CN109355990A - 低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构 - Google Patents

低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构及筑路方法，涉及道路工程领域。本发明首先解决的技术问题是提供一种低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构，采用的技术方案是：低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构，包括吹填于水下粘土地基上的水下特细砂层，以及分别沿道路方向两侧竖向设置的拦砂桩，拦砂桩之间连接横梁并挂拦砂网，拦砂桩支挡结构既限制筑路材料在吹填过程中流失，又限制吹填区域路基土深层滑动，增大软弱地基的抗滑稳定性和承载能力。水下特细砂层的上部为水上特细砂，水上特细砂包括围堰和中间层，水上特细砂的上侧设置次基层。本发明适合筑路材料匮乏，但有大量特细砂的地区的道路工程，也可用于近海城市的道路工程。

Description

低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构
技术领域
本发明涉及路基工程领域，尤其是一种利用吹填的特细砂在低洼沼泽地区修筑的路基结构与筑路方法。
背景技术
位于冲积平原的国家或地区，筑路材料包括岩石和混凝土骨料匮乏，但河道中却拥有大量的含有一定粘土成分的粉沙和特细砂，其细度模数在0.48～0.62之间，属于特细砂范畴。另外，这些国家或地区往往适合竹子生长，竹子弹性和韧性很高，顺纹抗拉强度达170MPa，顺纹抗压强度达80MPa，是一种环保的建筑材料。冲积平原还广泛存在低洼沼泽地区，属于软弱地基，修建道路不得不经过这些软弱路基，外运筑路材料成本高、耗时长，不经济。如何充分利用当材料、利用较少的设备、节省工程造价并将当地现有的材料用于筑路工程值得研究。
发明内容
本发明首先要解决的技术问题是提供一种低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构。
本发明解决其技术问题所采用的即使方案是：低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构，包括吹填于水下粘土地基上方的水下特细砂层，水下特细砂层沿道路方向的两侧分别竖向设置拦砂桩，拦砂桩的底部位于水下粘土地基内，拦砂桩之间通过横梁连接并挂拦砂网；水下特细砂层的上部为水上特细砂层，水上特细砂层沿道路方向的两侧分别形成向外倾斜的边坡，水上特细砂层的上侧设置次基层。
进一步的是：所述水上特细砂层包括沿道路方向两侧设置的两道围堰，两道围堰之间为中间层，中间层内为吹填的特细砂，中间层和围堰之间设置防水结构。
具体的，所述水上特细砂层在竖直方向上至少两层，各层均包括沿道路方向分别布置的两道围堰，以及两道围堰之间的中间层，中间层内为吹填的特细砂，中间层和围堰之间设置防水结构，并且围堰位于边坡处。
具体的：所述防水结构为：沿两道围堰的顶部、内侧和对应中间层的底部设置的横断面呈“U”字形的隔水膜。
具体的：所述次基层为：水上特细砂层的顶部铺设粒料形成的防水兼持力层，以及防水兼持力层上部的碎砖或碎石层。
具体的：为保持边坡的稳定性，所述边坡的坡度小于45°，边坡上还间隔修建急流槽。
具体的：所述拦砂桩为竹材，横梁也为竹材，横梁之间通过竹条连接，拦砂网设置于竹条内侧；沿道路方向两侧的拦砂桩之间还间隔设置连接筋，或者拦砂桩与水下特细砂层或水上特细砂层之间间隔设置连接筋。
本发明低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构的有益效果是：拦砂桩上部限制筑路材料-特细砂的流失，下部限制道路填筑材料向两侧深层滑动，增大软弱地基的抗滑稳定性。水上特细砂层包括围堰以及围堰之间的中间层，水上特细砂层均为吹填的特细砂，通过拦砂桩形成的支挡结构，可完成在沼泽软弱地基上道路的修建。水上特细砂层选用当地的特细砂，拦砂桩和横梁选用竹材，实现就地取材，节省工程成本。水上特细砂层顶部设置防水兼持力层，不仅避免吹填的特细砂因失水而失去强度，而且使其上部的交通荷载均匀的传到下部的特细砂路基中。连接筋使拦砂桩能承受的力更大，提高拦砂桩形成的支挡结构的稳固性。
本发明还提供一种低洼沼泽地区吹填特细砂筑路方法，包括以下步骤：
S1.沿道路待修筑区两侧在沼泽内设置拦砂桩，拦砂桩的底部插入水下粘土地基，拦砂桩之间设置横梁，拦砂桩和横梁内侧安装拦砂网；
S2.向拦砂桩之间的区域吹填特细砂，吹填到水面之上1～2米后，修筑围堰及围堰外侧的边坡，再铺装隔水膜，并在围堰之间继续吹填特细砂；
S3.在围堰之间的特细砂吹填1～2米后，修筑围堰及围堰外侧的边坡，再铺装隔水膜，并在围堰之间继续吹填特细砂；
S4.重复S3，直至达设计高程；
S5.对吹填特细砂形成的水上特细砂层进行碾压；
S6.在水上特细砂层顶部施工次基层。
具体的：S1步骤中，拦砂桩和横梁均为竹材，横梁之间还设置竖向设置竹条，竹条内侧安装拦砂网；沿道路方向两侧的拦砂桩之间还设置连接筋。
进一步的是：上述S2和S3步骤中的边坡的坡度小于45°，边坡上间隔修建急流槽，在施工后期边坡上种植植被；S6步骤中，施工次基层包括在水上特细砂层的顶部铺设粒料形成防水兼持力层，以及在防水兼持力层的上部铺设碎砖或碎石层。
本发明低洼沼泽地区吹填特细砂筑路方法的有益效果是：低洼沼泽地区的路基使用特细砂材料，就地取材，通过拦砂桩的支挡，完成在沼泽软弱地基上道路的修建，筑路方法需要的工程机械设备少、成本低，合理并充分利用当地的特细砂作为建筑材料，完全满足穿越低洼沼泽地区软基处理和筑路工程的需要。该筑路方法适合建筑材料特别匮乏但却有大量特细砂的地区的道路工程，如风电场工程、光伏工程、污水厂工程等道路工程，也可用于近海城市的道路工程建设。
附图说明
图1是本发明低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构的横断面示意图。
图2是图1中A部分的放大图。
图中零部件、部位及编号：水下粘土地基1、水下特细砂层2、拦砂桩3、横梁4、拦砂网5、水上特细砂层6、围堰6-1、中间层6-2、次基层7、防水兼持力层7-1、碎砖或碎石层7-2、竹条8、连接筋9。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构，包括吹填于水下粘土地基1上方的水下特细砂层2，特细砂直接吹填于水下粘土地基1上形成水下特细砂层2，水下特细砂层2的上部为水上特细砂层6。沿道路方向的两侧分别竖向设置拦砂桩3，拦砂桩3的底部位于水下粘土地基1内，拦砂桩3的顶部位于水面以上，拦砂桩3之间通过横梁4连接，形成整体结构，并挂拦砂网5，拦砂网5可为麻纱或塑料薄膜。拦砂桩3形成的支挡结构，上部限制水上特细砂层6的流失，下部限制道路填筑材料向两侧深层滑动。拦砂桩3和横梁4可选用竹材，拦砂桩3间隔布置，横梁上还可以连接竹条10，减小间隙，也增加整体性。拦砂网5最好设置于竹条10的内侧。竹条10的厚度需按设计进行选择，避免竹条10强度不足，导致变形过大，进而引起拦砂网5破裂而漏水漏砂。
拦砂桩3的间距、插入深度、强度需根据受力分析确定，竹条10的厚度、间距也根据受力分析确定。通过竹条10的受力分析可计算出作用在横梁4上的反力，该反力作用在拦砂桩3上，由此可计算出水上部分作用在拦砂桩3上每延米上的弯矩图，进而进行计算分析拦砂桩3的具体设计参数。拦砂桩3和横梁4选用竹材，具体为竹竿，竹竿的选择可根据计算来确定。例如在图1所示的实施例中，沼泽的水面海拔为3.2米，沼泽水深1.5米，沼泽底部为粘土，即为水下粘土地基1，拦砂桩3在水面以上高度1.5m，拦砂桩3深入地下3m左右，拦砂桩3合理的间距在330mm以下。竹条10水平方向厚度10mm左右，每个竹条10宽度40～60mm，并排摆放。
水上特细砂层6沿道路方向的两侧分别形成向外倾斜的边坡，水上特细砂层6的顶部设置次基层7。吹填砂土失水就会失去强度，故次基层7应具有防水的作用。具体的，次基层7为：水上特细砂层6的顶部铺设粒料形成的防水兼持力层7-1，以及防水兼持力层7-1的上部的碎砖或碎石层7-2。防水兼持力层7-1使水上特细砂层6的上部的荷载均匀的传到下部的特细砂路基中，另外起到封水的作用。防水兼持力层7-1的上部为碎砖或碎石层7-2。例如，碎砖或碎石层7-2的厚度为0.5米。
水上特细砂层6为吹填特细砂得到，水上特细砂层6在竖直方向可为一层或多层。水上特细砂层6的层数根据路基高度确定，单层的厚度为1～2米。
水上特细砂层6为一层时，水上特细砂层6包括沿道路方向两侧设置两道围堰6-1，两道围堰6-1之间为中间层6-2，中间层6-2内为吹填的特细砂，中间层6-2和围堰6-1之间设置防水结构。水上特细砂层6在竖直方向上为两层或更多层时，各层均包括沿道路方向布置的两道围堰6-1，以及两道围堰6-1之间的中间层6-2，中间层6-2内为吹填的特细砂，中间层6-2和围堰6-1之间设置防水结构，并且上层的围堰6-1位于下层的围堰6-1和下层的中间层6-2的接缝处。施工时，水上特细砂层6自下而上吹填特细砂进行修筑，直至设计高度。
例如图1所示，水上特细砂层6为两层，水下特细砂层2的上部两侧设置第一层的两道围堰6-1，第一层的围堰6-1之间为第一层的中间层6-2，第一层中间层6-2和第一层围堰6-1之间设置防水结构。第一层围堰6-1和第一层中间层6-1的上方设置第二层围堰6-1，两道第二层围堰6-1之间设置第二层中间层6-2，第二层中间层6-2和第二层围堰6-1之间设置防水结构。
防水结构用于吹填特细砂的保水。例如，防水结构为沿围堰6-1的顶部、内侧和对应中间层6-2的底部设置的呈“U”字形的隔水膜。。隔水膜可选用塑料薄膜。
为了确保拦砂桩3支挡结构的稳固，沿道路方向两侧的拦砂桩3之间还间隔设置连接筋9，或者拦砂桩3与水下特细砂层2或水上特细砂层6之间间隔设置连接筋9。连接筋9主要受到拉应力，可选用钢筋材质。在设置连接筋9进行横拉的位置可设置双侧的横梁4，并将连接筋9绑扎在外侧的横梁4上，使拦砂桩3均匀受力。连接筋9按设计间隔布置，例如每6米间距设置。水上特细砂层6两侧的坡度小于45°，以保持边坡的稳定性，边坡上还间隔修建急流槽，边坡上还可种植植被，最好为根系发达看、抗冲刷的植被。
本发明还低洼沼泽地区吹填特细砂筑路方法，包括以下步骤：
S1.沿道路待修筑区两侧在沼泽内设置拦砂桩3，拦砂桩3的底部插入水下粘土地基1，拦砂桩3之间设置横梁4，拦砂桩3和横梁4内侧安装拦砂网5。拦砂桩3和横梁4可均选择竹材，即选择竹竿，选定的竹材需注意满足设计要求。拦砂桩3、横梁4和拦砂网5形成支挡结构，拦砂网5可为麻纱和塑料薄膜，为避免拦砂网5破裂而漏水漏砂，横梁4内侧还可以竖直设置竹条10。拦砂网5设置于竹条10内侧，如图2所示。
沿道路待修筑区两侧的拦砂桩3或横梁4之间还设置连接筋9，平衡拦砂桩3的受力。或者，拦砂桩3或横梁4与连接筋9的一端相连，连接筋9另一端后期锚固于水下特细砂层2或水上特细砂层6内，以提高支挡结构的稳固。连接筋9需绑紧并施加一定的预拉力，连接筋9可选用钢筋、钢绳、尼龙绳或竹材。
施工拦砂桩3期间，可搭建简易的可移动式水上打桩平台，先准备施工用竹材，然后打竹排桩，即施工拦砂桩3，再绑扎横梁4，再绑扎竹条10，再安装拦砂网5，并间隔设置连接筋9，例如每6米间距设置连接筋9，以上工作10～12名普工就可完成。水上作业需提供落水急救设施，打桩过程需保证简易浮船的稳定、保障施工人员安全。
S2.向拦砂桩3之间的区域吹填特细砂，吹填到水面之上1～2米后，修筑围堰6-1及围堰6-1外侧的边坡，再铺装隔水膜，并在围堰6-1之间继续吹填特细砂。吹填的特细砂在拦砂桩3之间先形成水下水下特细砂层2，再形成水上特细砂层6。
S3.在围堰6-1之间的特细砂吹填1～2米后，修筑围堰6-1及围堰6-1外侧的边坡，再铺装隔水膜，并在围堰6-1之间继续吹填特细砂。
S4.重复S3，直至达设计高程。水上特细砂层6分层施工，各层宽度自下而上逐层缩小，特细砂的细度模数在0.48～0.62之间，每层吹填到高度为1～2米。
水上特细砂层6两侧的边坡的坡度小于45°，边坡上每间隔一定距离修建急流槽，防止局部冲刷。在施工后期边坡上种植植被，种植生命力强、传播快的植物，如芦苇等。
S5.对吹填特细砂形成的水上特细砂层6进行碾压。
水力吹填和挖掘机修筑围堰6-1的过程也是逐步对地基软土进行碾压的过程，该过程伴随地基软土沉降，但施工中所有的沉降均被后续的吹填特细砂填平，使得水下的水下粘土地基1和吹填特细砂组件融合、压密实，压实后具有强度共同承担上部的荷载。地基土软土沉降的过程也是靠吹填土和上部机械荷载逐步压实的过程。
S6.在水上特细砂层顶部施工次基层7。在水上特细砂层6顶部摊铺粒料，形成防水兼持力层7-1，再在防水兼持力层7-1顶部施工碎砖或碎石层7-2。

Claims (10)

1.低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构，其特征在于：包括吹填于水下粘土地基(1)上方的水下特细砂层(2)，水下特细砂层(2)沿道路方向的两侧分别竖向设置拦砂桩(3)，拦砂桩(3)的底部位于水下粘土地基(1)内，拦砂桩(3)之间通过横梁(4)连接并挂拦砂网(5)；水下特细砂层(2)的上部为水上特细砂层(6)，水上特细砂层(6)沿道路方向的两侧分别形成向外倾斜的边坡，水上特细砂层(6)的上侧设置次基层(7)。
2.如权利要求1所述的低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构，其特征在于：所述水上特细砂层(6)包括沿道路方向两侧设置的两道围堰(6-1)，两道围堰(6-1)之间为中间层(6-2)，中间层(6-2)内为吹填的特细砂，中间层(6-2)和围堰(6-1)之间设置防水结构。
3.如权利要求1所述的低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构，其特征在于：所述水上特细砂层(6)在竖直方向上至少两层，各层均包括沿道路方向分别布置的两道围堰(6-1)，以及两道围堰(6-1)之间的中间层(6-2)，中间层(6-2)内为吹填的特细砂，中间层(6-2)和围堰(6-1)之间设置防水结构，并且围堰(6-1)位于边坡处。
4.如权利要求2或3所述的低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构，其特征在于：所述防水结构为：沿两道围堰(6-1)的顶部、内侧和对应中间层(6-2)的底部设置的横断面呈“U”字形的隔水膜。
5.如权利要求1、2或3所述的低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构，其特征在于：所述次基层(7)为：水上特细砂层(6)的顶部铺设粒料形成的防水兼持力层(7-1)，以及防水兼持力层(7-1)上部的碎砖或碎石层(7-2)。
6.如权利要求1、2或3所述的低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构，其特征在于：所述边坡的坡度小于45°，边坡上还间隔修建急流槽。
7.如权利要求1、2或3所述的低洼沼泽地区吹填特细砂路基结构，其特征在于：所述拦砂桩(3)为竹材，连接筋(9)横梁(4)也为竹材，横梁(4)之间通过竹条(8)连接，拦砂网(5)设置于竹条(8)内侧；沿道路方向两侧的拦砂桩(3)之间还间隔设置连接筋(9)，或者拦砂桩(3)与水下特细砂层(2)或水上特细砂层(6)之间间隔设置连接筋(9)。
8.低洼沼泽地区吹填特细砂筑路方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.沿道路待修筑区两侧在沼泽内设置拦砂桩(3)，拦砂桩(3)的底部插入水下粘土地基(1)，拦砂桩(3)之间设置横梁(4)，拦砂桩(3)和横梁(4)内侧安装拦砂网(5)；
S2.向拦砂桩(3)之间的区域吹填特细砂，吹填到水面之上1～2米后，修筑围堰(6-1)及围堰(6-1)外侧的边坡，再铺装隔水膜，并在围堰(6-1)之间继续吹填特细砂；
S3.在围堰(6-1)之间的特细砂吹填1～2米后，修筑围堰(6-1)及围堰(6-1)外侧的边坡，再铺装隔水膜，并在围堰(6-1)之间继续吹填特细砂；
S4.重复S3，直至达设计高程；
S5.对吹填特细砂形成的水上特细砂层(6)进行碾压；
S6.在水上特细砂层(6)顶部施工次基层(7)。
9.如权利要求8所述的低洼沼泽地区吹填特细砂筑路方法，其特征在于：S1步骤中，拦砂桩(3)和横梁(4)均为竹材，横梁(4)之间还设置竖向设置竹条(8)，竹条(8)内侧安装拦砂网(5)；沿道路方向两侧的拦砂桩(3)之间还设置连接筋(9)。
10.如权利要求8或9所述的低洼沼泽地区吹填特细砂筑路方法，其特征在于：上述S2和S3步骤中的边坡的坡度小于45°，边坡上间隔修建急流槽，在施工后期边坡上种植植被；S6步骤中，施工次基层(7)包括在水上特细砂层(6)的顶部铺设粒料形成防水兼持力层(7-1)，以及在防水兼持力层(7-1)的上部铺设碎砖或碎石层(7-2)。
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