CN111411553A - 一种复合软土路基结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于道路施工方法技术领域，具体涉及一种复合软土路基结构及施工方法。本发明提供了一种复合软土路基结构及施工工艺，包括平铺于下路堤的导电土工布、土工膜、土工格栅与埋于垫层的复合导电土工布。导电土工布、土工膜、土工格栅与复合导电土工布均由一种或几种组合医疗废物经回收处理制备而成，土工膜埋于上路堤以下30cm处，以很好实现排水及过滤，其上覆有一层5cm后粘土过渡层，导电土工布设于粘土过渡层之上，土工格栅埋于下路床与上路堤之间，起到很好的加筋作用，垫层处设一层复合导电土工布，可与导电土工布形成回路，更好排水。本发明结构简单，实用性强，便于施工，适合推广应用。

Description

一种复合软土路基结构及施工方法

技术领域

本发明属于道路施工方法技术领域，具体涉及一种复合软土路基结构以及该软土路基的施工方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近年来，随着我国国民经济建设的需要，公路与铁路建设也取得了迅速发展，从而对其各项施工施工质量提出了更高标准要求。路基作为铁路轨道及道路路面的基础，是公路建设与铁路建设的重要组成部分，其必须具有足够的强度和良好的稳定性。在施工过程中，软土地基是普遍存在的，如何在地质不良的软土地区有效改善路基性能，成为路基建设的重中之重。

土木工程合成材料是以高分子聚合物为原料制成的材料，不同土工合成材料在土体中发挥作用不同，土工布具有很好的排水和隔离作用，可使水流沿其内部从低渗透性土体排出，加速土壤排水固结；土工膜具有较高的抗腐蚀性与相对较低的透水性，能够很好的发挥抗渗作用；土工格栅在垫层中主要起加筋作用，可以提高地基土的抗拉和抗剪强度，有效改变天然地基的性状，调整地基不均匀变形，提高路基承载力与稳定性。推进软土路基施工技术对道路施工的发展具有十分重要的推动作用。针对路基中最常出现的多种问题，如路基不均匀沉陷，渗漏等，可选用一种或几种不同组合的土工合成材料进行软土路基处理，有效改善其抗剪强度低，压缩性高，抗渗性能差的工程地质。

研究发现土工合成材料原料与部分医疗废物塑料制品中的高分子材料相符，尤其是目前应用于医疗器械中一些性能优异的高聚物材料，如热塑性聚烯烃，热塑性聚氨酯弹性体等材料，具有较高的拉伸强度(4，000～10，000PSI)、高断裂伸长率(250％～700％)、宽硬度范围(邵氏硬度62A至84D甚至更高的硬度)，生物稳定性、耐磨性、水解稳定性好等特点，用于制备土工合成材料可以增强其性能。如果将部分性能优异的医疗废物材料回收采用一定工艺加工制备土工材料，不仅解决了医疗废物废弃或处置不当将对自然环境及人体健康造成严重污染与损害，而且提高了土工材料的使用性能，同时降低制作成本，具有很好的经济效益与社会效益。在此背景下，开发一种利用回收处理医疗废物制备的土工材料对软土路基进行处理，具有很大的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用回收处理医疗废物制成的排水性好，土体承载力高且具有较长使用寿命的土工合成材料路基及其施工工艺，能有效对软土路基进行处理，尤其改善其渗水性能。

针对上述研究背景，本发明提供以下技术方案：

本发明第一方面，提供一种复合软土路基结构，所述复合软土路基结构自路面至路堤依次铺设复合导电土工布、土工格栅及导电土工布层，其中复合导电土工布通过导电土工布与土工膜连接而成。

根据公路路基设计规范《JTG D30-2015》中的规定，路面结构层以下0.8m或1.2m范围内的路基部分为路床，分为上路床及下路床部分两层。上路床厚度0.3m；下路床厚度在轻、中等及重交通公路为0.5m，特重、极重交通为0.9m。

优选的，所述复合导电土工布通过导电土工布与土工膜粘合而成，所述导电土工布叠放于土工膜的上方。

优选的，所述复合导电土工布铺设于路面位置。

优选的，所述土工格栅铺设于路床与上路堤交界处。

优选的，所述导电土工布与土工膜层铺设于距离下路堤上表面25～35cm处，所述导电土工布与土工膜之间还具有粘土层进行过渡。

进一步优选的，所述粘土层的厚度为4～6cm。

优选的，所述导电土工布的原料包括聚酯纤维类医疗塑料废弃物，改性填料、加工助剂及碳纤维导电材料。

进一步优选的，所述聚酯纤维类医疗塑料废弃物：改性填料：加工助剂：碳纤维导电材料的重量份数比为65～75:5～7:8～10:14～16。

优选的，所述土工膜的原料包括热塑性聚氨酯(TPU)薄膜类医疗废物、改性填料及加工助剂。

进一步优选的，所述热塑性聚氨酯(TPU)薄膜类医疗废物、改性填料及加工助剂的重量份数比为85～90:4～7:7～9。

优选的，所述土工格栅的原料包括聚氨酯材料类、高密度聚乙烯(HDPE)类医疗废物、改性填料与加工助剂。

进一步优选的，所述聚氨酯材料类、高密度聚乙烯(HDPE)类医疗废物、改性填料与加工助剂的重量份数比为60～70:17～23:5～7:7～10。

优选的，所述复合导电土工布通过热焊后加压将导电土工布与土工膜压成一体。

进一步优选的，所述复合导电土工的电阻率为0.01～0.02Ω·m。

进一步优选的，上述土工膜、导电土工布、土工格栅及复合导电土工布中的改性填料为碳酸钙、硫酸钙、聚丙烯酸钠增稠剂、氧化锌晶须或碳化硅晶须、短碳纤维、二氧化硅、高岭土或蒙脱土、滑石粉或云母粉中的一种或几种的组合。

进一步优选的，上述土工膜、导电土工布、土工格栅及复合导电土工布中的加工助剂为甲基丙烯酸甲醋(MMA)、改性炭黑、石蜡、硬脂酸、硬脂酸钡或硬脂酸钙、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(商业名称DOP)其中的一种或几种的组合。

本发明第二方面，提供第一方面所述复合软土路基结构的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：将拼接好的土工膜铺设于平整的地基上，依次铺设黏土层、裁剪好的导电土工布；路堤与路床交界处铺设土工格栅，路面处铺设复合导电土工布。

优选的，所述地基清理后按照规划裁剪土工膜，所述土工膜采用聚氯乙烯胶粘剂对其进行拼接处理。

优选的，所述土工格栅主要受力方向垂直于路堤轴线方向铺设平整。

优选的，所述每一幅人工格栅之间通过人工绑扎搭接。

优选的，所述路堤采用分层填筑的方式进行施工。

优选的，所述复合导电土工布采用树脂材料缝合线进行连续缝合搭接。

所述复合导电土工布在连接时采用连续缝合搭接，不可点缝，漏针处需重新缝接。

进一步优选的，采用膨胀螺栓和钢板压条与周边结构物连接锚固，连接处采用乳化沥青粘接。采用锚固和乳化沥青粘接的方式可以有效的防止复合导电土工层发生渗漏。

以上一个或多个技术方案的有益效果是：

具有很强的耐久性，通过合理布置土工合成材料，起到排水、加固作用，显著提高基础的承载力和稳定性，尤其在进行软土地基处理时，效果极佳。以下将对该路基各部分优势展开逐一介绍。

(1)将土工膜置于土工布下方，可阻止地下水向上渗透，延缓土工布腐蚀，延长其使用时间，且一定意义上可增强土体强度。

(2)加入导电纤维的导电土工布，根据电渗法原理，可有效降低土壤的含水率和地下水位，加速土壤排水固结。

(3)所采用的高强土工格栅，与基料有较好的咬合作用，且具有极高的抗拉强度，能够有效增强路基。

(4)置于路基表面的复合导电土工布，一方面可防止地上水份下渗到路基中，另一方面由于其也具有一定导电性，可与下路堤导电土工布形成闭合回路，使土壤中水分子向电势低处运动，且运用此工艺，不仅可以加速自由水排出，也可排出弱结合水。

(5)该路基中土工材料均来源于回收处理的医疗废物，不仅解决了医疗废物废弃或处置不当将对自然环境及人体健康造成严重污染与损害，而且提高了土工材料的使用性能，同时降低制作成本，具有很好的经济效益与社会效益。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书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为实施例1中所述复合软土路基结构示意图；

其中：1-土工膜、2-导电土工布、3-土工格栅、4-复合导电土工布。

图2为实施例1中所述导电土工布搭接方式示意图。

图3为实施例1中所述复合导电土工布搭接方式示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，针对现有技术中存在的不足，本发明提出了一种复合软土路基结构及施工方法。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

如图1所示，本实施例中提供一种复合软土路基结构，所述复合软土路基包括土工膜1、导电土工布2、土工格栅3及复合导电土工布4，所述复合导电土工布由导电土工布与土工膜粘合而成，导电土工布叠放于土工膜上方。

所述土工膜1为设于导电土工布1下方的抗腐蚀土工膜；所述导电土工布2为选用部分医疗废物、改性填料及加工助剂加入导电纤维制成；所述土工格栅3为部分医疗废物加入高强聚酯纤维制成的聚酯经编涤纶格栅；所述复合导电土工布4为导电土工布与医疗废物土工膜采用热焊法融合制成。所述土工膜1、导电土工布2、土工格栅3与复合导电土工布4均由一种或几种组合医疗废物经回收处理制备而成。

所述土工膜1为1.5mm的采用87份热塑性聚氨酯(TPU)薄膜类医疗废物、5份改性填料与8份加工助剂制备的抗腐蚀土工膜，其设于导电土工布下方5cm处；所述导电土工布2为采用70份聚酯纤维类医疗塑料废物，6份改性填料，9份加工助剂并加入15份碳纤维导电材料熔融铺网热轧成型制成，具有较好的排水和隔离作用；所述土工格栅3为分别将65份聚氨酯材料类与20份高密度聚乙烯(HDPE)类医疗废物、6份改性填料与9份加工助剂进行熔融处理后加入高强聚酯纤维制成的经编土工格栅；所述复合导电土工布4设于垫层处，为采用热焊法将土工膜表面加热处理，使其融化后加压与导电土工布融为一体形成；所述的改性填料为碳酸钙或硫酸钙、聚丙烯酸钠增稠剂、氧化锌晶须或碳化硅晶须、短碳纤维、二氧化硅、高岭土或蒙脱土、滑石粉或云母粉中的一种或几种的组合；所述的加工助剂为甲基丙烯酸甲醋(MMA)、改性炭黑、石蜡、硬脂酸、硬脂酸钡或硬脂酸钙、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(商业名称DOP)其中的一种或几种的组合。其作用为提升熔体强度，使其具有抗老化性能，能够耐酸耐碱腐蚀，同时能够提升产品导电性。

结合图1，复合路基整体结构，路面以下80cm为路床结构，分为上路床(30层面)与下路床(50cm)，路床以下70cm为上路堤范围，上路堤以下填方部分为下路堤。

结合图1，土工膜1埋设于上路堤以下30cm处，用胶粘剂拼宽膜与膜搭接宽度为8cm。土工膜1接缝处的抗拉强度与母材相比有所下降，避免于拉应力大的方向铺设接缝土工膜。为防止应力集中，采用波浪形松驰方式铺设医疗废物土工膜，两端埋入土体部分呈波纹状，富余度约为1.5％，铺设完成后在其上覆一层5cm粘土过渡层。

结合图1，图2，下路堤进行施工时，膜在下、布在上，下路堤施工区别于垫层复合土工布4，并非将二者结合，而是在二者之间铺设一层粘土过渡层。铺设土工布时采用人工滚铺方式，由于此土工布2埋于下路堤，受外界影响小，拼接采用自然搭接形式，当然，根据实际地形及自然情况，也可采取缝合或焊接等形式完成土工布拼接工作。下路堤导电土工布2平均孔径60um，其生产单元为45*4.8m(长*宽)，搭接宽度为30cm，接缝处需自然平整，应用电渗法工作时可满足土体反滤的基本要求。

结合图1，将土工格栅3埋设于下路床与上路堤之间。土工格栅3采用人工捆扎拼接，设置其搭接宽度为30cm，铺筑时保证其与边界间隔9-12cm，拼接处一次铺设完成，避免重复铺设。

结合图1，图3，于布下膜上刷胶，将两粘接面迅速粘合，粘结15分钟后进行单元缝合。同下路堤导电土工布2，采用45*4.8m规格单元进行人工缝接，其搭接宽度为15cm，缝合时，需确保其各单元拼接处重合，以防止多处破坏。复合导电土工布4设置于垫层处，于铺设完成后，及时进行路基填土，减少阳光暴晒时间。为保证其使用效果，防止该处发生渗漏，采用膨胀螺栓和钢板压条与周边结构物连接锚固，连接部位处涂刷2mm厚乳化沥青粘接。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种复合软土路基结构，所述复合软土路基结构自路面至路堤依次铺设复合导电土工布、土工格栅及导电土工布层，其中复合导电土工布通过导电土工布与土工膜连接而成。

2.如权利要求1所述复合软土路基结构，其特征在于，所述复合导电土工布通过导电土工布与土工膜粘合而成，所述导电土工布叠放于土工膜的上方；

或所述复合导电土工布铺设于路面位置；

或所述土工格栅铺设于路床与上路堤交界处。

3.如权利要求1所述复合软土路基结构，其特征在于，所述导电土工布与土工膜层铺设于距离下路堤上表面25～35cm处，所述导电土工布与土工膜之间还具有粘土层进行过渡；优选的，所述粘土层的厚度为4～6cm。

4.如权利要求1所述复合软土路基结构，其特征在于，所述导电土工布的原料包括聚酯纤维类医疗塑料废弃物，改性填料、加工助剂及碳纤维导电材料；优选的，所述聚酯纤维类医疗塑料废弃物：改性填料：加工助剂：碳纤维导电材料的重量份数比为65～75:5～7:8～10:14～16。

5.如权利要求1所述复合软土路基结构，其特征在于，所述土工膜的原料包括热塑性聚氨酯薄膜类医疗废物、改性填料及加工助剂；优选的，所述热塑性聚氨酯薄膜类医疗废物、改性填料及加工助剂的重量份数比为85～90:4～7:7～9。

6.如权利要求1所述复合软土路基结构，其特征在于，所述土工格栅的原料包括聚氨酯材料类、高密度聚乙烯类医疗废物、改性填料与加工助剂；优选的，所述聚氨酯材料类、高密度聚乙烯类医疗废物、改性填料与加工助剂的重量份数比为60～70:17～23:5～7:7～10。

7.如权利要求1所述复合软土路基结构，其特征在于，所述复合导电土工布通过热焊后加压将导电土工布与土工膜压成一体；

优选的，所述复合导电土工的电阻率为0.01～0.02Ω·m。

优选的，上述土工膜、导电土工布、土工格栅及复合导电土工布中的改性填料为碳酸钙、硫酸钙、聚丙烯酸钠增稠剂、氧化锌晶须或碳化硅晶须、短碳纤维、二氧化硅、高岭土或蒙脱土、滑石粉或云母粉中的一种或几种的组合；

优选的，上述土工膜、导电土工布、土工格栅及复合导电土工布中的加工助剂为甲基丙烯酸甲醋、改性炭黑、石蜡、硬脂酸、硬脂酸钡或硬脂酸钙、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯其中的一种或几种的组合。

8.权利要求1-7任一项所述复合软土路基结构的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：将拼接好的土工膜铺设于平整的地基上，依次铺设黏土层、裁剪好的导电土工布；路堤与路床交界处铺设土工格栅，路面处铺设复合导电土工布。

9.如权利要求8所述复合软土路基结构的施工方法，其特征在于，所述地基清理后按照规划裁剪土工膜，所述土工膜采用聚氯乙烯胶粘剂对其进行拼接处理；

或所述土工格栅主要受力方向垂直于路堤轴线方向铺设平整；

或所述每一幅人工格栅之间通过人工绑扎搭接；

或所述路堤采用分层填筑的方式进行施工。

10.如权利要求8所述复合软土路基结构的施工方法，其特征在于，所述复合导电土工布采用树脂材料缝合线进行连续缝合搭接；优选的，采用膨胀螺栓和钢板压条与周边结构物连接锚固，连接处采用乳化沥青粘接。

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