CN113265924B - 一种利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于红层泥岩高填方路基强夯施工的技术领域。本发明主要针对红层泥岩作为路基填料引发的问题。首先，对红层泥岩进行预崩解处理；随后采用强夯施工对红层泥岩填料进行夯实处理，先点夯后满夯的施工方案对路堤进行夯实，使路堤填料密实度达到相应的施工要求，以降低水的渗入；将灰土与砂铺筑在路堤上面层作为防水垫层并进行夯实；路基填筑完成后将土壤疏水剂处理在路基边坡表面，利用疏水效果防止红层泥岩填料吸收自然降水；路基边坡连续铺设砂质导水层避免地表降水积存在路基中空隙。本发明利用强夯技术与红层泥岩预崩解技术使红层泥岩路基拥有较好的密实度和稳定性，与防排水设计相结合保证红层泥岩路基长期安全稳定。

Description

一种利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法

技术领域

本发明涉及红层泥岩高填方路基强夯施工的技术领域。

背景技术

红层系中生代以来即三叠系、侏罗系、白垩系和新生代古近系的湖相、河流相、河湖交替相或是山麓洪积相等陆相碎屑沉降岩层，在我国以四川盆地为其核心发育区，岩性以砂岩、泥岩、粉砂岩为主，其中以泥岩含量最多、占比最大。红层泥岩具有亲水性强、透水性弱，若其与水充分接触会发生软化和塑变，具有抗风化能力较弱，强度偏低等特点。

作为路基填料时，因其颗粒易破碎、单轴抗压强度较低、风化产物遇水后易崩解与软化，工程稳定性差，直接用作路基填料时常易出现路基沉陷、路堑滑塌、路面开裂等严重病害。例如：G6京藏高速公路兰州至海石湾段的泥岩路基出现大面积的路基沉陷病害，局部沉降量接近2m，导致路面扭曲、路面不平整等病害，严重影响行车的安全性和舒适性，同时增加了维护成本。在多雨及排水不畅等条件下，易发生工程质量劣化问题。因此，一般不应作为基础路基填料使用。但针对红层腹地而言，考虑路基填料来源短缺及经济成本问题，往往倾向于“就地取材”。

针对红层泥岩作为路基填料引发的问题，许多学者进行了大量的室内试验和现场地质调查，表明红层泥岩块石可作为高填方强夯路基填料。但是，目前对于红层泥岩填筑路基的完整施工技术研究较少，当前路基填筑主要以分层填筑多层夯击或碾压的施工方式为主，防排水处理仍以传统路面面层泡沫沥青防水结合砂石层排水为主，施工过程复杂且效率较低。针对强夯处理高填方红层泥岩路基并结合高填方红层泥岩路基排防水设计的施工方式尚未提出完整的施工技术方案。。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法，具有防水排水好、施工方便、稳定性安全性好的优点，解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

包括以下步骤：

S1、对红层泥岩进行预崩解处理，将爆破出来的红砂岩填料不加遮盖地裸露于大气、阳光和雨水中，预崩解处理总天数为8至15日。

在这些自然因素的作用下，红层泥岩迅速风化崩解，强度急剧降低，活性迅速消除。

S2、经预崩解处理的红砂岩填料可运往路堤填筑，随后进行强夯处理，先点夯两遍，后满夯一遍。

这个步骤的处理方式夯实路堤填料，加速填料排水固结，增加密实度。

S3、铺设灰土垫层，将块径小于15mm的混合石灰土均匀摊铺于路堤顶面，摊铺厚度小于200mm，利用压路机或蛙式夯机对混合石灰土垫层进行夯实。

此步骤可以防止地下水通过毛细作用渗入路基。

S4、于石灰垫层之上铺设砂质排水层，由下向上砂粒逐渐减小，填料粒径不大于300mm，利用少量预崩解后的红层泥岩覆盖在砂质层，随后推土机摊平，利用强夯将预崩解后的红层泥岩夯实。

通过夯击使红层泥岩填料颗粒间的孔隙水向下沿砂质排水层渗流排出，加速填料排水固结过程，土颗粒受到挤压土颗粒表面弱结合水膜变薄，内部微观结构更为密实。

S5、上路床填筑完成后在路基边坡及路基顶面喷洒土壤疏水剂，将水基型环保土壤表面疏水剂与红层泥岩混合摊铺于路基顶面及边坡表面，利用压路机或平地机对喷洒疏水剂的土表进行整平处理。

S6、在公路边坡铺设土工格栅，将土工格栅固定在边坡上。

土工格栅与土壤疏水剂共同形成联合防水层，阻止地表降水渗入红层泥岩路基。

S7、将砂质排水层铺设于边坡土工格栅之上延伸至路床下部砂质排水层，由内到外粒径逐渐变细，并覆盖浆砌片石，延伸至路床底部砂质排水层，路床底部砂质排水层外部设置集水管并铺设干砌片石，所述集水管布置有疏水板、反滤土工布、防逆流压力阀；

S8、低于路床标高的外部路堤部分设置排水沟。自然降水通过路面边沟汇入路堤排水沟中，避免降水渗入路基。路基边坡与路床下部砂质排水层也可将路基内部少量渗水排入集水管并流入排水沟。

优选的，步骤S1中判断红层泥岩是否已崩解的方法为，粒径为50～70cm的大块新解红砂岩块，经预崩解处理若干天后，表面已出现大量裂缝并有大部分碎块岩石崩解，用脚掌推动时，大岩块裂成碎块岩堆，即认为红砂岩的崩解处理已完成。

优选的，步骤S1中，晴天气温最高温高于30℃时，每天浇水一次，晴天气温最高温低于30℃时，隔天浇水一次。

优选的，步骤S3中所述灰土垫层上铺设一层复合土工膜层。

优选的，步骤S7中浆砌片石可替换为埋设带有排水槽的混凝土骨架护坡。

优选的，步骤S1中所述浇水的程度为岩石表面全部覆盖湿。

优选的，集水管布置有疏水板、反滤土工布、防逆流压力阀，所述疏水板设置于集水管顶部，呈“倒八字”分布来收集流水，疏水板与集水管之间布有反滤土工布。

集水管通过疏水板和反滤土工布保证渗水顺利流入集水管且不会出现堵塞或漫流的情况，防逆流压力阀可保证外部排水不会倒流进入集水管造成反向渗流与排水困难。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)节约成本。本专利提出的一种利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法，采用预崩解技术与强夯手段避免多次填筑碾压施工步骤，减少多次夯土及填铺施工产生的人力及机械成本，大幅度减少施工时间提升施工效率。

(2)稳定性好。本专利提出的红层泥岩预崩解技术与强夯技术结合，通过少量喷水将大块红层泥岩崩解成土体有利于有效夯击成密实的土体，在强夯的作用下利用荷载加速排水固结，显著提高了红层泥岩路基的密实度与承载力。

(3)施工便利。本专利所用高填方强夯技术无需多次重复填筑施工，减少了施工步骤，避免人员及机械多层路基填筑重复施工，简化了施工操作步骤，可使填筑作业快速完成避免多班组交错施工造成相互干扰。

(4)安全可靠。与现今路基排防水设计相比，本专利所提出的土壤疏水剂结合砂质导水层设计，利用土壤疏水剂阻挡片石护坡渗入的少量雨水结合砂质导水层的导水和反渗作用及时疏导路基渗水，可以避免地面降水与地下水渗入路基造成路基失稳滑坡。同时，土工格栅施工保证砂质防排水设计长期稳定与路基边坡结合，通过有效防水与排水系统综合维护路基长期稳定。

附图说明

图1为本发明的路基综合防排水系统方案流程图。

图2为路基施工横断面结构示意图。

图3为路基边坡防排水结构层示意图。

图4为路基边坡排水管结构示意图。

图中，1-路面，2-路堤，3-路床，31-土壤疏水层，32-土工格栅，33-粗砂层，34-细砂层，35-浆砌石片，36-干砌石片，41-集水管，42-防逆流压力阀，43-排水管，44-反滤土工布，45-疏水板，46-防渗土工布，5-排水沟，6-地面，7-混合石灰土层，71-粗沙层，72-细沙层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1至4，

一种利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法，

包括以下步骤：

S1、对红层泥岩进行预崩解处理，将爆破出来的红砂岩填料不加遮盖地裸露于大气、阳光和雨水中，预崩解处理总天数为8至15日。

在这些自然因素的作用下，红层泥岩迅速风化崩解，强度急剧降低，活性迅速消除。

S2、经预崩解处理的红砂岩填料可运往路堤填筑，随后进行强夯处理，先点夯两遍，后满夯一遍。

这个步骤的处理方式夯实路堤填料，加速填料排水固结，增加密实度。

S3、铺设灰土垫层，将块径小于15mm的混合石灰土均匀摊铺于路堤顶面，摊铺厚度小于200mm，利用压路机或蛙式夯机对混合石灰土垫层进行夯实。

此步骤可以防止地下水通过毛细作用渗入路基。

S4、于石灰垫层之上铺设砂质排水层，由下向上砂粒逐渐减小，填料粒径不大于300mm，利用少量预崩解后的红层泥岩覆盖在砂质层，随后压路机进行碾压，利用强夯将预崩解后的红层泥岩夯实。

通过夯击使红层泥岩填料颗粒间的孔隙水向下沿砂质排水层渗流排出，加速填料排水固结过程，土颗粒受到挤压土颗粒表面弱结合水膜变薄，内部微观结构更为密实。

S5、上路床填筑完成后在路基边坡及路基顶面喷洒土壤疏水剂，将水基型环保土壤表面疏水剂与红层泥岩混合摊铺于路基顶面及边坡表面，利用压路机与平地机对喷洒疏水剂的土表进行整平处理。

S6、在公路边坡铺设土工格栅，将土工格栅固定在边坡上。

土工格栅与土壤疏水剂共同形成联合防水层，阻止地表降水渗入红层泥岩路基。

S7、将砂质排水层铺设于边坡土工格栅之上延伸至路床下部砂质排水层，由内到外粒径逐渐变细，并覆盖浆砌片石，延伸至路床底部砂质排水层，路床底部砂质排水层外部设置集水管并铺设干砌片石，所述集水管布置有疏水板、反滤土工布、防逆流压力阀；

S8、低于路床标高的外部路堤部分设置排水沟。自然降水通过路面边沟汇入路堤排水沟中，避免降水渗入路基。路基边坡与路床下部砂质排水层也可将路基内部少量渗水排入集水管并流入排水沟。

实施例2：

请参阅图1至4，

一种利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法，

包括以下步骤：

S1、对红层泥岩进行预崩解处理，将爆破出来的红砂岩填料不加遮盖地裸露于大气、阳光和雨水中，晴天气温最高温高于30℃时，每天浇水一次，晴天气温最高温低于30℃时，隔天浇水一次，预崩解处理总天数为8至15日。判断红层泥岩是否已崩解的方法为，粒径为50～70cm的大块新解红砂岩块，经预崩解处理若干天后，表面已出现大量裂缝并有大部分碎块岩石崩解，用脚掌推动时，大岩块裂成碎块岩堆，即认为红砂岩的崩解处理已完成。

在这些自然因素的作用下，红层泥岩迅速风化崩解，强度急剧降低，活性迅速消除。

S2、经预崩解处理的红砂岩填料可运往路堤填筑，随后进行强夯处理，先点夯两遍，后满夯一遍。

这个步骤的处理方式夯实路堤填料，加速填料排水固结，增加密实度。

S3、铺设灰土垫层，将块径小于15mm的混合石灰土均匀摊铺于路堤顶面，摊铺厚度小于200mm，利用压路机或蛙式夯机对混合石灰土垫层进行夯实。

此步骤可以防止地下水通过毛细作用渗入路基。

S4、于石灰垫层之上铺设砂质排水层，由下向上砂粒逐渐减小，填料粒径不大于300mm，利用少量预崩解后的红层泥岩覆盖在砂质层，随后压路机进行碾压，利用强夯将预崩解后的红层泥岩夯实。

通过夯击使红层泥岩填料颗粒间的孔隙水向下沿砂质排水层渗流排出，加速填料排水固结过程，土颗粒受到挤压土颗粒表面弱结合水膜变薄，内部微观结构更为密实。

S5、上路床填筑完成后在路基边坡及路基顶面喷洒土壤疏水剂，将水基型环保土壤表面疏水剂与红层泥岩混合摊铺于路基顶面及边坡表面，利用压路机或平地机对喷洒疏水剂的土表进行整平处理。

S6、在公路边坡铺设土工格栅，将土工格栅固定在边坡上。

土工格栅与土壤疏水剂共同形成联合防水层，阻止地表降水渗入红层泥岩路基。

S7、将砂质排水层铺设于边坡土工格栅之上延伸至路床下部砂质排水层，由内到外粒径逐渐变细，并覆盖浆砌片石，延伸至路床底部砂质排水层，路床底部砂质排水层外部设置集水管并铺设干砌片石，所述集水管布置有疏水板、反滤土工布、防逆流压力阀；

S8、低于路床标高的外部路堤部分设置排水沟。自然降水通过路面边沟汇入路堤排水沟中，避免降水渗入路基。路基边坡与路床下部砂质排水层也可将路基内部少量渗水排入集水管并流入排水沟。

实施例3：

请参阅图1至4，

一种利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法，

包括以下步骤：

S1、对红层泥岩进行预崩解处理，将爆破出来的红砂岩填料不加遮盖地裸露于大气、阳光和雨水中，晴天气温最高温高于30℃时，每天浇水一次，晴天气温最高温低于30℃时，隔天浇水一次，预崩解处理总天数为8至15日。判断红层泥岩是否已崩解的方法为，粒径为50～70cm的大块新解红砂岩块，经预崩解处理若干天后，表面已出现大量裂缝并有大部分碎块岩石崩解，用脚掌推动时，大岩块裂成碎块岩堆，即认为红砂岩的崩解处理已完成。

在这些自然因素的作用下，红层泥岩迅速风化崩解，强度急剧降低，活性迅速消除。

S2、经预崩解处理的红砂岩填料可运往路堤填筑，随后进行强夯处理，先点夯两遍，后满夯一遍。

这个步骤的处理方式夯实路堤填料，加速填料排水固结，增加密实度。

S3、铺设灰土垫层，将块径小于15mm的混合石灰土均匀摊铺于路堤顶面，所述灰土垫层上铺设一层复合土工膜层，摊铺厚度小于200mm，利用压路机或蛙式夯机对混合石灰土垫层进行夯实。

此步骤可以防止地下水通过毛细作用渗入路基。

S4、于石灰垫层之上铺设砂质排水层，由下向上砂粒逐渐减小，填料粒径不大于300mm，利用少量预崩解后的红层泥岩覆盖在砂质层，随后压路机进行碾压，利用强夯将预崩解后的红层泥岩夯实。

通过夯击使红层泥岩填料颗粒间的孔隙水向下沿砂质排水层渗流排出，加速填料排水固结过程，土颗粒受到挤压土颗粒表面弱结合水膜变薄，内部微观结构更为密实。

S5、上路床填筑完成后在路基边坡及路基顶面喷洒土壤疏水剂，将水基型环保土壤表面疏水剂与红层泥岩混合摊铺于路基顶面及边坡表面，利用压路机与平地机对喷洒疏水剂的土表进行整平处理。

S6、在公路边坡铺设土工格栅，将土工格栅固定在边坡上。

土工格栅与土壤疏水剂共同形成联合防水层，阻止地表降水渗入红层泥岩路基。

S7、将砂质排水层铺设于边坡土工格栅之上延伸至路床下部砂质排水层，由内到外粒径逐渐变细，并覆盖浆砌片石，延伸至路床底部砂质排水层，路床底部砂质排水层外部设置集水管并铺设干砌片石，所述集水管布置有疏水板、反滤土工布、防逆流压力阀；

S8、低于路床标高的外部路堤部分设置排水沟。自然降水通过路面边沟汇入路堤排水沟中，避免降水渗入路基。路基边坡与路床下部砂质排水层也可将路基内部少量渗水排入集水管并流入排水沟。

集水管布置有疏水板、反滤土工布、防逆流压力阀，所述疏水板设置于集水管顶部，呈“倒八字”分布来收集流水，疏水板与集水管之间布有反滤土工布。

集水管通过疏水板和反滤土工布保证渗水顺利流入集水管且不会出现堵塞或漫流的情况，防逆流压力阀可保证外部排水不会倒流进入集水管造成反向渗流与排水困难。

实施例3：

请参阅图1至4，

一种利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法，

包括以下步骤：

S1、对红层泥岩进行预崩解处理，将爆破出来的红砂岩填料不加遮盖地裸露于大气、阳光和雨水中，晴天气温最高温高于30℃时，每天浇水一次，晴天气温最高温低于30℃时，隔天浇水一次，预崩解处理总天数为8至15日。判断红层泥岩是否已崩解的方法为，粒径为50～70cm的大块新解红砂岩块，经预崩解处理若干天后，表面已出现大量裂缝并有大部分碎块岩石崩解，用脚掌推动时，大岩块裂成碎块岩堆，即认为红砂岩的崩解处理已完成。

在这些自然因素的作用下，红层泥岩迅速风化崩解，强度急剧降低，活性迅速消除。

S2、经预崩解处理的红砂岩填料可运往路堤填筑，随后进行强夯处理，先点夯两遍，后满夯一遍。

这个步骤的处理方式夯实路堤填料，加速填料排水固结，增加密实度。

S3、铺设灰土垫层，将块径小于15mm的混合石灰土均匀摊铺于路堤顶面，所述灰土垫层上铺设一层复合土工膜层，摊铺厚度小于200mm，利用压路机或蛙式夯机对混合石灰土垫层进行夯实。

此步骤可以防止地下水通过毛细作用渗入路基。

S4、于石灰垫层之上铺设砂质排水层，由下向上砂粒逐渐减小，填料粒径不大于300mm，利用少量预崩解后的红层泥岩覆盖在砂质层，随后推土机摊平，利用强夯将预崩解后的红层泥岩夯实。

通过夯击使红层泥岩填料颗粒间的孔隙水向下沿砂质排水层渗流排出，加速填料排水固结过程，土颗粒受到挤压土颗粒表面弱结合水膜变薄，内部微观结构更为密实。

S5、上路床填筑完成后在路基边坡及路基顶面喷洒土壤疏水剂，将水基型环保土壤表面疏水剂与红层泥岩混合摊铺于路基顶面及边坡表面，利用压路机与平地机对喷洒疏水剂的土表进行整平处理。

S6、在公路边坡铺设土工格栅，将土工格栅固定在边坡上。

土工格栅与土壤疏水剂共同形成联合防水层，阻止地表降水渗入红层泥岩路基。

S7、将砂质排水层铺设于边坡土工格栅之上延伸至路床下部砂质排水层，由内到外粒径逐渐变细，并埋设带有排水槽的混凝土骨架护坡，延伸至路床底部砂质排水层，所述集水管布置有疏水板、反滤土工布、防逆流压力阀；

S8、低于路床标高的外部路堤部分设置排水沟。自然降水通过路面边沟汇入路堤排水沟中，避免降水渗入路基。路基边坡与路床下部砂质排水层也可将路基内部少量渗水排入集水管并流入排水沟。

集水管布置有疏水板、反滤土工布、防逆流压力阀，所述疏水板设置于集水管顶部，呈“倒八字”分布来收集流水，疏水板与集水管之间布有反滤土工布。

集水管通过疏水板和反滤土工布保证渗水顺利流入集水管且不会出现堵塞或漫流的情况，防逆流压力阀可保证外部排水不会倒流进入集水管造成反向渗流与排水困难。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对红层泥岩进行预崩解处理，将爆破出来的红砂岩填料不加遮盖地裸露于大气、阳光和雨水中，预崩解处理总天数为8至15日；

S2、经预崩解处理的红砂岩填料可运往路堤填筑，随后进行强夯处理，先点夯两遍，后满夯一遍；

S3、铺设灰土垫层，将块径小于15mm的混合石灰土均匀摊铺于路堤顶面，摊铺厚度为150mm至200mm，利用压路机或蛙式夯机对灰土垫层进行夯实；

S4、于灰土垫层之上铺设砂质排水层，由下向上砂粒逐渐减小，填料粒径不大于300mm，利用少量预崩解后的红层泥岩覆盖在砂质层，随后压路机进行碾压，利用强夯将预崩解后的红层泥岩夯实；

S5、上路床填筑完成后在路基边坡及路基顶面喷洒土壤疏水剂，将水基型环保土壤表面疏水剂与红层泥岩混合摊铺于路基顶面及边坡表面，利用压路机与平地机对喷洒疏水剂的土表进行整平处理；

S6、在公路边坡铺设土工格栅，将土工格栅固定在边坡上；

S7、将砂质排水层铺设于边坡土工格栅之上延伸至路床下部砂质排水层，由内到外粒径逐渐变细，并覆盖浆砌片石，延伸至路床底部砂质排水层，路床底部砂质排水层外部设置集水管并铺设干砌片石；

S8、低于路床标高的外部路堤部分设置排水沟。

2.根据权利要求1所述的利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法，其特征在于：步骤S1中判断红层泥岩是否已崩解的方法为，粒径为50～70cm的大块新解红砂岩块，经预崩解处理若干天后，表面已出现大量裂缝并有大部分碎块岩石崩解，用脚掌推动时，大岩块裂成碎块岩堆，即认为红砂岩的崩解处理已完成。

3.根据权利要求1所述的利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法，其特征在于：步骤S1中，晴天气温最高温高于30℃时，每天浇水一次，晴天气温最高温低于30℃时，隔天浇水一次。

4.根据权利要求1所述的利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法，其特征在于：步骤S3中所述灰土垫层上铺设一层复合土工膜层。

5.根据权利要求1所述的利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法，其特征在于：步骤S7中浆砌片石可替换为埋设带有排水槽的混凝土骨架护坡。

6.据权利要求1所述的利用红层泥岩块石作为高填方强夯路基填料的施工方法，其特征在于：所述集水管布置有疏水板、反滤土工布、防逆流压力阀，所述疏水板设置于集水管顶部，呈“倒八字”分布来收集流水，疏水板与集水管之间布有反滤土工布。

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