CN107237230A - 一种膨胀土（岩）路基支挡减胀结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构及其施工方法，路基支挡减胀结构包括侧沟、侧沟平台、反滤层、减胀排水层、挡土板、板顶混凝土平台、泄水孔；侧沟为U形侧沟，侧沟边缘水平设有侧沟平台；反滤层、减胀排水层、挡土板均竖直设于侧沟平台上，且依次由内到外设于膨胀土(岩)体的外部，板顶混凝土平台水平浇注于减胀排水层、反滤层和膨胀土(岩)体上；减胀排水层为柔性弹性体。施工步骤为：待路堑土石方开挖及锚固桩施工完成后，施作侧沟；施作侧沟平台和板底混凝土找平；吊装挡土板，边安装挡土板，边铺设减胀排水层和反滤层；施工板顶混凝土平台。本发明同时兼顾排水功能，减胀作用显著，排水效果好，施工便捷，质量易控。
Description
技术领域
本发明涉及路基岩土工程技术领域，尤其涉及一种减胀作用显著，排水效果好，施工便捷，质量易控的膨胀土(岩)路基支挡减胀结构及其施工方法。
背景技术
膨胀土(岩)在我国分布非常广泛，由于膨胀土(岩)具有吸水膨胀、失水收缩开裂、反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，容易引起支挡结构破坏，边坡开裂浸水软化，进而发生路基下沉、基床翻浆冒泥、坡冲蚀溜塌、坍塌、滑坡等病害，严重影响道路通行安全，每年造成数以亿计的经济损失。铁路、公路等工程项目选线，虽然尽量绕避和优化设计，仍难避免出现膨胀土(岩)路堑，目前路堑坡脚常采用挡土墙、桩板墙进行支挡防护。挡土墙、桩板墙结构设计时，由于膨胀土(岩)力学强度指标低，工程性质差，且吸水产生的膨胀力大，因此检算得到的挡土墙厚度大，锚固桩桩身截面大，桩长较长，导致支挡结构圬工大，引起膨胀土(岩)地区工程投资较大。
目前，用于支挡结构墙背反滤排水的袋装砂砾石反滤层，因采用码砌施工，特别是当挡土墙较高时，施工相当困难，且缺乏可靠的质量检测标准，导致反滤层工程质量较差，墙背排水不畅，甚至存在以土充当砂砾石的现象，没有起到预期的排水目的，容易引起支挡工程的破坏。
综上所述，根据膨胀土吸水膨胀、失水收缩开裂、反复胀缩变形的特性，迫切需要一种能消减支挡结构所受膨胀力、具有的减胀兼排水功能，工程造价低、施工便捷、并能够保障工程质量和安全的膨胀土路基支挡减胀结构。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构及其施工方法，其采用减胀结构并兼顾了排水功能，减胀层为土工合成材料，具有柔性弹性结构，在膨胀力作用下可发生一定的弹性变形，能适应膨胀土(岩)的反复膨胀和收缩变形，很大程度的消减了膨胀力对支挡结构的影响，其减胀作用显著，导水率高，反滤效果好，施工便捷，质量易控。
为解决现有技术中存在的问题，采用的具体技术方案是：
一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构，其包括侧沟、侧沟平台、反滤层、减胀排水层、挡土板、板顶混凝土平台、泄水孔；所述侧沟为U形侧沟，侧沟的一边与路面连接，侧沟的另一边为水平设置的侧沟平台，侧沟平台的边缘与膨胀土(岩)体连接；所述反滤层、减胀排水层、挡土板均竖直设于侧沟平台上，且所述反滤层、减胀排水层、挡土板由内到外依次设于膨胀土(岩)体的外部，所述板顶混凝土平台水平浇注于减胀排水层、反滤层和膨胀土(岩)体之上；所述减胀排水层为柔性弹性结构。
优选的方案，所述反滤层可以为砂砾石反滤层，也可以为聚丙烯或聚酯土工布反滤层。当为砂砾石反滤层时，所述反滤层与减胀排水层分层设置；当为聚丙烯或聚酯土工布反滤层时，所述反滤层复合包裹于减胀排水层外部。
进一步优选的方案，所述减胀排水层为原材料为聚丙烯、聚乙烯或聚酰胺的土工合成材料层。
更进一步优选的方案，所述减胀排水层包括排水网芯层和透水网垫层，所述排水网芯层为具有一定厚度的弹性波浪形网状结构，是经特定工艺制作而成，所述透水网垫层为三维网状结构，孔隙大，具有一定的弹性，所述透水网垫层复合于波浪形排水网芯层的两侧。
所述泄水孔为多个，分布于挡土板上。
所述排水网芯层和透水网垫层的原材料均为土工合成材料用的高分子聚合物中的一种。
再进一步优选的方案，所述减胀排水层的厚度为2～20cm，所述减胀排水层的弹性模量为0.05～0.5MPa。减胀排水层的弹性模量和厚度可根据膨胀土(岩)的膨胀强弱特性进行调整。
减胀排水层具有较大的排水空间，孔隙率≥65％，排水效果好。
本发明还提供了一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构的施工方法，其施工步骤为：
S1、待路堑土石方开挖及锚固桩施工完成后，施作侧沟；
S2、施作侧沟平台和板底混凝土找平；
S3、然后吊装挡土板，边安装挡土板，边铺设减胀排水层和反滤层；
S4、施工板顶混凝土平台。
通过采用上述方案，本发明的一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构及其施工方法与现有技术相比，其技术效果在于：
(1)、本发明在支挡结构与膨胀土(岩)体之间设有减胀排水层，且减胀排水层为柔性弹性结构，在膨胀力作用下可发生一定的弹性变形，当膨胀土(岩)吸水发生膨胀时，该结构层受膨胀力作用发生压缩弹性变形，由于产生了一定变形，膨胀力得到有效消减；随着膨胀土(岩)失水收缩开裂，膨胀力变小，该结构层跟随着发生回弹变形，该结构层始终与膨胀土(岩)保持紧密接触，避免了墙背出现过大裂缝而引起墙顶平台开裂，避免了地表水下渗，使支挡结构更加稳定。
(2)、所述减胀排水层由波形排水网芯层和透水网垫层复合而成，由于排水网芯层和透水网垫层均为弹性体，因此，减胀排水层是一个良好的柔性弹性体，能较好地适应膨胀土的膨胀和收缩。
(3)、减胀排水层孔隙率高，排水效果好。
(4)、通过设置支挡结构减胀层，减小了支挡结构承受的膨胀力，增加了支挡结构的稳定性，弥补了支挡结构在减胀构造方面的空缺，可降低膨胀土(岩)地区支挡结构的工程造价，具有广阔的推广应用前景。
(5)、所述减胀排水层为土工合成材料，减胀排水层可提前备好，加快了施工进度，缩短了施工时间，且其质量易控制，并能较好地发挥加强和保护土体的作用。
(6)、减胀排水层可根据膨胀土(岩)的膨胀强弱特性采用不同的厚度和弹性模量，应用灵活，施工方便、减胀排水性能好。
(7)、本发明设有反滤层，反滤层可以单独设置，也可复合于减胀排水层上，反滤层能保证渗透水流出时，带不走堤坝体或地基中的土壤，从而防止了流土的发生，实现支挡结构的减胀、排水和反滤功能。
(8)、本发明在保证减胀效果好、排水性能佳、反滤性好的前提下，其施工便捷、质量易控，能保障工程质量和安全。
附图说明
图1为本发明一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构的整体结构示意图；
图2为本发明一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构的图1中的I-I剖面放大图。
图中标记为：1、减胀排水层；2、反滤层；3、挡土板；4、板顶混凝土平台；5、侧沟平台；6、侧沟；7、泄水孔；8、排水网芯层；9、透水网垫层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实例并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构，其整体结构如图1所示，其包括侧沟6、侧沟平台5、反滤层2、减胀排水层1、挡土板3、板顶混凝土平台4。
所述侧沟6为U形侧沟，侧沟6的一边与路面连接，侧沟6的另一边为水平设置的侧沟平台5，侧沟平台5的边缘与膨胀土(岩)体连接。
所述反滤层2、减胀排水层1、挡土板3均竖直设于侧沟平台5上，且所述反滤层2、减胀排水层1、挡土板3由内到外依次设于膨胀土(岩)体的外部，所述板顶混凝土平台4水平浇注于减胀排水层1、反滤层2和膨胀土(岩)体之上。
所述减胀排水层1的结构如图2所示，I-I处为减胀排水层1的剖视图。所述减胀排水层1的原材料为聚丙烯、聚乙烯或聚酰胺，具有柔性弹性结构，其厚度为2～20cm，弹性模量为0.05～0.5MPa，孔隙率≥65％。所述减胀排水层1包括排水网芯层8和透水网垫层9，所述排水网芯层8为具有一定厚度的弹性波浪形网状结构，是经特定工艺制作而成，所述透水网垫层9为三维网状结构，孔隙大，具有一定的弹性，所述透水网垫层9复合于波浪形排水网芯层8的两侧，所述挡土板3上设有多个用于排水的泄水孔7。所述排水网芯层8和透水网垫层9的原材料均为土工合成材料用的高分子聚合物中的一种。减胀排水层1为柔性弹性体，在膨胀力作用下可发生一定的弹性变形，当膨胀土(岩)吸水发生膨胀时，该结构层受膨胀力作用发生压缩弹性变形，由于产生了一定变形，因此，膨胀力得到有效消减；随着膨胀土(岩)失水收缩开裂，膨胀力变小，该结构层跟随着发生回弹变形，该结构层始终与膨胀土(岩)保持紧密接触，避免了墙背出现过大裂缝而引起墙顶平台开裂，避免了地表水下渗，使支挡结构更加稳定。
其中，所述反滤层2与减胀排水层1之间可以单独设置，也可以将所述反滤层2复合于减胀排水层1上。当反滤层2为砂砾石结构时，反滤层2与减胀排水层1之间分层单独设置，当反滤层2为聚丙烯或聚酯土工布反滤层时，反滤层2复合包裹于减胀排水层1外部。
本发明一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构的施工步骤为：待路堑土石方开挖及锚固桩施工完成后，施作侧沟6、施工侧沟平台5和板底混凝土找平，然后吊装挡土板3，边安装挡土板3，边铺设减胀排水层1和反滤层2，最后施工板顶混凝土平台4。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构，其特征在于，其包括侧沟、侧沟平台、反滤层、减胀排水层、挡土板、板顶混凝土平台、泄水孔；所述侧沟为U形侧沟，侧沟的一边与路面连接，侧沟的另一边为水平设置的侧沟平台，侧沟平台的边缘与膨胀土(岩)体连接；所述反滤层、减胀排水层、挡土板均竖直设于侧沟平台上，且所述反滤层、减胀排水层、挡土板由内到外依次设于膨胀土(岩)体的外部，所述板顶混凝土平台水平浇注于减胀排水层、反滤层和膨胀土(岩)体之上；所述减胀排水层为柔性弹性体。
2.根据权利要求1所述的一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构，其特征在于：所述反滤层为砂砾石反滤层，所述反滤层与减胀排水层分层设置。
3.根据权利要求1所述的一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构，其特征在于：所述反滤层为聚丙烯或聚酯土工布反滤层，所述反滤层复合于减胀排水层外部。
4.根据权利要求1所述的一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构，其特征在于：所述减胀排水层为土工合成材料层。
5.根据权利要求1所述的一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构，其特征在于：所述减胀排水层包括排水网芯层和透水网垫层，所述排水网芯层为弹性波浪形网状结构，所述透水网垫层为弹性三维网状结构，所述透水网垫层复合于波浪形排水网芯层的两侧。
6.根据权利要求1所述的一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构，其特征在于：所述泄水孔为多个，分布于挡土板上。
7.根据权利要求1所述的一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构，其特征在于：所述减胀排水层的厚度为2～20cm。
8.根据权利要求1所述的一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构，其特征在于：所述减胀排水层的弹性模量为0.05～0.5MPa。
9.根据权利要求1所述的一种膨胀土(岩)路基支挡减胀结构，其特征在于：所述减胀排水层的孔隙率≥65％。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的膨胀土(岩)路基支挡减胀结构的施工方法，其特征在于，其施工步骤为：
S1、待路堑土石方开挖及锚固桩施工完成后，施作侧沟；
S2、施作侧沟平台和板底混凝土找平；
S3、然后吊装挡土板，边安装挡土板，边铺设减胀排水层和反滤层；
S4、施工板顶混凝土平台。
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