CN105088913B - 一种多年冻土地区路基结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了多年冻土地区路基结构，包括以下结构层：从下到上依次为填料层、钢渣层、块碎石层、填缝水泥层、铝箔层、阻热导冷层、土工布层、纤维混凝土层、铺筑路堤填土层。本发明多年冻土地区路基结构，通过对整体结构的设计铺设以及具体各层材料的要求，利用不同材料的导热通风性能，充分发挥各自的优点，实现冷季大量吸入冷能的同时，有效限制暖季的吸热量，大幅提高了路基在一个冻融周期内的净放热量，从而更加有效地降低路基下伏冻土的温度。因此，这种路基可保护路基下的多年冻土，避免冻胀和融沉发生，提高路基结构的安全性和稳定性，施工方法明确，可作为多年冻土地区公路路基建设的基本方法。

Description

一种多年冻土地区路基结构
技术领域
本发明涉及一种路基结构，尤其是一种多年冻土地区路基结构。
背景技术
冻土是指具有负温和含冰的土体和岩石，按生存时间主要分为多年冻土和季节冻土。我国多年冻土面积约占国土面积的22.4％，是世界第三冻土大国。冻土中由于冰以及未冻水的存在，其性质极其复杂且对温度极为敏感。道路工程施工以及全球变暖都会引起冻土的升温，给路基带来融沉病害，严重危害多年冻土区道路的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多年冻土地区路基结构，采用以下技术方案：
一种多年冻土地区路基结构，包括以下结构层：从下到上依次为填料层、钢渣层、块碎石层、填缝水泥层、铝箔层、阻热导冷层、土工布层、纤维混凝土层、铺筑路堤填土层；
所述的填料层的制备方法包括如下步骤：各原料所占重量百分数为：石灰18-28％，粉煤灰25-50％，磷石膏25-35％，水玻璃0.5-1.5％，NaAlO2 0.1～0.2％，改性丙烯酸乳液2-15％％，将上述原料倒入搅拌机中混合搅拌均匀，得到填料层；
所述的钢渣层：钢渣层为两层，每层厚度为45-75mm，下层底部钢渣嵌入填料层中，钢渣粒径小于等于20mm；
所述的块碎石层的粒度为15-100cm；
所述的填缝水泥层由以下组分组成：水泥：65-100份，石灰粉：15-28份；粉煤灰：20-35份，钢纤维：25-65份，石子：15-35份，：煤矸石：5-10份，硅藻土：5-15份，：氨基硅氧烷5-6份，丙烯酸树脂：2-4份，间苯二酚：1-3份，脂肪族羧酸三乙醇胺盐：0.1-0.5份，水20-90份；
铝箔层：填缝水泥层上铺设铝箔层；
纤维混凝土层；由下列重量份的原料制成：水泥300-400份、河砂150-200份、碎石300-400份、膨润土60-100份、木质纤维15-20份、竹纤维15-20份、过硫酸钾3-4份、甲苯二异氰酸酯10-15份、庚酸烯丙酯1-5份、苹果酸钠：1-2份、苯并三氮唑：1-2份、氢氧化钠：1-2份，钢纤维：5-15份、水适量；
所述的阻热导冷层至少为聚苯乙烯(EPS)、聚氨酯(PU)、注塑聚苯乙烯(XPS)中的一种。
进一步地，所述的填料层的制备方法包括如下步骤：各原料所占重量百分数为：石灰23％，粉煤灰42％，磷石膏26％，水玻璃0.6％，NaAlO20.15％，改性丙烯酸乳液8.25％。
进一步地，所述的钢渣层：钢渣层为两层，每层厚度为50mm，下层底部钢渣嵌入填料层中，钢渣粒径为10-15mm，所述的块碎石层的粒度为55cm。
进一步地，所述的填缝水泥层由以下组分组成：水泥：72份，石灰粉：19份；粉煤灰：28份，钢纤维：30份，石子：22份，煤矸石：8份，硅藻土：6份，氨基硅氧烷5.5份，丙烯酸树脂：3份，间苯二酚：2份，脂肪族羧酸三乙醇胺盐：0.35份，水30份。
进一步地，所述的填缝水泥层由以下组分组成：水泥：85份，石灰粉：27份，粉煤灰：33份，钢纤维：40份，石子：32份，煤矸石：9份，硅藻土：12份，氨基硅氧烷6份，丙烯酸树脂：2.7份，间苯二酚：2.55份，脂肪族羧酸三乙醇胺盐：0.35份，水45份。
进一步地，铝箔层厚度为1-5mm。
进一步地，纤维混凝土层；由下列重量份的原料制成：水泥360份、河砂160份、碎石345份、膨润土82份、木质纤维18份、竹纤维16份、过硫酸钾3.6份、甲苯二异氰酸酯12份、庚酸烯丙酯3.4份、苹果酸钠：1.6份、苯并三氮唑：1.3份、氢氧化钠：1.5份，钢纤维：11.2份、水适量。
更进一步地，所述的多年冻土地区路基结构由下述方法施工制得：包括以下步骤：
(1)开挖换填施工
挖除地面线以下季节性冻土，填筑所述的填料层，钢渣层并用重型压路机进行压实；
(2)填筑块碎石层，填筑厚度为50-200cm，整平；
(3)将填缝水泥浇注在块碎石层上，然后依次铺装铝箔层、阻热导冷层、土工布层，然后浇注纤维混凝土层；
(4)最后填筑密实的路堤填土。
本发明的效果在于：本发明多年冻土地区路基结构，通过对整体结构的设计铺设以及具体各层材料的要求，利用不同材料的导热通风性能，充分发挥各自的优点，实现冷季大量吸入冷能的同时，有效限制暖季的吸热量，大幅提高了路基在一个冻融周期内的净放热量，从而更加有效地降低路基下伏冻土的温度。因此，这种路基可保护路基下的多年冻土，避免冻胀和融沉发生，提高路基结构的安全性和稳定性，施工方法明确，可作为多年冻土地区公路路基建设的基本方法。
具体实施方式
实施例1
一种多年冻土地区路基结构，包括以下结构层：从下到上依次为填料层、钢渣层、块碎石层、填缝水泥层、铝箔层、阻热导冷层、土工布层、纤维混凝土层、路堤填土层；
所述的填料层的制备方法包括如下步骤：各原料所占重量百分数为：石灰21％，粉煤灰42％，磷石膏28％，水玻璃1.1％，NaAlO2 0.17％，改性丙烯酸乳液7.73％，将上述原料倒入搅拌机中混合搅拌均匀，得到填料层；
所述的钢渣层：钢渣层为两层，每层厚度为50mm，下层底部钢渣嵌入填料层中，钢渣粒径小于等于20mm；
所述的块碎石层的粒度为25cm；
所述的填缝水泥层由以下组分组成：水泥：78份，石灰粉：22份；粉煤灰：20份，钢纤维：36份，石子：23份，：煤矸石：7份，硅藻土：8份，：氨基硅氧烷5.5份，丙烯酸树脂：2.6份，间苯二酚：2.3份，脂肪族羧酸三乙醇胺盐：0.33份，水35份；
铝箔层：填缝水泥层上铺设铝箔层；
所述的阻热导冷层为注塑聚苯乙烯(XPS)。
纤维混凝土层；由下列重量份的原料制成：水泥360份、河砂170份、碎石320份、膨润土76份、木质纤维17份、竹纤维19份、过硫酸钾3.75份、甲苯二异氰酸酯13.2份、庚酸烯丙酯3.3份、苹果酸钠：1.7份、苯并三氮唑：1.65份、氢氧化钠：1.4份，钢纤维：9.9份、水适量；
实施例2
一种多年冻土地区路基结构，包括以下结构层：从下到上依次为填料层、钢渣层、块碎石层、填缝水泥层、铝箔层、阻热导冷层、土工布层、纤维混凝土层、铺筑路堤填土层；
所述的填料层的制备方法包括如下步骤：各原料所占重量百分数为：石灰26％，粉煤灰44％，磷石膏26％，水玻璃0.8％，NaAlO2 0.15％，改性丙烯酸乳液3.05％，将上述原料倒入搅拌机中混合搅拌均匀，得到填料层；
所述的钢渣层：钢渣层为两层，每层厚度为46mm，下层底部钢渣嵌入填料层中，钢渣粒径小于等于20mm；
所述的块碎石层的粒度为19cm；
所述的填缝水泥层由以下组分组成：水泥：78份，石灰粉：18份；粉煤灰：31份，钢纤维：42份，石子：23份，：煤矸石：7份，硅藻土：8份，：氨基硅氧烷5.5份，丙烯酸树脂：2.8份，间苯二酚：1.9份，脂肪族羧酸三乙醇胺盐：0.35份，水30份；
铝箔层：填缝水泥层上铺设铝箔层；
纤维混凝土层；由下列重量份的原料制成：水泥325份、河砂186份、碎石315份、膨润土85份、木质纤维16份、竹纤维17份、过硫酸钾3.8份、甲苯二异氰酸酯12.5份、庚酸烯丙酯3.6份、苹果酸钠：1.45份、苯并三氮唑：1.76份、氢氧化钠：1.34份，钢纤维：5.8份、水适量；
所述的阻热导冷层至少为聚氨酯和注塑聚苯乙烯。
实施例3
采用实施例1或2的材料结构由下述方法施工制得：包括以下步骤：
(1)开挖换填施工
挖除地面线以下季节性冻土，填筑所述的填料层，钢渣层并用重型压路机进行压实；
(2)填筑块碎石层，填筑厚度为50-200cm，整平；
(3)将填缝水泥浇注在块碎石层上，然后依次铺装铝箔层、阻热导冷层、土工布层，然后浇注纤维混凝土层；
(4)最后填筑密实的路堤填土。

Claims (8)

1.一种多年冻土地区路基结构，其特征在于：包括以下结构层：从下到上依次为填料层、钢渣层、块碎石层、填缝水泥层、铝箔层、阻热导冷层、土工布层、纤维混凝土层、铺筑路堤填土层；
所述的填料层的制备方法包括如下步骤：各原料所占重量百分数为：石灰18-28％，粉煤灰25-50％，磷石膏25-35％，水玻璃0.5-1.5％，NaAlO2 0.1～0.2％，改性丙烯酸乳液2-15％，将上述原料倒入搅拌机中混合搅拌均匀，得到填料层；
所述的钢渣层：钢渣层为两层，每层厚度为45-75mm，下层底部钢渣嵌入填料层中，钢渣粒径小于等于20mm；
所述的块碎石层的粒度为15-100cm；
所述的填缝水泥层由以下组分组成：水泥：65-100份，石灰粉：15-28份；粉煤灰：20-35份，钢纤维：25-65份，石子：15-35份，：煤矸石：5-10份，硅藻土：5-15份，：氨基硅氧烷5-6份，丙烯酸树脂：2-4份，间苯二酚：1-3份，脂肪族羧酸三乙醇胺盐：0.1-0.5份，水20-90份；
铝箔层：填缝水泥层上铺设铝箔层；
所述的阻热导冷层至少为聚苯乙烯(EPS)、聚氨酯(PU)、注塑聚苯乙烯(XPS)中的一种；
所述的纤维混凝土层；由下列重量份的原料制成：水泥300-400份、河砂150-200份、碎石300-400份、膨润土60-100份、木质纤维15-20份、竹纤维15-20份、过硫酸钾3-4份、甲苯二异氰酸酯10-15份、庚酸烯丙酯1-5份、苹果酸钠：1-2份、苯并三氮唑：1-2份、氢氧化钠：1-2份，钢纤维：5-15份、水适量。
2.如权利要求1所述的多年冻土地区路基结构，其特征在于：所述的填料层的制备方法包括如下步骤：各原料所占重量百分数为：石灰23％，粉煤灰42％，磷石膏26％，水玻璃0.6％，NaAlO2 0.15％，改性丙烯酸乳液8.25％。
3.如权利要求1所述的多年冻土地区路基结构，其特征在于：所述的钢渣层：钢渣层为两层，每层厚度为50mm，下层底部钢渣嵌入填料层中，钢渣粒径为10-15mm，所述的块碎石层的粒度为55cm。
4.如权利要求1所述的多年冻土地区路基结构，其特征在于：所述的填缝水泥层由以下组分组成：水泥：72份，石灰粉：19份；粉煤灰：28份，钢纤维：30份，石子：22份，：煤矸石：8份，硅藻土：6份，：氨基硅氧烷5.5份，丙烯酸树脂：3份，间苯二酚：2份，脂肪族羧酸三乙醇胺盐：0.35份，水30份。
5.如权利要求1所述的多年冻土地区路基结构，其特征在于：所述的填缝水泥层由以下组分组成：水泥：85份，石灰粉：27份；粉煤灰：33份，钢纤维：40份，石子：32份，：煤矸石：9份，硅藻土：12份，：氨基硅氧烷6份，丙烯酸树脂：2.7份，间苯二酚：2.55份，脂肪族羧酸三乙醇胺盐：0.35份，水45份。
6.如权利要求1所述的多年冻土地区路基结构，其特征在于：铝箔层厚度为1-5mm。
7.如权利要求1所述的多年冻土地区路基结构，其特征在于：纤维混凝土层；由下列重量份的原料制成：水泥360份、河砂160份、碎石345份、膨润土82份、木质纤维18份、竹纤维16份、过硫酸钾3.6份、甲苯二异氰酸酯12份、庚酸烯丙酯3.4份、苹果酸钠：1.6份、苯并三氮唑：1.3份、氢氧化钠：1.5份，钢纤维：11.2份、水适量。
8.如权利要求1所述的多年冻土地区路基结构，其由下述方法施工制得：包括以下步骤：
(1)开挖换填施工
挖除地面线以下季节性冻土，填筑所述的填料层、钢渣层，并用重型压路机进行压实；
(2)填筑块碎石层，填筑厚度为50-200cm，整平；
(3)将填缝水泥浇注在块碎石层上，然后依次铺装铝箔层、阻热导冷层、土工布层，然后浇注纤维混凝土层；
(4)最后填筑密实的路堤填土。
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