CN108442200B - 一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基，包括：地基层、铺设于地基层顶面的路基层和铺设于路基层顶面的路面层；其中，路基层包括路基基体和多层加筋结构层；路基基体由压实的填料构成，填料主要由生活垃圾焚烧灰渣和黏土混合制成；加筋结构层由下至上间隔铺设于路基基体内，最顶层加筋结构层位于路面层的底面，加筋结构层主要由土工格栅和固定于其顶部的土工格室构成。本发明将城市生活垃圾焚烧灰渣作为填料成分应用于路基建设，减少了环境污染、缓解了垃圾灰渣囤积导致的的占地问题，为灰渣无害化和资源化处置提供了一种新的途径；本发明生活垃圾焚烧灰渣复合加筋路基具有优异的强度和刚度。

Description

一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基及其施工方法

技术领域

本发明涉及岩土工程中的加筋路基结构，具体涉及一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基及其施工方法。

背景技术

随着我国经济建设的飞速发展和人民生活水平的日益提高，城市产生越来越多的生活垃圾，处置这些垃圾，焚烧法是对垃圾减量化的一种较为有效的方法。然而焚烧完毕后剩余的大量焚烧灰同样需要处置，目前我国大都采用填埋处置，不利于废弃物的资源化。焚烧灰中的灰渣利用价值较高，其物理化学和工程性质类似于天然骨料，将其填埋是一种浪费，不利于废弃物的资源化。同时，加筋路基是采用土工合成材料等抗拉的柔性材料做路堤的加筋材料填筑的路基，路基加筋后可减少路基填筑后的地基不均匀沉降，提高地基承载力、增强路堤的整体性和稳定性。

发明内容

本发明提供了一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基及其施工方法。

本发明提供一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基，其特征在于，包括：

地基层、铺设于地基层顶面的路基层和铺设于路基层顶面的路面层；其中，路基层包括路基基体和多层加筋结构层；路基基体由压实的填料构成，填料主要由生活垃圾焚烧灰渣和黏土混合制成；加筋结构层由下至上间隔铺设于路基基体内，最顶层加筋结构层位于路面层的底面，加筋结构层主要由土工格栅和固定于其顶部的土工格室构成。

上述混合土复合加筋路基，填料为城市生活垃圾焚烧灰渣与黏土的质量比为5-7:10的混合物；填料的含水量为19.0～25.0％。

上述混合土复合加筋路基填料粒径集中在1.0～19.0mm。

上述混合土复合加筋路基生活垃圾焚烧灰渣中SiO₂含量为28.9～42.5％。

上述混合土复合加筋路基填料的压实度控制在95％以上。

上述混合土复合加筋路基路基层中土工格栅的拉拔系数变化范围为0.54-0.85；路基层中土工格室的拉拔系数变化范围为1.0-2.0。

上述混合土复合加筋路基路基基体内铺设有3-4层加筋结构层。

上述混合土复合加筋路基每层加筋结构层之间的压实填料的厚土为20cm-30cm。

上述土工格栅为双向土工格栅。

一种上述任一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基的施工方法，其特征在于：

步骤1，平整填筑地基，放出路基边坡线；

步骤2，在路基基底、地基顶面铺设第一层加筋结构层；在路基基底、地基顶面铺设一层土工格栅，土工格栅层由多幅土工格栅拼接而成，每幅土工格栅之间搭接宽度不小于30cm；在铺设平整的土工格栅上铺设一层土工格室，将土工格室组件充分张开，土工格室受力方向垂直于路基，将土工格室绑扎固定于土工格栅，土工格室之间相互连接成片并成为一个整体；

步骤3，选择并配制填料，在加筋结构层上摊铺填料，摊铺顺序是先两侧后中间，摊铺时要以挂线控制厚度和宽度；而后对填料进行整平和压实，95区用平地机进行整平，整平时要形成2％～4％的路拱，填料整平后及时碾压，碾压顺序是先中间后两侧；

步骤4，按照步骤2和步骤3依次铺设第二层加筋结构层、第二层压实填料、第三层加筋结构层、第三层压实填料，…，直至路基顶部加筋结构层铺设完毕后，在路基层顶部填筑路面层，路面层填筑完成后施工结束。

与现有技术相比，本发明的有益成果是：

(1)本发明提出的生活垃圾焚烧灰渣复合加筋路基结构能承受较大拉力，具有较高的地基承载力及稳定性等良好性能。

(2)本发明使用了大量的垃圾焚烧灰渣作为填料土，变废为宝，不仅实现了废弃物的重新利用，也减缓了目前被大量垃圾焚烧灰渣占用的土地资源，减少了环境污染，以及对现有资源的破坏和浪费。

(3)本发明提出的生活垃圾焚烧灰渣复合加筋路基结构简单，施工方便。

(4)本发明提出的生活垃圾焚烧灰渣复合加筋路基结构，城市生活垃圾焚烧灰渣与土的占比为50～70％，极大地提高了填料的强度和刚度。

(5)本发明提出的生活垃圾焚烧灰渣复合加筋路基结构采用的双向土工格栅具有较高的刚度，使路基上部荷载得到有效的调整，减少不均匀沉降。

(6)本发明提出的生活垃圾焚烧灰渣复合加筋路基结构采用的土工格室具有伸缩自如，运输可缩叠，施工时可张拉成网状，与生活垃圾焚烧灰渣作为填料构成具有强大侧向限制和大刚度的结构体；材质轻、耐磨损，化学性能稳定、耐光氧老化、耐酸碱，适用于不同土质条件；且有较高的侧向限制和防滑，防变形、有效的增强路基的承载能力和分散荷载作用

(7)本发明提出的生活垃圾焚烧灰渣复合加筋路基结构中在铺设完善的土工格栅上加铺土工格室，使土工格栅和土工格室形成一整体，充分发挥其性能，既可以增大路基的承载力也能较高的侧向限制和防滑、防变形，有效的增强路基的承载能力和分散荷载作用。

(8)复合加筋的好处：与未加筋路基(即纯填料铺成的路基)相比，单一的双向土工格栅加筋路基在荷载的作用下由于受到土工格栅的加筋作用，其最大水平位移明显小于未加筋路基的最大位移。通过室内试验，单一的双向土工格栅加筋抗拉强度达到15-30KN/m，伸长率在2％-3％。经过有限元模拟软件，分析得出，采用单一的双向土工格室加筋结构能减小10％左右的最大水平位移。通过室内试验加数值软件模拟分析得出，双向土工格栅与土工格室复合加筋抗拉强度达到25-35KN/m，伸长率在0.2％-2％，采用复合加筋路基最大水平位移比单一的双向土工格栅、单一的土工格室加筋结构降低了至少15％，沉降位移比前两者更小，安全因子更大，并且实验和模拟结果也明显得出城市生活垃圾焚烧灰渣与复合筋材料具有良好的粘结效果。因此，相对单一的双向土工格栅加筋或土工格室加筋路基，双向土工格栅与土工格室复合加筋路基表现出较好的整体性，其承载力、抗侧性能以及各项约束能力都有明显提高。

附图说明

图1为本发明组合的横断面图；

图2为本发明复合加筋组合的三维立体图。

图中：1为地基层，2为路基层，3为土工格栅，4为土工格室，5为填料，6为路面层，7为钩形铆桩，8为8号铁丝。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行进一步说明：如图1和图2所示，

一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基，包括：

地基层、铺设于地基层顶面的路基层和铺设于路基层顶面的路面层；其中，路基层包括路基基体和多层加筋结构层；路基基体由压实的填料构成，填料主要由生活垃圾焚烧灰渣和黏土混合制成；加筋结构层由下至上间隔铺设于路基基体内，最顶层加筋结构层位于路面层的底面，加筋结构层主要由土工格栅和固定于其顶部的土工格室构成。

填料为城市生活垃圾焚烧灰渣与黏土的质量比为5-7:10的混合物；填料的含水量为19.0～25.0％。

填料粒径集中在1.0～19.0mm。

生活垃圾焚烧灰渣中SiO₂含量为28.9～42.5％。

填料的压实度控制在95％以上。

路基层中土工格栅的拉拔系数变化范围为0.54-0.85；路基层中土工格室的拉拔系数变化范围为1.0-2.0。

路基基体内铺设有3-4层加筋结构层。

每层加筋结构层之间的压实填料的厚土为20cm-30cm。

土工格栅为双向土工格栅。

本发明中所使用的生活垃圾焚烧灰渣制备方法：生活垃圾焚烧灰来自本地的垃圾焚烧厂，制作时利用磁选设备将垃圾焚烧灰渣中的少量金属清除，采用破碎机将灰渣进行破碎，风干后筛分，使其粒径主要集中在1.0～19.0mm，采用有机氯化物水溶液对筛分的灰渣进行喷洒消毒，其中城市生活垃圾焚烧灰渣的SiO₂的含量在28.9～42.5％(各地区含量不同)。

一种生活垃圾焚烧灰渣复合加筋路基方法，包括以下步骤：

(1)平整填筑地基，与原状坡体结合部位开挖成台阶状，以增加界面摩擦；为防止基底局部存在的尖锐物或硬物损坏土工格栅，施工前先将格栅摊铺范围内的树根、草皮、腐植土全部挖除，精确放出路基边坡线，为了保证路基宽度，每侧各加宽0.5m，把晾晒好的地基进行整平后用25T振动压路机静压两遍，再用50T振压四遍，不平整处人工整平。

(2)在路基基底，地基顶面上铺设一层土工格栅。铺设土工格栅3时，应拉直、平顺，紧贴下承层，不得扭曲、褶皱，具体用格栅加力器或钢钎，将格栅拉直绷紧后，每隔1.5～2m用U型钉固定于地面，避免格栅回弹变松弛；应在路堤基每边各留一定的长度，回折覆裹在已压实的填筑层面上，土工格栅的下料长度应在设计长度的基础上，根据土工格栅弯折程度另加一定的富余，不得少于设计长度。最顶层土工格栅应足够长并埋在填土下面，保证填土可提供足够的约束力以永久的锚固；土工格栅之间若采用搭接，搭接长度不少于30cm；若采用缝接，缝接宽度不小于50cm，缝接强度不应低于土工合成材料的抗拉强度；路基边坡率采用正常坡率1:1.5-1:2。土工格栅铺设后，格栅出厂尺寸和路基宽度及长度各不相同，故每层需铺设多个格栅，幅与幅之间的连接若采用人工绑扎搭接，搭接宽度不小于30cm，并沿路基横向对土工格栅搭接部分每隔1m用8号铁丝进行穿插连接。

(3)在铺设平整的土工格栅上铺设土工格室，格室应以主受力方向，依次靠齐平铺在土工格栅上，使格室受力方向垂直于公路路基，充分张开格室组件，并在每个格顶部钉入一个钩形铆桩，然后固定桩、张开格室，用8号细铁丝将土工格室和土工格栅进行绑扎，使其作为整体充分发挥作用。布置土工格室4时，格室与格室之间必须完全连接，以形成片，连成一个整体，铺设土工格室不得有松弛感，填土前应将其人工拉紧铺设土工格室时，验收合格后方能填料，格室在铺料前，严禁机械设备在其上行驶。

(4)填料的选择：填料选择城市生活垃圾焚烧灰渣、黏土的混合物。施工应避开雨期，其中填料强度要求是按CBR值确定，填料最小强度即CBR值最小为10，最大粒径为80mm；严格控制生活垃圾焚烧灰渣和土混合物的含水量，不宜过大；生活垃圾焚烧灰渣与土应按照占比50～70％混合均匀，混合料拌合采用场地拌合，要能及时制作及时使用，拌合场地要平坦、坚实。试验证明，城市生活垃圾焚烧灰渣与土的最佳质量比为5-7:10施工时，填料含水量的控制范围在19.0～25.0％时，填料可获得较大的干密度、无侧限抗压强度、压缩强度及极限承载能力都有明显提高。

(5)最下层土工格栅和格室铺设定位后，应及时用制备好的填料覆盖，裸露时间不得超过48小时；亦可采取边铺设、边回填的分段流水施工作业。先在两端摊铺填料，将格栅固定，再向中部推进。摊铺：摊铺时要以挂线控制厚度和宽度，先由推土机大致摊开填料，再进行整平。95区用平地机进行整平。整平时要形成2％～4％的路拱。

(6)填料的压实：每层填料摊铺平整后应及时碾压。碾压时压轮不能直接与筋材接触，未压实的加筋体不允许车辆在上面行驶，以免筋材错位。压实度控制在95％以上。一般采用振动式压路机，先轻后重碾压，作业一般先从加筋材料中部开始，逐步碾压至加筋材料尾部，再碾压靠近面板部位。靠近坡面30-50cm范围内的填料压实用小型机械由坡面后轻压，避免对坡面的扰动。第一层填土达到预定厚度，并经过碾压到设计密实度后，使填土高度不得小于0.6m，土工格栅之间的间距为0.6m左右，将土工格栅平铺整齐，不平整处人工修整锚固，铺设完的格珊要注意保护，防止人为破坏。填料从中心向外侧，对称进行，平面上使其成中凸形，使筋材一直受拉，填铺厚度按设计要求，不能过高，防止局部下陷。采用轻型施工机械，施工机械形成的车辙不要超过7～8cm。填料5应严格分层摊铺、分层碾压，采用大型压路机压实时，压实面与土工格栅之间应保证有不少于50cm厚的填料，从路基底层至路基顶层，每一层的压实厚度在20cm-30cm之间，路床顶面最后一层压实厚度不小于10cm；临近路堤边坡坡面，应采用轻型压实机械分层压实。

(7)按上述方法完成一层土工格栅和土工格室的铺筑，并按同样方法步骤进行其他各层的铺筑，最上一层位于路面底面，路基顶面，所设格珊格室铺筑完后，即开始进行上部路面的填筑。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基，其特征在于，包括：

地基层、铺设于地基层顶面的路基层和铺设于路基层顶面的路面层；其中，路基层包括路基基体和多层加筋结构层；路基基体由压实的填料构成，填料主要由生活垃圾焚烧灰渣和黏土混合制成；加筋结构层由下至上间隔铺设于路基基体内，最顶层加筋结构层位于路面层的底面，加筋结构层主要由土工格栅和固定于其顶部的土工格室构成；填料为城市生活垃圾焚烧灰渣与黏土的质量比为5-7:10的混合物；填料的含水量为19.0~25.0%。

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基，其特征在于：

填料粒径集中在1.0~19.0mm。

3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基，其特征在于：

生活垃圾焚烧灰渣中SiO₂含量为28.9~42.5%。

4.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基，其特征在于：

填料的压实度控制在95%以上。

5.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基，其特征在于：

路基层中土工格栅的拉拔系数变化范围为0.54-0.85；路基层中土工格室的拉拔系数变化范围为1.0-2.0。

6.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基，其特征在于：

路基基体内铺设有3-4层加筋结构层。

7.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基，其特征在于：

每层加筋结构层之间的压实填料的厚土为20cm-30cm。

8.根据权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基，其特征在于：

所述土工格栅为双向土工格栅。

9.一种权利要求1-8中任一种生活垃圾焚烧灰渣混合土复合加筋路基的施工方法，其特征在于：

步骤1，平整填筑地基，放出路基边坡线；

步骤2，在路基基底、地基顶面铺设第一层加筋结构层；在路基基底、地基顶面铺设一层土工格栅，土工格栅层由多幅土工格栅拼接而成，每幅土工格栅之间搭接宽度不小于30cm；在铺设平整的土工格栅上铺设一层土工格室，将土工格室组件充分张开，土工格室受力方向垂直于路基，将土工格室绑扎固定于土工格栅，土工格室之间相互连接成片并成为一个整体；

步骤3，选择并配制填料，在加筋结构层上摊铺填料，摊铺顺序是先两侧后中间，摊铺时要以挂线控制厚度和宽度；而后对填料进行整平和压实，95区用平地机进行整平，整平时要形成2%～4%的路拱，填料整平后及时碾压，碾压顺序是先中间后两侧；

步骤4，按照步骤2和步骤3依次铺设第二层加筋结构层、第二层压实填料、第三层加筋结构层、第三层压实填料，…，直至路基顶部加筋结构层铺设完毕后，在路基层顶部填筑路面层，路面层填筑完成后施工结束。

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