CN108951332B - 一种建筑垃圾改良膨胀土路基结构 - Google Patents

Abstract

一种建筑垃圾改良膨胀土路基结构，包括路基面层和位于路基面层下方的膨胀土填筑层，所述膨胀土填筑层设置在建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层上，且在建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层的两侧设置有反滤层，在膨胀土填筑层的两侧和上方填覆有建筑垃圾改良土填筑层。本发明通过在膨胀土地区采用建筑垃圾进行混合改性以及利用建筑垃圾打碎后的粒径的不均匀特性的特点，对路基结构进行改造，从而降低了城市高速公路的路基毛细水防护工程成本，同时也有效利用建筑垃圾，减少环境污染。

Description

一种建筑垃圾改良膨胀土路基结构

技术领域

本发明涉及到在膨胀土地区的道路建设领域，具体的说是一种建筑垃圾改良膨胀土路基结构。

背景技术

随着国家进入高速经济发展阶段，城市化日益加速，新农村以及城中村改造工程等集中开工，随着日益现代化的建筑建设，旧建筑物的拆迁造成的大量建筑垃圾随之产生，大部分建筑垃圾都直接运往郊区等城市边缘地带填埋，造成环境以及土地的污染日益加剧，而随着城市建设带动起来城市之间高速公路的建设兴起，对于膨胀土地区的城市间高速公路建设中，由于膨胀土的水稳定性较差，雨水后体积膨胀，强度迅速下降，但是在建设高速公路过程中由于成本以及取材限制，大多需要在建设路基时对膨胀土进行相关处理后作为路基使用，一般处理膨胀土的方法有：换填法、物理化学改性法、封闭包盖法和夹层法。其中，换填法对于外来土质以及土源要求较高，换填成本较高，物理化学改性法对于当地生态环境会造成一定的影响，因此大多数膨胀土路基采用封闭包盖法和夹层法。当前工程中大多采用沙土、石灰改性土、级配碎石等处理垫层，进而降低毛细水位升高，而采用沙土等改性以及不均匀级配碎石垫层等处理，其物流成本以及材料成本都较高。

发明内容

为了解决现有技术中采用封闭包盖法和夹层法对膨胀土地区进行改造时存在的物流成本及材料成本高的问题，本发明提供了一种建筑垃圾改良膨胀土路基结构，通过在膨胀土地区采用建筑垃圾进行混合改性以及利用建筑垃圾打碎后的粒径的不均匀特性的特点，对路基结构进行改造，从而降低了城市高速公路的路基毛细水防护工程成本，同时也有效利用建筑垃圾，减少环境污染。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种建筑垃圾改良膨胀土路基结构，包括路基面层和位于路基面层下方的膨胀土填筑层，所述膨胀土填筑层设置在建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层上，且在建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层的两侧设置有反滤层，在膨胀土填筑层的两侧和上方填覆有建筑垃圾改良土填筑层；

所述建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层的铺设材料为工业破碎粒径为10-20mm的中颗粒建筑垃圾与粒径为20-40mm的粗颗粒建筑垃圾以1:2-5的质量比混合而成；

所述建筑垃圾改良土填筑层的铺设材料为工业破碎粒径为0-10mm的细颗粒建筑垃圾与膨胀土以2-3:1-2的质量比混合而成；

所述反滤层为自上而下的上表层、中间层和底层堆叠而成，且上表层的铺设材料为粒径大于35mm的大颗粒建筑垃圾，中间层的铺设材料为粒径20-40mm的中颗粒建筑垃圾，底层的铺设材料为粒径0-10mm的细颗粒建筑垃圾；

由于建筑垃圾改良土填筑层中具有细颗粒垃圾，导致其内部具有渗水的缝隙，因此两侧的建筑垃圾改良土填筑层与膨胀土填筑层交接的界面形成向下斜率为8%的排水坡；

在排水坡的底部沿路基延伸方向，每隔一段距离设置有一向下倾斜的泄水管，该泄水管位置较高的一端处于排水坡的坡根处，泄水管的另一端向下延伸至反滤层与建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层的交界处。

本发明的一种优选实施方式为，所述路基结构的两侧水平插设有若干防滑格栏，且防滑格栏一端插入到膨胀土填筑层内至少0.2m，另一端穿过膨胀土填筑层侧边的建筑垃圾改良土填筑层后暴露在路基结构外部。

本发明的另一种优选实施方式为，所述膨胀土填筑层两侧的建筑垃圾改良土填筑层，其斜率为4%。

本发明的又一种优选实施方式为，所述反滤层的上表层、中间层和底层的厚度分别为0.5m、0.3m和0.2m，且泄水管的下端延伸至反滤层的上表层底部与建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层的交界处。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1）本发明通过在膨胀土地区采用建筑垃圾进行混合改性以及利用建筑垃圾打碎后的粒径的不均匀特性的特点，对路基结构进行改造，从而降低了城市高速公路的路基毛细水防护工程成本，同时也有效利用建筑垃圾，减少环境污染；

2）本发明的路基结构中，最底层为建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层，在建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层的两侧设置特殊结构的反滤层，而后在建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层上设置膨胀土填筑层，最后在膨胀土填筑层两侧及上部设置建筑垃圾改良土填筑层，在不同的构层中对建筑垃圾的粒径进行合理的配比，从而充分的利用了建筑垃圾强度高、破碎外观不规则、差异性大、吸水能力强、级配受工艺影响限制、不均匀度较大的特性，使其有效降低毛细水高度，有效防治毛细水对膨胀土地基造成影响并提高了城市垃圾的利用率；

3）本发明中，膨胀土填筑层全部是由膨胀土填筑而成，而其两侧和上部的建筑垃圾改良土填筑层，是利用粒径为0-10mm的细颗粒建筑垃圾与膨胀土混合而成，由于建筑垃圾的存在，使得建筑垃圾改良土填筑层中具有蓄水和导水的缝隙，同时由于膨胀土填筑层中不存在这些缝隙，因此，在两者交界处形成供水流动的排水坡，用于将路面的水引导排除，使最终形成的路面和路基具备良好的渗水排泄功能；而在排水坡的底部设置泄水管，能够将水引导排出到路基的两侧，防止水进入到下部路基中，对路基造成灾害；

4）为了防止泄水管在渗流水的过程中带走膨胀土中的细颗粒级配，从而导致路基空心化，进而导致路基强度明显下降，本发明在两侧设置反滤层，反滤层为自上而下的0.5m厚的上表层、0.3m厚的中间层和0.2m厚的底层堆叠而成的三层结构，且上表层的铺设材料为粒径大于35mm的大颗粒建筑垃圾，中间层的铺设材料为粒径20-40mm的中颗粒建筑垃圾，底层的铺设材料为粒径0-10mm的细颗粒建筑垃圾，底层和中间层能够有效的将泄水管导出的水分排出，并通过自身的粒径限制了膨胀土粗细颗粒的排出，而上表层能够有效将整个反滤层的重量提升，防止由于渗流力过大，造成反滤层被冲毁；

5）为了防止下部毛细水上升并保持路基的稳定性，本发明将膨胀土填筑层设置在建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层上，而建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层为工业破碎粒径为10-20mm的中颗粒建筑垃圾与粒径为20-40mm的粗颗粒建筑垃圾混合而成，由于中粗粒径混合保证建筑垃圾填筑层有足够的强度支撑上部垫层，其压碎值比普通沙石防水垫层高20-30%，其吸水性能是普通沙石防护层的150-200%，孔隙率是普通沙石垫层的5倍；

6）本发明首次将建筑垃圾引入膨胀土路基防护垫层进行防治膨胀土地基的毛细水，并且代替沙石垫层有效减少沙石开采的环境破坏，并对建筑垃圾多元化利用，减少城市建筑垃圾的环境污染；利用建筑垃圾原有特性，破碎的粒径范围较大，级配极不均匀的特性，与膨胀土防治时需要对高强度、高孔隙率以及级配不均匀材料的需求相吻合，有效提高了工程质量；由于建筑垃圾破碎粒径分布不均匀，成分较为复杂，限制建筑垃圾再回收利用，而建筑垃圾改良土填筑层由膨胀土与建筑垃圾混合，由膨胀土减少建筑垃圾的级配不均匀，而建筑垃圾颗粒的强吸水性以及碱性减少膨胀土的水敏感性，对膨胀土改良有了新的方案。

附图说明

图1为本发明路基结构的断面剖视图；

图2为图1中A处反滤层的结构示意图；

附图标记：1、路基面层，2、建筑垃圾改良土填筑层，3、膨胀土填筑层，4、防滑格栏，5、建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层，6、排水坡，7、反滤层，701、上表层，702、中间层，703、底层，8、泄水管。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述。

如图1和2所示，一种建筑垃圾改良膨胀土路基结构，包括路基面层1和位于路基面层1下方的膨胀土填筑层3，所述膨胀土填筑层3设置在建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层5上，且在建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层5的两侧设置有反滤层7，在膨胀土填筑层3的两侧和上方填覆有建筑垃圾改良土填筑层2；

所述建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层5的铺设材料为工业破碎粒径为10-20mm的中颗粒建筑垃圾与粒径为20-40mm的粗颗粒建筑垃圾以1:2-5的质量比混合而成；

所述建筑垃圾改良土填筑层2的铺设材料为工业破碎粒径为0-10mm的细颗粒建筑垃圾与膨胀土以2-3:1-2的质量比混合而成；

所述反滤层7为自上而下的上表层701、中间层702和底层703堆叠而成，且上表层701的铺设材料为粒径大于35mm的大颗粒建筑垃圾，中间层702的铺设材料为粒径20-40mm的中颗粒建筑垃圾，底层703的铺设材料为粒径0-10mm的细颗粒建筑垃圾；

由于建筑垃圾改良土填筑层2中具有细颗粒垃圾，导致其内部具有渗水的缝隙，因此两侧的建筑垃圾改良土填筑层2与膨胀土填筑层3交接的界面形成向下斜率为8%的排水坡6；

在排水坡6的底部沿路基延伸方向，每隔一段距离设置有一向下倾斜的泄水管8，该泄水管8位置较高的一端处于排水坡6的坡根处，所述坡根处是指，排水坡与建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层5的交界处，泄水管8的另一端向下延伸至反滤层7与建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层5的交界处。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：

如，本发明的一种优选实施方式为，所述路基结构的两侧水平插设有若干防滑格栏4，且防滑格栏4一端插入到膨胀土填筑层3内至少0.2m，另一端穿过膨胀土填筑层3侧边的建筑垃圾改良土填筑层2后暴露在路基结构外部；防滑格栏的强度不小于30kn/m，且沿公路每0.6m设置一层；

又如，本发明的另一种优选实施方式为，所述膨胀土填筑层3两侧的建筑垃圾改良土填筑层2，其斜率为4%；

再如，本发明的又一种优选实施方式为，所述反滤层7的上表层701、中间层702和底层703的厚度分别为0.5m、0.3m和0.2m，且泄水管8的下端延伸至反滤层7的上表层701底部与建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层5的交界处。

本发明路基结构的施工方法如下：首先铺设建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层，并在其上设置膨胀土填筑层，且将膨胀土填筑层的两侧做成设定的斜度，而后在膨胀土填筑层外部设置建筑垃圾改良土填筑层后，使两者的两侧面交界面形成一定斜率的排水坡，并在排水坡坡脚处设置倾斜向下的泄水管，泄水管的外端延伸至建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层的外侧，在建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层的外侧设置反滤层，最后在建筑垃圾改良土填筑层表面设置路基面层。

Claims (2)

1.一种建筑垃圾改良膨胀土路基结构，包括路基面层（1）和位于路基面层（1）下方的膨胀土填筑层（3），其特征在于：所述膨胀土填筑层（3）设置在建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层（5）上，且在建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层（5）的两侧设置有反滤层（7），在膨胀土填筑层（3）的两侧和上方填覆有建筑垃圾改良土填筑层（2）；

所述建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层（5）的铺设材料为工业破碎粒径为10-20mm的中颗粒建筑垃圾与粒径为20-40mm的粗颗粒建筑垃圾以1:2-5的质量比混合而成；

所述建筑垃圾改良土填筑层（2）的铺设材料为工业破碎粒径为0-10mm的细颗粒建筑垃圾与膨胀土以2-3:1-2的质量比混合而成；

所述反滤层（7）为自上而下的上表层（701）、中间层（702）和底层（703）堆叠而成，且上表层（701）的铺设材料为粒径大于35mm的大颗粒建筑垃圾，中间层（702）的铺设材料为粒径20-40mm的中颗粒建筑垃圾，底层（703）的铺设材料为粒径0-10mm的细颗粒建筑垃圾；

由于建筑垃圾改良土填筑层（2）中具有细颗粒垃圾，导致其内部具有渗水的缝隙，因此两侧的建筑垃圾改良土填筑层（2）与膨胀土填筑层（3）交接的界面形成向下斜率为8%的排水坡（6）；

在排水坡（6）的底部沿路基延伸方向，每隔一段距离设置有一向下倾斜的泄水管（8），该泄水管（8）位置较高的一端处于排水坡（6）的坡根处，泄水管（8）的另一端向下延伸至反滤层（7）与建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层（5）的交界处；

所述反滤层（7）的上表层（701）、中间层（702）和底层（703）的厚度分别为0.5m、0.3m和0.2m，且泄水管（8）的下端延伸至反滤层（7）的上表层（701）底部与建筑垃圾孔隙水防护垫层填筑层（5）的交界处；

所述路基结构的两侧水平插设有若干防滑格栏（4），且防滑格栏（4）一端插入到膨胀土填筑层（3）内至少0.2m，另一端穿过膨胀土填筑层（3）侧边的建筑垃圾改良土填筑层（2）后暴露在路基结构外部。

2.根据权利要求1所述的一种建筑垃圾改良膨胀土路基结构，其特征在于：所述膨胀土填筑层（3）两侧的建筑垃圾改良土填筑层（2），其斜率为4%。

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