CN108677639A - 一种高寒地区公路路基结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高寒地区公路路基结构，包括整体纵截面为梯形的路基本体，其特征在于：路基本体从下至上依次包括填料层、钢渣层、块碎石层、铝箔层、热传递层、土工布层、路堤填土层和路面层，其中块碎石层的纵截面为H形结构，填料层和钢渣层设置在块碎石层的H形结构的底部开口内，铝箔层、热传递层、土工布层、路堤填土层和路面层设置在块碎石层的H形结构的上部开口内，在H形结构的块碎石层的顶部左右两侧与路面层的结合处都设置有路肩，路肩为具有透气性结构的路砖或砂石结构层。整体提升了降温效果，大大加大了冬季时路基本体内的低温冷冻效果，并在夏季阻止热量进入内部，克服了高寒地区的冻土病害。
Description
技术领域
本发明涉及公路施工的技术领域，特别是一种高寒地区公路路基结构及施工方法。
背景技术
随着现在经济建设和人们日常生活需求，我国近年来一直在不断扩大和完善交通网络建设。而我国疆土幅员辽阔，南北东西跨度很大，地质和气候问题差异很大，在交通网络建设中存在许多问题，在我国青藏高原及大小兴安岭，东西部一些高山顶部，属于高纬度、高寒地区，其土壤温度长期等于或低于零摄氏度，并且在土中还含有一些固态冰，这就是所谓的冻土。冻土是一种温度敏感性土体，在冻土区工程建设中不可避免地会遇到土层冻结、未冻结、正在冻结、正在融化以及融化不等的状态。即使大的物质成分和含水量等保持不变，在冻土区的地基土也将比在融化区具有显著的可变性和复杂性。
现有技术中，多年冻土地区进行路基填筑时，可采用主动保护措施和被动保护措施保护多年冻土。主动保护措施可抬高冻土上限，使地基始终处于稳定冻结状态，但其造价成本太高；被动保温措施理论上增大了地表热量进入多年冻土层的热阻，可延缓多年冻土的融化，但在抬高上限的同时，下伏冻土温度也普遍升高，保温结构下存在着热积累，因此效果不佳，因此针对单独主动保护措施或被动保护措施尚不能解决冻土病害问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，设计合理，克服现有技术不足的一种高寒地区公路路基结构及施工方法。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术手段是：
一种高寒地区公路路基结构，包括整体纵截面为梯形的路基本体，根据在于：路基本体从下至上依次包括填料层、钢渣层、块碎石层、土工布层、铝箔层、阻热传递层、路堤填土层和路面层，其中块碎石层的纵截面为H形结构，填料层和钢渣层设置在块碎石层的H形结构的底部开口内，土工布层、铝箔层、阻热传递层、路堤填土层和路面层设置在块碎石层的H形结构的上部开口内，在H形结构的块碎石层的顶部左右两侧与路面层的结合处都设置有路肩，路肩为具有透气性结构的路砖或砂石结构层。
还包括分别设置在梯形结构左右两侧边的混凝土防滑坡层，在混凝土防滑坡层的外侧设置有缓冲保护层。
所述的缓冲保护层为人工植被层。
还包括设置在路基本体一侧底部的排水沟。
还包括埋设在路基本体下方的热棒。
一种高寒地区公路路基结构的施工方法，包括以下步骤：
第一步，现场测量，确定填土范围；
第二步，路基基底清理、夯实；
第三步，填料层填料，将填料层的填料运至路基基体内；
第四步，填料层摊铺，将填料层的填料平地摊铺，每侧超填300mm以上，并使路基基体底部左右两侧每侧保留至少20cm的空隙；
第五步，检测松铺厚度和含水量，使松铺厚度为500-800mm、含水量在最佳含水范围之内；
第六步，填料层压实，使用压路机压至要求的压实度并检测压实度和含水量的指标，如果不合格，重复第三步至第六步，如果合格进行下一步；
第七步，钢渣层填料，将钢渣层的填料运至第六步合格的路基基体内；
第八步，钢渣层摊铺，将钢渣层的填料平地摊铺，每侧超填300mm以上且比填料层每侧窄10cm，并使路基基体底部左右两侧每侧保留至少20cm的空隙；
第九步，检测松铺厚度，使松铺厚度为500-800mm；
第十步，钢渣层压实，使用压路机压至要求的压实度并检测压实度的指标，如果不合格，重复第七步至第十步，如果合格进行下一步；
第十一步，块碎石层填料，将块碎石层填料运至路基基体内；
第十二步，块碎石层摊铺，将块碎石层填料铺满填料层和钢渣层保留的底部空隙，并使块碎石层的厚度至少为80cm；
第十三步，铺土工布层，将土工布铺设在块碎石层的上表面；
第十四步，铺铝箔层，将铝箔铺设在土工布层的上表面；
第十五步，块碎石层侧边堆砌，将块碎石层填料在铝箔层上表面的左右两侧各铺设至少20cm厚度的侧边形成凹槽结构，凹槽结构的高度为10mm，使左右两侧块碎石层之间的间距比钢渣层的宽度小20-50cm；
第十六步，阻热传递层填料，将阻热传递层的填料运至块碎石层填料形成的凹槽结构内，并等待至阻热传递层凝固，使阻热传递层的厚度达到2-5mm；
第十七步，块碎石层侧边堆砌，将块碎石层填料在阻热传递层上表面的左右两侧各铺设至少20cm厚度的侧边形成凹槽结构，凹槽结构的高度为160-200cm，使左右两侧块碎石层之间的间距比阻热传递层的宽度小20cm；
第十八步，路堤填土层填料，将路堤填土层的沙土填料运至路基基体内块碎石层填料形成的凹槽结构内；
第十九步，路堤填土层摊铺，将路堤填土层的沙土填料平地摊铺；
第二十步，检测松铺厚度，使松铺厚度为150-180cm；
第二十一步，路堤填土层压实，使用压路机压至要求的压实度并检测压实度的指标，如果不合格，重复第十八步至第二十一步，如果合格进行下一步；
第二十二步，路面层铺设，使用铺路机进行路面层的铺设，并使路面层的宽度不小于路堤填土层的宽度；
第二十三步，路肩铺设，使用具有透气性结构的路砖或砂石结构层将路肩铺设完毕；
第二十四步，检测合格，检测整体路基结构的各项指标，检测合格即可完成交工。
还包括附属后续施工，附属后续施工包括混凝土防滑坡层和缓冲保护层施工，在路基本体交工以后，使用混凝土浇筑混凝土防滑坡层，当混凝土防滑坡层凝固后，在混凝土防滑坡层的外侧铺设人工植被层作为缓冲保护层。
本发明的有益效果是：由于在路基本体内设置了H形的块碎石层，使得路基本体内形成了半循环式的热交换结构，增大了整体的降温效果，并且铺设了铝箔层和阻热传递层，进一步提高了路基本体的降温效果，克服了高寒地区的冻土病害。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
具体实施例，如图1所示，一种高寒地区公路路基结构，包括整体纵截面为梯形的路基本体，路基本体从下至上依次包括填料层1、钢渣层2、块碎石层3、土工布层4、铝箔层5、阻热传递层6、路堤填土层7和路面层8，其中块碎石层3的纵截面为H形结构，填料层1和钢渣层2设置在块碎石层3的H形结构的底部开口内，土工布层4、铝箔层5、阻热传递层6、路堤填土层7和路面层8设置在块碎石层3的H形结构的上部开口内，在H形结构的块碎石层3的顶部左右两侧与路面层8的结合处都设置有路肩9，路肩9为具有透气性结构的路砖或砂石结构层。
还包括分别设置在梯形结构左右两侧边的混凝土防滑坡层10，在混凝土防滑坡层10的外侧设置有缓冲保护层11,混凝土防滑坡层10采用C25混凝土，在高寒地区最后掺加引气剂，防止混凝土冻胀，所述的缓冲保护层11为人工植被层，为了防止填料层1的填料饱水，在路基本体处于渗水环境中时，在路基本体一侧底部设置有排水沟12，将水引出，为了进一步提高降温效果，还在路基本体下方埋设有热棒13。
本发明一种高寒地区公路路基结构的施工方法，包括以下步骤：
第一步，现场测量，确定填土范围；
第二步，路基基底清理、夯实；
第三步，填料层1填料，将填料层1的填料运至路基基体内，填料层填料包括石灰，粉煤灰，磷石膏，水玻璃，改性丙烯酸乳液，将上述原料倒入搅拌机中混合搅拌均匀，得到填料层填料；
第四步，填料层1摊铺，将填料层1的填料平地摊铺，每侧超填300mm以上，并使路基基体底部左右两侧每侧保留至少20cm的空隙；
第五步，检测松铺厚度和含水量，使松铺厚度为500-800mm、含水量在最佳含水范围之内；
第六步，填料层1压实，使用压路机压至要求的压实度，采用25-30吨动压路机压实6-8遍，并依据施工标准检测压实度和含水量的指标，如果不合格，重复第三步至第六步，如果合格进行下一步；
第七步，钢渣层2填料，将钢渣层2的填料运至第六步合格的路基基体内，钢渣层2的钢渣粒径小于15mm；
第八步，钢渣层2摊铺，将钢渣层2的填料平地摊铺，每侧超填300mm以上且比填料层每侧窄10cm，并使路基基体底部左右两侧每侧保留至少20cm的空隙；
第九步，检测松铺厚度，使松铺厚度为500-800mm；
第十步，钢渣层2压实，使用压路机压至要求的压实度，采用25-30吨动压路机压实6-8遍，并依据施工标准检测压实度的指标，如果不合格，重复第七步至第十步，如果合格进行下一步；
第十一步，块碎石层3填料，将块碎石层3填料运至路基基体内，块碎石层3填料的粒径为10-30cm；
第十二步，块碎石层3摊铺，将块碎石层3填料铺满填料层1和钢渣层2保留的底部空隙形成梯形结构，并使块碎石层3的厚度至少为80cm；
第十三步，铺土工布层4，将土工布铺设在块碎石层3的上表面；
第十四步，铺铝箔层5，将铝箔铺设在土工布层4的上表面；
第十五步，块碎石层3侧边堆砌，将块碎石层3填料在铝箔层5上表面的左右两侧各铺设至少20cm厚度的侧边形成凹槽结构，凹槽结构的高度为10mm，使左右两侧块碎石层3之间的间距比钢渣层2的宽度小20-50cm；
第十六步，阻热传递层6填料，将阻热传递层6的填料运至块碎石层3填料形成的凹槽结构内，阻热传递层6的填料为聚苯乙烯(EPS)、聚氨酯(PU)、注塑聚苯乙烯(XPS)中的一种，等待至阻热传递层6凝固，使阻热传递层6的厚度达到2-5mm；
第十七步，块碎石层3侧边堆砌，将块碎石层3填料在阻热传递层6上表面的左右两侧各铺设至少20cm厚度的侧边形成凹槽结构，凹槽结构的高度为160-200cm，使左右两侧块碎石层3之间的间距比阻热传递层6的宽度小20cm；
第十八步，路堤填土层7填料，将路堤填土层7的沙土填料运至路基基体内块碎石层3填料形成的凹槽结构内，由于从填料层1开始至路堤填土层7形成每层宽度逐渐减少的结构，使得块碎石层3整体形成上小下大的H形结构；
第十九步，路堤填土层7摊铺，将路堤填土层7的沙土填料平地摊铺；
第二十步，检测松铺厚度，使松铺厚度为150-180cm；
第二十一步，路堤填土层7压实，使用压路机压至要求的压实度，采用25-30吨动压路机压实8-10遍，并依据施工标准检测压实度的指标，如果不合格，重复第十八步至第二十一步，如果合格进行下一步；
第二十二步，路面层8铺设，使用铺路机进行路面层8的铺设，并使路面层8的宽度不小于路堤填土层7的宽度；
第二十三步，路肩9铺设，使用具有透气性结构的路砖或砂石结构层将路肩9铺设完毕；
第二十四步，检测合格，检测整体路基结构的各项指标，检测合格即可完成交工。
还包括附属后续施工，附属后续施工包括混凝土防滑坡层10和缓冲保护层11施工，在路基本体交工以后，使用混凝土浇筑混凝土防滑坡层10，当混凝土防滑坡层10凝固后，在混凝土防滑坡层10的外侧铺设人工植被层作为缓冲保护层11，不但对路基本体提供了保护，还提升了整体的景观效果，开挖排水沟12，防止雨水堆积渗透进入路基本体内部损坏路基本体，为了进一步提高整体的降温效果，在路基本体下方埋设有热棒13，热棒13内的液态氨在冬季和夏季的不同时节都能起到很好的热传递效果。
本发明在使用过程中，铝箔层5可以加快路基本体内的热循环，阻热传递层6可以防止热量直接从路堤填土层7散失到外部或直接从路堤填土层7进入路基本体内，由于块碎石层3形成纵截面为H形的结构，路肩9具有透气性，路肩9与块碎石层3结合后可以将热量在H形的块碎石层3内流转循环，形成了半循环的热传递结构，大大提高了路基本体的降温效果，当夏季温度升高后，出现路基本体内部温度低于外部温度，没有热气流上行，空气处于相对静止的状态，防止外界的热空气进入路基本体内部，避免了夏季气温升高发生冻土消融的现象，使下层的冻土在夏季也一直保持低温；当冬季气温降低后，出现路基本体内部温度高于外部温度，出现热气流上行的情况，使得路基本体整体的热量散失情况加大，使得路基本体的整体温度降低，由于H形结构的半循环方式，整体提升了降温效果，大大加大了冬季时路基本体内的低温冷冻效果，并在夏季阻止热量进入内部，克服了高寒地区的冻土病害。
Claims (7)
1.一种高寒地区公路路基结构，包括整体纵截面为梯形的路基本体，其特征在于：路基本体从下至上依次包括填料层(1)、钢渣层(2)、块碎石层(3)、土工布层(4)、铝箔层(5)、阻热传递层(6)、路堤填土层(7)和路面层(8)，其中块碎石层(3)的纵截面为H形结构，填料层(1)和钢渣层(2)设置在块碎石层(3)的H形结构的底部开口内，土工布层(4)、铝箔层(5)、阻热传递层(6)、路堤填土层(7)和路面层(8)设置在块碎石层(3)的H形结构的上部开口内，在H形结构的块碎石层(3)的顶部左右两侧与路面层(8)的结合处都设置有路肩(9)，路肩(9)为具有透气性结构的路砖或砂石结构层。
2.根据权利要求1所述的一种高寒地区公路路基结构，其特征在于：还包括分别设置在梯形结构左右两侧边的混凝土防滑坡层(10)，在混凝土防滑坡层(10)的外侧设置有缓冲保护层(11)。
3.根据权利要求2所述的一种高寒地区公路路基结构，其特征在于：所述的缓冲保护层(11)为人工植被层。
4.根据权利要求1所述的一种高寒地区公路路基结构，其特征在于：还包括设置在路基本体一侧底部的排水沟(12)。
5.根据权利要求1所述的一种高寒地区公路路基结构，其特征在于：还包括埋设在路基本体下方的热棒(13)。
6.一种根据权利要求书1所述的高寒地区公路路基结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，现场测量，确定填土范围；
第二步，路基基底清理、夯实；
第三步，填料层填料，将填料层的填料运至路基基体内；
第四步，填料层摊铺，将填料层的填料平地摊铺，每侧超填300mm以上，并使路基基体底部左右两侧每侧保留至少20cm的空隙；
第五步，检测松铺厚度和含水量，使松铺厚度为500-800mm、含水量在最佳含水范围之内；
第六步，填料层压实，使用压路机压至要求的压实度并检测压实度和含水量的指标，如果不合格，重复第三步至第六步，如果合格进行下一步；
第七步，钢渣层填料，将钢渣层的填料运至第六步合格的路基基体内；
第八步，钢渣层摊铺，将钢渣层的填料平地摊铺，每侧超填300mm以上且比填料层每侧窄10cm，并使路基基体底部左右两侧每侧保留至少20cm的空隙；
第九步，检测松铺厚度，使松铺厚度为500-800mm；
第十步，钢渣层压实，使用压路机压至要求的压实度并检测压实度的指标，如果不合格，重复第七步至第十步，如果合格进行下一步；
第十一步，块碎石层填料，将块碎石层填料运至路基基体内；
第十二步，块碎石层摊铺，将块碎石层填料铺满填料层和钢渣层保留的底部空隙，并使块碎石层的厚度至少为80cm；
第十三步，铺土工布层，将土工布铺设在块碎石层的上表面；
第十四步，铺铝箔层，将铝箔铺设在土工布层的上表面；
第十五步，块碎石层侧边堆砌，将块碎石层填料在铝箔层上表面的左右两侧各铺设至少20cm厚度的侧边形成凹槽结构，凹槽结构的高度为10mm，使左右两侧块碎石层之间的间距比钢渣层的宽度小20-50cm；
第十六步，阻热传递层填料，将阻热传递层的填料运至块碎石层填料形成的凹槽结构内，并等待至阻热传递层凝固，使阻热传递层的厚度达到2-5mm；
第十七步，块碎石层侧边堆砌，将块碎石层填料在阻热传递层上表面的左右两侧各铺设至少20cm厚度的侧边形成凹槽结构，凹槽结构的高度为160-200cm，使左右两侧块碎石层之间的间距比阻热传递层的宽度小20cm；
第十八步，路堤填土层填料，将路堤填土层的沙土填料运至路基基体内块碎石层填料形成的凹槽结构内；
第十九步，路堤填土层摊铺，将路堤填土层的沙土填料平地摊铺；
第二十步，检测松铺厚度，使松铺厚度为150-180cm；
第二十一步，路堤填土层压实，使用压路机压至要求的压实度并检测压实度的指标，如果不合格，重复第十八步至第二十一步，如果合格进行下一步；
第二十二步，路面层铺设，使用铺路机进行路面层的铺设，并使路面层的宽度不小于路堤填土层的宽度；
第二十三步，路肩铺设，使用具有透气性结构的路砖或砂石结构层将路肩铺设完毕；
第二十四步，检测合格，检测整体路基结构的各项指标，检测合格即可完成交工。
7.根据权利要求6所述的高寒地区公路路基结构的施工方法，其特征在于：还包括附属后续施工，附属后续施工包括混凝土防滑坡层和缓冲保护层施工，在路基本体交工以后，使用混凝土浇筑混凝土防滑坡层，当混凝土防滑坡层凝固后，在混凝土防滑坡层的外侧铺设人工植被层作为缓冲保护层。
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