CN110158391A - 一种季节性冻土区路基冻害的防治方法 - Google Patents

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刘志彬
刘锋
张书建
白梅
雷松林
张云龙
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    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C3/00—Foundations for pavings
    • E01C3/06—Methods or arrangements for protecting foundations from destructive influences of moisture, frost or vibration
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Abstract

本发明公开了一种季节性冻土区路基冻害的防治方法，将土工合成黏土衬垫作为防水材料应用于路基中，具体是将土工合成黏土衬垫分别铺设在路面结构层下方、路基边坡及换填处理层上部，使土工合成黏土衬垫将路基包围起来以阻隔水分进入路基。本发明将土工合成黏土衬垫应用于路基中能够防止浅层地下水毛细水上升引起冻害加剧，以及降雨入渗引起路基土中水分积聚等问题，从根源上解决路基冻害问题。

Description

一种季节性冻土区路基冻害的防治方法
技术领域
本发明属于路基施工技术领域，具体涉及一种季节性冻土区路基冻害的防治方法。
背景技术
调查表明，我国中深度季节冻土（>1m）分布面积约占国土面积的1/3，路基冻害长期以来是困扰我国北方和西部道路建设的一个重要问题，其中路基中水分迁移是引起路基冻胀最关键的因素。所以在我国北方地区的公路工程中，会采用一系列方法和措施减少路基冻胀，现有的传统的冻害防治是针对导致冻害产生的因素进行，主要包括换填法、化学改良法、保温法、改进路基路面结构、安装铺设防排水材料等。
对于传统的防治路基冻害的方法，都存在下列缺点：
1、运输、施工成本很高，受工艺限制明显，耐久性较低；
2、限制交通流通性，稳定性差；
3、现有的排水设计方法只能处理自由水（在重力影响下流动的水），不能将毛细水水从路面结构中排出，所以传统的防排水材料也难以有效的防治冻胀。
因此，设法减少非饱和土路基中的水分才是解决路基冻害的最佳方法。土工合成黏土衬垫（Geosynthetic Clay Liner，简称GCL）有着卓越的防渗性能，应用于路基中可能解决降雨入渗与阻控毛细水上升，从根本上解决路基冻害问题。
发明内容
解决的技术问题：本发明针对现有的传统冻害防治技术多从传热角度提出对策，无法将路基中引起冻害的多余水分有效排出，特别是在非饱和条件下束手无策，因而无法从根本上解决水分迁移造成的路基冻害问题。通过将土工合成黏土衬垫作为防水材料应用于路基中，由于土工合成黏土衬垫防渗性能好，渗透系数一般不超过10-9 cm/s，相比传统防渗材料，抗冻融、干湿性循环性能好，具有很好的环境适应能力，从而可以阻隔降雨入渗，并能阻控地下水毛细水上升，防止水分进入路基，从根本上解决路基冻害问题。
技术方案：一种季节性冻土区路基冻害的防治方法，是将土工合成黏土衬垫分别铺设在路面结构层下方、路基边坡及换填处理层上部，使土工合成黏土衬垫将路基包围起来以阻隔水分进入路基。
进一步地，所述土工合成黏土衬垫是由一层或两层有纺土工布和其间夹封或一侧粘合有膨润土颗粒通过缝合、针刺或粘合的方法制作而成，其渗透系数不超过10-9 cm/s，厚度为1-2 cm。
进一步地，上述防治方法包括以下步骤：
步骤1：进行路基换填结构层施工，施工完成后将土工合成黏土衬垫铺设在换填处理层上部，以防止河湖、沼泽周边或地下水较浅位置由于上升的毛细水影响，引起的冻害加剧问题；
步骤2：待步骤1中土工合成黏土衬垫铺设完毕后，进行路基填筑工作，填筑至路面结构层下方；
步骤3：将土工合成黏土衬垫铺设在路面结构层下方，防止降雨入渗引起路基土中水分积聚，并在铺设土工合成黏土衬垫时自路基中心向两侧形成1‰左右的坡度，便于土工合成黏土衬垫上方不积聚水分；
步骤4：待步骤3中土工合成黏土衬垫铺设完成，继续填筑至路基设计高度并进行路面结构层施工；
步骤5：路基路面结构施工完成后将土工合成黏土衬垫铺设在路基边坡处防止雨水、积水渗入路基。
进一步地，步骤1中土工合成黏土衬垫铺设在换填处理层上部0.2-0.5m。
进一步地，步骤3中土工合成黏土衬垫铺设在路面结构层下方0.2-0.5m。
进一步地，步骤5中铺设于路基边坡处的土工合成黏土衬垫采用长钉固定于边坡之上。
有益效果：1、土工合成黏土衬垫应用于路基中能够有效防止降雨入渗和地下水毛细上升的问题，从根源上解决了路基中水分积聚造成的路基冻害问题，切断了水分来源；2、土工合成黏土衬垫易于获取，且防渗效果显著，应用方法方便、埋设方法简洁，使得工程量、开挖量大大减少，能够提高施工效率，有效降低材料及应用成本；3、本发明有效解决了传统路基冻害防治方案的不足之处，将为季节性冻土区路基冻害防治提供新的方向和参考。
附图说明
图1是实施例1中土工合成黏土衬垫防治路基冻害应用方法示意图，其中：1为土工合成黏土衬垫、2为换填处理层、3为路面结构层、4为长钉。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1
内蒙古乌兰浩特市某道路工程借助原有的高速公路进行拓宽加固，其填方材料为现场所挖碎石土，为了预防公路冻胀，在路基中按照本发明的方法在路基中埋设了土工合成黏土衬垫，在路基中埋设了水分传感器监测路基中其水分变化，并设计了未铺设土工合成黏土衬垫的对比路段，通过两个路段水分传感器记录的数据进行对比来验证土工合成黏土衬垫的防冻胀效果。
具体步骤如下：
如图1所示，进行路基换填结构层施工，施工完成后将土工合成黏土衬垫（1）铺设在换填处理层（2）上部约0.2m处；在已铺设好的土工合成黏土衬垫上方埋设两层水分传感器，每层各5个，并同步进行路基填筑工作；待路基填筑至路面结构层（3）下方一定距离处，将土工合成黏土衬垫铺设在路面结构层下方约0.2 m处；待土工合成黏土衬垫铺设完成，继续填筑至路基设计高度并进行路面结构层施工；路基路面结构施工完成后将土工合成黏土衬垫铺设在路基边坡处并用15 cm的长钉（4）进行固定；
铺设完成后，记录并分析传感器所收集的数据，经过分析发现铺设有土工合成黏土衬垫的路基中水分明显降低，尤其是在降雨天气，铺设了土工合成黏土衬垫的路段中的水分含量明显比未铺设路段中的水分含量低，从而证明该方法在防止水分进入路基及抑制路基冻胀有显著的效果。

Claims (6)

1.一种季节性冻土区路基冻害的防治方法，其特征在于：将土工合成黏土衬垫分别铺设在路面结构层下方、路基边坡及换填处理层上部，使土工合成黏土衬垫将路基包围起来以阻隔水分进入路基。
2.根据权利要求1所述的防治方法，其特征在于：所述土工合成黏土衬垫是由一层或两层有纺土工布和其间夹封或一侧粘合有膨润土颗粒通过缝合、针刺或粘合的方法制作而成，其渗透系数不超过10-9 cm/s，厚度为1-2 cm。
3.根据权利要求1所述的防治方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：进行路基换填结构层施工，施工完成后将土工合成黏土衬垫铺设在换填处理层上部；
步骤2：待步骤1中土工合成黏土衬垫铺设完毕后，进行路基填筑工作，填筑至路面结构层下方；
步骤3：将土工合成黏土衬垫铺设在路面结构层下方，并在铺设土工合成黏土衬垫时自路基中心向两侧形成1-2‰的坡度；
步骤4：待步骤3中土工合成黏土衬垫铺设完成，继续填筑至路基设计高度并进行路面结构层施工；
步骤5：路基路面结构施工完成后将土工合成黏土衬垫铺设在路基边坡处。
4.根据权利要求3所述的防治方法，其特征在于：步骤1中土工合成黏土衬垫铺设在换填处理层上部0.2-0.5m。
5.根据权利要求3所述的防治方法，其特征在于：步骤3中土工合成黏土衬垫铺设在路面结构层下方0.2-0.5m。
6.根据权利要求3所述的防治方法，其特征在于：步骤5中铺设于路基边坡处的土工合成黏土衬垫采用长钉固定于边坡之上。
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