CN110485228A - 水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构及施工方法，所述路基结构整体纵截面为梯形，所述路基结构最下层为碎石层，所述碎石层的上部和两侧依次设置有第一砂砾护垫层、第一防水土工布层、第一砂砾保护层，所述第一砂砾保护层水平面上设置有土工格栅层，所述土工格栅层的上部和两侧从下到上依次设置有第二砂砾护垫层、第二防水土工布层、第二砂砾保护层、填土层；所述填土层的水平方向上设置有沥青面层。本发明的路基结构稳定，防冻胀翻浆能力强，适用于冻土区公路的修筑。
Description
技术领域
本发明涉公路路基结构技术领域，具体涉及水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构及施工方法。
背景技术
冻土是温度低于0℃且含有冰的土或岩石，按照土体冻结时间的长短，可划分为多年冻土和季节冻土两种主要类型。多年冻土是指冻结状态持续两年及以上的土或岩石，在地球上分布面积约为35×106Km2，占陆地总面积的20%。我国多年冻土区的面积占陆地总面积的21.5%，是世界上第三大冻土国家，这些多年冻土区主要分布在东北大小兴安岭、青藏高原、阿尔泰山、天山、祁连山、横断山、喜马拉雅山，以及东部某些山地，如长白山、黄岗梁山、五台山、太白山等地区。季节性冻土是指冬季冻结，夏季温度升高而全部融化的岩土层，我国季节冻土分布极为广泛，遍布长江流域以北的十多个省份。
近些年，随着我国经济的发展，公路交通网络延伸至我国的各个角落，但是因为存在大量的冻土区，使公路修筑过程中或已经修筑完成的公路发生冻胀翻浆，严重影响了所修筑的公路质量，增加公路修筑成本的同时也严重影响了当地经济的发展。冻胀翻浆的主要原理是：冬季路基土体温度随外界气温的降低而降低，达到水的结晶点时，路基土体中的液、气态水冻结形成固体形态的冰，致使路基中土体体积膨胀，导致路基路面发生变形及裂缝。春季随着外界温度的回升，路基表层土体开始融化，但路基下部冻土层仍处于冻结状态，未融化的土层便形成不透水层阻挡了上部融化水分的下渗，与此同时，由于冻胀作用产生的路面裂缝使得外界雨水渗入到路基土体内部，造成路基土体的局部含水量急剧增大，在土体自重以及外部动荷载共同作用下，路基容易发生融沉病害，产生翻浆、冒泥等现象。
对于冻土路基冻胀翻浆病害的治理，早在18世纪，国外科学家们就进行了初步的观察和研究，并提出了许多有效的治理方法。20世纪60年代末，在建设美国阿拉斯加机场时将聚苯乙烯作为保温层埋置于道路填土中，效果显著；70年代初，在加拿大冻土地区砾石公路上进行了保温层试验研究；前苏联在修建西伯利亚大铁路时，在部分区段道渣下面和边坡上使用了泡沫板材料作为隔热层。近年来，在我国公路、铁路路基领域，土工合成材料在冻土地区道路病害治理中得到了极大的运用。霍凯成等在“用土工合成材料治理道路翻浆的研究”（岩土力学，1000-7598-(2003) 01-0045-04）中利用土工合成材料的隔离、排水、加筋以及防渗等功能来对路基冻胀翻浆进行治理。刘德仁等在“冻土区块石夹层路基防冻胀翻浆效果试验研究”（岩土力学，1000-7598 (2012) 03-0753-04）中通过对路基冻胀翻浆机理的分析，提出了一种综合利用透水土工布、防水土工布以及碎石层来防治路基冻胀翻浆的路基结构形式，通过降低路基内部土体的含水率，防治冻胀翻浆病害的发生。然而现有的用于防治路基冻胀翻浆病害的技术并不完善，其工艺都是在路基的上下透水层铺设一层防水土工布进行防治，治理效果并不显著，而且现有的防治路基冻胀翻浆技术没有解决路基在冻融过程中会产生偏移这一问题，而路基的偏移会破坏沥青层，也是引起路基翻浆的主要因素之一。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构及其施工方法，利用防水土工布将路基进行包裹，阻止路基内部与外界的水分交换，隔断路基内部在冻结过程中的水分迁移路径，使路基内部的含水率保持在填筑时的低含水率状态，同时起到保温隔热的作用，且在路基中铺设土工格栅以加强路基强度，减少了路基的侧向位移。这种结构能在一定程度上解决冻土地区公路路基的冻胀翻浆、不均匀沉降、强度不足的问题，具有良好的工程应用前景。
本发明的具体实施方案如下：
本发明提供了水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构，所述路基结构整体纵截面为梯形，所述路基结构最下层为碎石层，所述碎石层的上部和两侧依次设置有第一砂砾护垫层、第一防水土工布层、第一砂砾保护层，所述第一砂砾保护层水平面上设置有土工格栅层，所述土工格栅层的上部和两侧从下到上依次设置有第二砂砾护垫层、第二防水土工布层、第二砂砾保护层、填土层；所述填土层的水平方向上设置有沥青面层。
进一步地，所述公路路基边坡两侧的填土层上设置有永久性冲蚀防护垫，路基两侧坡趾处设置有排水沟，所述排水沟到路基坡趾的水平距离为3～4m，所述永久性冲蚀防滑垫为草皮或在两侧的填土层撒入草籽。
更进一步地，所述碎石层所用碎石为粒径10mm～50mm级配良好的碎石，碎石层的厚度为40cm。
更进一步地，所述第一砂砾护垫层、第二砂砾护垫层、第一砂砾保护层和第二砂砾保护层的厚度均为10cm，采用的砂砾要求级配良好，不含粒径大于50mm和棱角尖锐的砂砾，所述砂砾的含泥量不大于5%。
更进一步地，所述第一防水土工布层设置在路基最大冻结深度处且处于地下水位之上，两侧埋设于路基两侧距离边坡表面50cm 处，并延伸至坡趾排水沟的下部，所述第二防水土工布层设置在距离路基顶面50cm处，所述第一防水土工布层、第二防水土工布层的厚度均为0.5mm。
更进一步地，所述填土层的厚度为40cm。
更进一步地，所述土工格栅层为双向拉伸整体土工格栅，土工格栅层分为主筋和辅筋，主筋和辅筋的竖向间距均为40cm，采用反包路堤加筋形式设置，主筋和辅筋卷入路堤填料的长度为1m。
更进一步地，所述路基两侧的坡度为1:1.5。
本发明还提供了水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构的施工方法，包括以下步骤：
A、将道路规划范围内的土方挖除,清理现场，清除滑动体，平整场地，进行初步碾压,严禁有尖锐突出物；
B、在经压实的天然地表上铺设碎石层；
C、在碎石层两侧及上部铺设第一砂砾护垫层；
D、在第一砂砾护垫层两侧及上部铺设第一防水土工布层；
E、在第一防水土工布层上铺设第一砂砾保护层；
F、在第一砂砾保护层上分层铺设土工格栅层，土工格栅层铺设任务完成后，在土工格栅层上部及路基两侧依次铺设第二砂砾护垫层、第二防水土工布层和第二砂砾保护层，形成一个完整的封闭路基结构；
G、然后在路基顶部及两侧铺设填土层，在水平方向的填土层上铺设沥青面层；
H、在路基两侧边坡铺设永久性冲蚀防护垫，在路基两侧坡趾处修筑排水沟，所述永久性冲蚀防滑垫为草皮或在两侧的填土层撒入草籽。
进一步地，所述步骤D和F中第一防水土工布层和第二防水土工布的铺设坡度为4%，从路基水平面到路基两侧自上而下铺设并就地连接，第一防水土工布层在路基延伸方向采用满层铺设，在路基纵断面采用一层铺设，采用蝶形接缝对第一防水土工布层和第二防水土工布进行连接，且接缝宽度≥10cm，铺设时适当拉紧使第一防水土工布层和第二防水土工布层两端埋入土体部分形成波纹状，与刚性结构连接时，留够一定的伸缩量。
更进一步地，所述步骤F中，横向相邻的两幅土工格栅相互搭接，搭接宽度为20cm，不同层面的搭接相互错开，搭接处用塑带绑扎，每隔2m用U形钉将土工格栅固定于地面，并及时回填土料，且在施工过程中，将编织物置于两侧坡面格栅内侧，防止回填的土料漏出，所述编织物为细网、草席、土工织物中的一种。
本发明的优点：
首先，与现有技术相比，本发明通过设置防水土工布，将路堤进行包裹，阻止外界降雨和地下水等外部水体渗入路基内部，隔断路基内部在冻结过程中的水分迁移路径，使路基土体的含水率保持在一个相对稳定的状态。测定路基30天含水率的值，发现与一般路基相比，本发明的路基在30天后含水率能基本保持稳定并有所降低，30天降低了18%左右，说明采用上下双层结构的防水土工布对路基进行全方位包裹可以明显降低路基的含水率，进一步提高路基的防冻胀翻浆性能，而一般路基会根据雨雪天气情况使路基内的含水率有所增加。
其次，相比于一般路基结构，本发明的新型路基结构在冻融循环过程中温度变化幅度可以降低20%左右，说明本发明的路基结构具有一定的隔热、保温性能，能够减少路基内部热量的散失，缩短冻胀和融化沉降发生的时间；对本发明的路基结构模型进行检测发现，该路基顶面处的位移与相同环境下的普通路基相比可以降低20%左右，边坡处的位移值可以降低50%左右，说明本发明的路基具有良好的防冻胀翻浆性能，可以减少路基的不均匀沉降。
再次，防水土工布作为一种土工合成材料，主要以塑料薄膜作为防渗基材，同时与无纺布复合形成土工防渗材料，其主要成分是聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)等各种高分子的聚合物，它具有加工方法简便、施工简单、质量轻、运输方便、造价低等优点，具有良好的工程应用推广前景；本发明中使用防水土工布对路基内部及两侧进行包裹，可以减少雨雪天气时外界水分渗入路基结构内部，减少路基内部的含水量，进一步降低路基内部的冻融幅度；测定路基30天含水率的值，发现与一般路基相比，本发明的路基在30天后含水率降低了18%左右，说明采用上下双层结构的防水土工布对路基进行全方位包裹可以明显降低路基的含水率，进一步提高路基的防冻胀翻浆性能。
最后，本发明通过在路基中采用整体性与耐久性好、强度高、变形小的双向拉伸整体土工格栅，进行路基加筋，与一般的路基相比，加筋路堤能有效的提高加筋承载面的嵌锁、咬合作用、极大程度的增强路基的承载力，同时可以有效约束土体的侧向位移，增强地基稳固性能，解决了冻土地区路堤强度不足的问题。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的防水土工布蝶形接缝示意图；
图3为路基模型试验中仪器布置图；
图4为路基模型试验中深度35cm处温度对比图；
图5为路基模型试验中深度30cm处含水量变化对比图；
图6为第一次冻融循环过程中路基顶面的位移变化对比图；
图7为第一次冻融循环过程中路基边坡处的位移变化对比图。
附图标记：
1为块碎石层，2为排水沟，3为第二防水土工布层，4为第二砂砾保护层，5为第二砂砾护垫层，6为土工格栅层，7为永久性冲蚀防护垫，8为沥青面层，9为填土层，10为第一砂砾保护层，11为第一防水土工布层，12为第一砂砾护垫层，13为缝线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
参考图1至图2，如图1至图2所示，本发明的具体实施方案如下：
水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构，所述路基结构整体纵截面为梯形，所述路基结构最下层为碎石层1，所述碎石层1的上部和两侧依次设置有第一砂砾护垫层12、第一防水土工布层11、第一砂砾保护层10，所述第一砂砾保护层10水平面上设置有土工格栅层6，所述土工格栅层6的上部和两侧从下到上依次设置有第二砂砾护垫层5、第二防水土工布层3、第二砂砾保护层4、填土层9；所述填土层9的水平方向上设置有沥青面层8。
进一步地，所述公路路基边坡两侧的填土层9上设置有永久性冲蚀防护垫7，路基两侧坡趾处设置有排水沟2，所述排水沟2到路基坡趾的水平距离为3～4m。
更进一步地，所述碎石层1所用碎石为粒径10mm～50mm级配良好的碎石，碎石层1的厚度为40cm。
更进一步地，所述第一砂砾护垫层12、第二砂砾护垫层5、第一砂砾保护层10和第二砂砾保护层4的厚度均为10cm，采用的砂砾要求级配良好，不含粒径大于50mm和棱角尖锐的砂砾，所述砂砾的含泥量不大于5%。
更进一步地，所述第一防水土工布层11设置在路基最大冻结深度处且处于地下水位之上，两侧埋设于路基两侧距离边坡表面50cm 处，并延伸至坡趾排水沟2的下部，所述第二防水土工布层3设置在距离路基顶面50cm处，所述第一防水土工布层11、第二防水土工布层3的厚度均为0.5mm。
更进一步地，所述填土层9的厚度为40cm。
更进一步地，所述土工格栅层6为双向拉伸整体土工格栅，土工格栅层6分为主筋和辅筋，主筋和辅筋的竖向间距均为40cm，采用反包路堤加筋形式设置，主筋和辅筋卷入路堤填料的长度为1m。
本发明还提供了水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构的施工方法，包括以下步骤：
A、将道路规划范围内的土方挖除,清理现场，清除滑动体，平整场地，进行初步碾压,严禁有尖锐突出物；
B、在经压实的天然地表上铺设碎石层1；
C、在碎石层1两侧及上部铺设第一砂砾护垫层12；
D、在第一砂砾护垫层12两侧及上部铺设第一防水土工布层11；
E、在第一防水土工布层11上铺设第一砂砾保护层10；
F、在第一砂砾保护层10上分层铺设土工格栅层6，土工格栅层6铺设任务完成后，在土工格栅层6上部及路基两侧依次铺设第二砂砾护垫层5、第二防水土工布层3和第二砂砾保护层4，形成一个完整的封闭路基结构；
G、然后在路基顶部及两侧铺设填土层9，在水平方向的填土层9上铺设沥青层8；
H、在路基两侧边坡铺设永久性冲蚀防护垫7，在路基两侧坡趾处修筑排水沟2。
进一步地，所述步骤D和F 中第一防水土工布层11和第二防水土工布层3的铺设坡度为4%，从路基水平面到路基两侧自上而下铺设并就地连接，第一防水土工布层11在路基延伸方向采用满层铺设，在路基纵断面采用一层铺设，采用如图2所示的蝶形接缝对第一防水土工布层11和第二防水土工布层3进行连接，13为接缝，且接缝宽度≥10cm,铺设时适当拉紧使第一防水土工布层11和第二防水土工布层3两端埋入土体部分形成波纹状，与刚性结构连接时，留够一定的伸缩量。
更进一步地，所述步骤F中，横向相邻的两幅土工格栅层6相互搭接，搭接宽度为20cm，不同层面的搭接相互错开，搭接处用塑带绑扎，每隔2m用U形钉将土工格栅层6固定于地面，并及时回填土料，且在施工过程中，将编织物置于两侧坡面格栅内侧，防止回填的土料漏出，所述编织物为细网、草席、土工织物中的一种。
实验例
参考图3至图7，如图3至图7所示，本发明实验例的具体实施方案如下：
1、模型实验仪器：
采用尺寸为3.5m×2.0m×2.2m的低温模型箱、高低温恒温液浴循环装置、百分表、温度传感器和土壤水分采集仪。
2、模型填筑过程：
（1）土样制备
选择兰州黄土作为试验土样，实验之前先在土样上均匀洒水，用塑料薄膜覆盖并静置3天，使试验土样中的水分分布均匀；
（2）路基填筑
采用钢化玻璃将低温模型箱分隔成大小相同的两部分，一部分填筑本发明的路基模型，即附图中的新型路基；另一部分填筑一般路基模型，即附图中的一般路基，模型试验中采用的一般路基与新型路基尺寸一致。按照说明书附图3，将新型路基按照设计的路基模型尺寸分层填筑入低温模型箱，路基填筑过程中，防水土工布按照设计的埋设位置布置在路基内部，其搭接长度为 5cm。为了与新型路基进行对比，将与新型路基尺寸一致的一般路基分层填筑入低温模型箱；
（3）仪器布设
在两种路基填筑过程中，将温度传感器和水分采集仪按照附图3中的位置要求进行布设，待路基填筑完成后，分别在两种路基模型顶面中心处和边坡中心处布设百分表；
（4）数据采集
待路基填筑工作完成后，将温度传感器和水分采集仪连接电脑自动记录监测含水量和温度的数据，每间隔2h人工读取百分表中的位移数据，结果见图4、图5、图6和图7。
3、试验过程控制：
为了模拟季节冻土区的气候条件，本次路基模型试验进行3次冻融循环，单次冻融循环为10天；
（1）温度控制
每24h设置一次高低温恒温液浴循环装置的温度，单次温度改变量为6℃；
（2）模拟外界降水
为了模拟外界环境对路基的影响，在路基融化的过程中洒水模拟自然降雨，分3次进行，洒水时间间隔为1天，每次洒水至路基边坡形成小股的水流，并且在排水沟中形成积水时立即停止，单次路基洒水量约为20L。
首先，与现有技术相比，本发明通过设置防水土工布，将路堤进行包裹，阻止外界降雨和地下水等外部水体渗入路基内部，隔断路基内部在冻结过程中的水分迁移路径，使路基土体的含水率保持在一个相对稳定的状态。测定路基30天含水率的值，发现与一般路基相比，本发明的路基在30天后含水率能基本保持稳定并有所降低，30天降低了18%左右，说明采用上下双层结构的防水土工布对路基进行全方位包裹可以明显降低路基的含水率，进一步提高路基的防冻胀翻浆性能，而一般路基会根据雨雪天气情况使路基内的含水率有所增加。
其次，相比于一般路基结构，本发明的新型路基结构在冻融循环过程中温度变化幅度可以降低20%左右，说明本发明的路基结构具有一定的隔热、保温性能，能够减少路基内部热量的散失，缩短冻胀和融化沉降发生的时间；对本发明的路基结构模型进行检测发现，该路基顶面处的位移与相同环境下的普通路基相比可以降低20%左右，边坡处的位移值可以降低50%左右，说明本发明的路基具有良好的防冻胀翻浆性能，可以减少路基的不均匀沉降。
再次，防水土工布作为一种土工合成材料，主要以塑料薄膜作为防渗基材，同时与无纺布复合形成土工防渗材料，其主要成分是聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)等各种高分子的聚合物，它具有加工方法简便、施工简单、质量轻、运输方便、造价低等优点，具有良好的工程应用推广前景；本发明中使用防水土工布对路基内部及两侧进行包裹，可以减少雨雪天气时外界水分渗入路基结构内部，减少路基内部的含水量，进一步降低路基内部的冻融幅度；测定路基30天含水率的值，发现与一般路基相比，本发明的路基在30天后含水率降低了18%左右，说明采用上下双层结构的防水土工布对路基进行全方位包裹可以明显降低路基的含水率，进一步提高路基的防冻胀翻浆性能。
最后，本发明通过在路基中采用整体性与耐久性好、强度高、变形小的双向拉伸整体土工格栅，进行路基加筋，与一般的路基相比，加筋路堤能有效的提高加筋承载面的嵌锁、咬合作用、极大程度的增强路基的承载力，同时可以有效约束土体的侧向位移，增强地基稳固性能，解决了冻土地区路堤强度不足的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构，其特征在于，所述路基结构整体纵截面为梯形，所述路基结构最下层为碎石层（1），所述碎石层（1）的上部和两侧依次设置有第一砂砾护垫层(12)、第一防水土工布层（11）、第一砂砾保护层（10），所述第一砂砾保护层（10）水平面上设置有土工格栅层（6），所述土工格栅层（6）的上部和两侧从下到上依次设置有第二砂砾护垫层（5）、第二防水土工布层（3）、第二砂砾保护层（4）、填土层（9）；所述填土层（9）的水平方向上设置有沥青面层（8）。
2.根据权利要求1所述的水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构，其特征在于，所述公路路基边坡两侧的填土层（9）上设置有永久性冲蚀防护垫（7），路基两侧坡趾处设置有排水沟（2），所述排水沟（2）到路基坡趾的水平距离为3～4m。
3.根据权利要求1所述的水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构，其特征在于，所述碎石层（1）所用碎石为粒径10mm～50mm级配良好的碎石，碎石层（1）的厚度为40cm。
4.根据权利要求1所述的水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构，其特征在于，所述第一砂砾护垫层(12)、第二砂砾护垫层（5）、第一砂砾保护层（10）和第二砂砾保护层（4）的厚度均为10cm，采用的砂砾要求级配良好，不含粒径大于50mm和棱角尖锐的砂砾，所述砂砾的含泥量不大于5%。
5.根据权利要求1所述的水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构，其特征在于，所述第一防水土工布层（11）设置在路基最大冻结深度处且位于地下水位之上，两侧埋设于路基两侧距离边坡表面50cm 处，并延伸至坡趾排水沟（2）的下部，所述第一防水土工布层（11）、第二防水土工布层（3）的厚度均为0.5mm。
6.根据权利要求1所述的水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构，其特征在于，所述填土层（9）的厚度为40cm。
7.根据权利要求1所述的水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构，其特征在于，所述土工格栅层（6）为双向拉伸整体土工格栅，土工格栅层（6）分为主筋和辅筋，主筋和辅筋的竖向间距均为40cm，采用反包路堤加筋形式设置，主筋和辅筋卷入路堤填料的长度为1m。
8.水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将道路规划范围内的土方挖除,清理现场，清除滑动体，平整场地，进行初步碾压,严禁有尖锐突出物；
B、在经压实的天然地表上铺设碎石层（1）；
C、在碎石层（1）两侧及上部铺设第一砂砾护垫层(12)；
D、在第一砂砾护垫层(12)两侧及上部铺设第一防水土工布层（11）；
E、在第一防水土工布层（11）上铺设第一砂砾保护层（10）；
F、在第一砂砾保护层（10）上分层铺设土工格栅层（6），土工格栅层（6）铺设任务完成后，在土工格栅层（6）上部及路基两侧依次铺设第二砂砾护垫层（5）、第二防水土工布层（3）和第二砂砾保护层（4），形成一个完整的封闭路基结构；
G、然后在路基顶部及两侧铺设填土层（9），在水平方向的填土层（9）上铺设沥青面层（8）；
H、在路基两侧边坡铺设永久性冲蚀防护垫（7），在路基两侧坡趾处修筑排水沟（2）。
9.根据权利要求8所述的水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构的施工方法，其特征在于，所述步骤D和F中第一防水土工布层（11）和第二防水土工布（3）的铺设坡度均为4%，从路基水平面到路基两侧自上而下铺设并就地连接，第一防水土工布层（11）在路基延伸方向采用满层铺设，在路基纵断面采用一层铺设，采用蝶形接缝（13）对第一防水土工布层（11）和第二防水土工布（3）进行连接，且接缝宽度≥10cm,铺设时适当拉紧使第一防水土工布层（11）和第二防水土工布（3）两端埋入土体部分形成波纹状，与刚性结构连接时，留够一定的伸缩量。
10.根据权利要求8所述的水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构的施工方法，其特征在于，所述步骤F中，横向相邻的两幅土工格栅（6）相互搭接，搭接宽度为20cm，不同层面的搭接相互错开，搭接处用塑带绑扎，每隔2m用U形钉将土工格栅（6）固定于地面，并及时回填土料，且在施工过程中，将编织物置于两侧坡面格栅内侧，防止回填的土料漏出。
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| CN113152186A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-23 | 东南大学 | 一种具有防渗排水功能的复合路堤 |
| CN114319116A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-12 | 武汉誉城千里建工有限公司 | 一种桥梁组合梁架设吊装施工方法 |
| CN114411454A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-04-29 | 中铁第六勘察设计院集团有限公司 | 用于整治既有运营铁路道砟下沉的格栅结构及施工方法 |
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112112022A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-22 | 中国建筑股份有限公司 | 用于道路快速修建的施工方法 |
| CN112095384A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-18 | 中交二公局第四工程有限公司 | 一种高原冻土地区防治路基边坡冻融失稳的施工方法 |
| CN112730730A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-30 | 长安大学 | 一种高速公路下伏燃烧煤层的模型试验装置及试验方法 |
| CN112730730B (zh) * | 2020-12-23 | 2023-02-03 | 长安大学 | 一种高速公路下伏燃烧煤层的模型试验装置及试验方法 |
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