轻质混凝土路基结构有限元模型有限元模型。通过改变地基和路堤的刚度比，得到地基反力分布曲线。参照附图1，路基弹性模量为0.5倍的地基模量时，地基反力为盆形，基本与上部压力分布形状相同，为典型的柔性基础的地基反力特征；路基弹性模量为地基的50倍时地基反力为马鞍形；路基弹性模量为地基的250倍或1000倍时，中间地基反力很小，而两侧地基反力很大，有明显的架桥作用，这将导致路基材料的脆性破坏。泡沫轻质土路基的模量比软土高100至1000倍，因此基本可视为刚性基础，架桥作用将严重损害泡沫轻质土路基结构。

采用泡沫轻质土+垫层处理深厚软基，改变垫层厚度选取（0.5m、1m、1.5m、2m、3m和4m），同时模拟取不同的弹性模量的地基（3MPa、5MPa、10MPa、20MPa和40MPa），得到了不同垫层厚度下轻质土路堤底部拉应力与地基不均匀沉降的关系，参照附图2。研究发现地基不均匀沉降越大，轻质土底部拉应力越大；地基发生相同大小不均匀沉降时，垫层厚度越大，轻质土路基底部拉应力越小。

由此可见，垫层可以减弱架桥作用、减弱地基不均匀沉降对路基结构的影响，垫层越厚地基对路基的影响越小。为了避免增大垫层的厚度的同时造成地基沉降的增加，本实用新型采用的垫层厚度范围为0.5m~1.2m。

参照附图3、附图4，本实用新型提出深厚软基路段的厚垫层泡沫轻质土路基结构，自下向上包括厚垫层1、泡沫轻质土路基2和路面层。厚垫层1沿道路纵向铺筑于深厚软土地基之上；泡沫轻质土路基2分层浇筑于厚垫层1之上，每两层分层浇筑的泡沫轻质土路基2之间设有镀锌铁丝网3；泡沫轻质土路基的顶面设置有路面层。

沿泡沫轻质土路基2纵向设有变形缝4。泡沫轻质土路基2两侧植土包边形成保护层5。

厚垫层1铺筑于深厚软土地基上，厚度范围0.5m~1.2m。泡沫轻质土路基2分层浇筑于厚垫层上，每层浇筑的厚度为0.5m，采用台阶放坡，即后浇筑层的宽度小于前一层的宽度，两侧台阶放坡坡率不小于1:1.5。泡沫轻质土路基每隔10m~20m设置一道变形缝4，变形缝的宽度为1cm~2cm。路基两侧植土5包边，植土的厚度不小于1m。

深厚软土上的泡沫轻质土路基具有明显的“架桥”作用，地基反力中间小，两侧大，地基反力分布图呈马鞍形，因而路基结构所受的弯矩和剪力较大，路基易发生脆性破坏；垫层可以减轻地基的应力集中、调整路基的不均匀沉降量，从而降低路基结构的拉应力和剪应力。

本实用新型具有适应不均匀沉降能力强、施工方便、节省投资等特点，用于深厚软土地基，特别是宽路基效果显著，成功地解决了深厚软基路段路基不均匀沉降过大的技术难题。

上述深厚软基路段的厚垫层泡沫轻质土路基结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：清理整平施工场地，清除场地树枝、淤泥，垫层施工前，基底无明显积水、无松软土。基地验收合格后按设计要求铺筑厚垫层。

步骤二：安装侧向挡板及分段模板，全线泡沫轻质土路基均采用分段、分区、全面分层浇注。泡沫轻质土路基分层浇筑于厚垫层之上，每层浇筑的厚度为0.5m，采用台阶放坡，即后浇筑层的宽度小于前一层的宽度，两侧台阶放坡坡率不小于1:1.5。纵向区段长度10m~20m，纵向相邻浇注段之间采用临时模板，板后敷设1～2cm厚泡沫塑料板。待达到拆模强度是，拆除临时模板，留下泡沫塑料板作为变形缝，变形缝必须保证铅垂。每浇筑完一层泡沫轻质土铺设一层金属网，金属网在变形缝处必须断开，在上一层浇筑的泡沫轻质混凝土初凝之前浇筑下一层。

步骤三：待泡沫轻质混凝土达到设计强度并验收合格后，植土包边形成保护层，植土的厚度不小于1m。

步骤四：进行路面层及其他附属设施施工。

本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。