CN204825539U - 一种控制温差防止寒冷山区公路不均匀变形的路基结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种控制温差防止寒冷山区公路不均匀变形的路基结构。其结构特征是在夯实土层上铺设级配碎石和砂复合层，级配碎石和砂复合层上部为碎石层；在阴坡侧或受高山遮挡侧的路肩位置至路基中心范围铺设XPS保温板来推迟该侧地基土的冻结，减小该侧相对于阳坡侧较大的冻深及冻胀隆起变形；并在路基顶部铺设双向土工格栅；在阴坡侧或高山遮挡侧的路基坡脚设置渗沟和排水沟，在阳坡侧的路基坡脚只设排水沟，并在渗沟底部、两侧及排水沟包裹复合土工膜，本实用新型既能防治寒冷山区公路路基冻害又能控制温差防止寒冷山区公路的不均匀变形，确保了寒冷山区公路路基安全稳定和畅通无阻。

Description

一种控制温差防止寒冷山区公路不均匀变形的路基结构

技术领域

本实用新型涉及一种控制温差防止寒冷山区公路不均匀变形的路基结构。

背景技术

根据《中国地貌类型图》山地界定标准3的结果，中国山地面积占我国国土面积的68.2%。按照交通运输部《深入实施西部大开发战略公路水路交通运输发展规划纲要（2011-2020年）》中的发展目标，将有更多的较高等级道路工程在寒冷山区环境下设计和建造。寒冷地区的公路建设经验和研究结果表明：在冻土区修筑道路工程后，由于气候变化和工程作用的热扰动作用，改变了大气与地表热交换条件，打破了原有的热平衡状态。当修筑的路基受阴阳坡或高山遮挡造成的太阳辐射差异的影响时，路基两侧的地温分布会表现出较大的差异。路基横向地温的差异会使路基两侧出现不对称的冻融状态，最终导致路基发生差异变形，这种差异变形会随着时间加剧，进而严重影响路基的稳定性。

目前涉及寒区道路病害防治的路基结构如一种防止寒区道路翻浆的新型路基结构（专利号：201010272125.1）、一种防治季冻区道路病害的路基结构（专利号：201010217612.8），二者在适宜的工程条件下能较好的解决道路冻胀翻浆病害问题，但都未考虑路基出现由横向地温差异造成的不均匀变形的情况。丘陵地区或山区的路基结构研究，如一种半填半挖生态路基结构（专利号：201410432119.6）能将地基中的水排出、阻止地下水迁移，能有效预防冻胀、翻浆的发生，但仍未考虑受阴阳坡影响或高山遮挡造成的太阳辐射差异影响的山区路基的情况，而且施工过于复杂，不利于在山区广泛推广应用。一种防治高寒山区沟谷段软土路基冻融病害的路基结构（专利号：201420651220.6）能较好地解决高寒山区沟谷段路基因软土强度低及冻融循环作用造成的病害问题，但工程实践中，如甘肃省宕昌-迭部公路工程，由于既受阴阳坡影响又受高山遮挡造成的太阳辐射差异影响，其路基中的横向温度场分布以路基中心为界呈显著的非对称性，从而使路基两侧产生了不均匀的变形，这种不均匀的变形会影响路基的长期稳定性。保温法可增大热阻、推迟或预防地基土的冻结，能明显减小路基冻胀隆起变形，因而在国内外得到广泛应用。目前，保温材料中聚苯乙烯挤塑板XPS具有突出的耐久性、极佳的抗水、防潮、防渗透性能和抗压性，而且其长期蠕变极小，20年内也不超过1%，是非常理想的路基冻害整治材料。

鉴于上述，考虑到山区施工技术及施工条件极大地受环境限制。如何将现有路基结构有效结合，通过优化路基的结构设计，提出一种新型的结构形式，使其不仅具备良好的防冻胀翻浆效果，同时又能有效地控制温差导致的寒冷山区公路不均匀变形。因此，研发一种稳定性高、耐久性好、施工工艺简单、造价低廉、生态环保且适用于山区的新型路基结构形式，是科技人员、工程技术人员亟待要解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种控制温差防止寒冷山区公路不均匀变形的路基结构。这种路基结构利用土工格栅、砂垫层、防水土工布、碎石层、级配碎石和砂复合层、排水沟、渗沟及复合土工膜结合使用的方法有效地增大路基的整体稳定性、提高路基承载力，加速路基土排水功能，隔断地表水和地下水向路基渗流，并通过在公路阴坡侧或受高山遮挡侧至路基中心铺设XPS保温板来推迟该侧地基土的冻结，减小该侧相对于阳坡侧较大的冻深及冻胀隆起变形。而且碎石层作为一种多孔介质，可以把阳坡侧路基吸收的热量有效地传递到阴坡侧，进一步减小路基两侧的温差，平衡左右两侧的冻融过程，从而防止路基两侧产生不均匀变形。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种控制温差防止寒冷山区公路不均匀变形的路基结构，是由夯实土层、级配碎石和砂复合层、碎石层、砂砾层、防水土工布、砂垫层、XPS保温板、双向土工格栅、路面结构层、渗沟、排水沟、复合土工膜构成，在夯实土层上铺设级配碎石和砂复合层，级配碎石和砂复合层上部为碎石层；在公路的阴坡侧至路基中心范围，碎石层上铺一层防水土工布，在防水土工布上摊铺的砂垫层，砂垫层上铺设的XPS保温板，XPS保温板上面再铺设一层防水土工布和5cm厚的砂垫层；在路基中心至公路的阳坡侧范围：碎石层上先铺设砂砾层，然后在砂砾层上铺5cm厚的砂垫层；在整幅路基砂垫层上铺设双向土工格栅，双向土工格栅上为路面结构层。在阴坡侧或高山遮挡侧的路基坡脚设渗沟和排水沟，在阳坡侧路基坡脚设有排水沟，并在渗沟底部、两侧包裹复合土工膜，渗沟底部设渗水管，排水沟两侧铺设复合土工膜。

本实用新型的优点和产生的有益效果是：

1、本实用新型由于采用了抗压强度高、降温效果好且排水固结作用明显的碎石层、碎石和砂复合层，以增大路基稳定性、提高地基承载力；同时利用土工格栅较高的界面黏聚力和良好的抗拉性进一步增大路基整体强度和稳定性，并调节路基不均匀沉降；利用公路的阴坡侧至路基中心范围铺设的XPS保温板，来减小该侧相对于阳坡侧较大的冻深及冻胀隆起变形。

2、本实用新型在含水率较高的阴坡侧或高山遮挡侧的路基坡脚设置排水沟和渗沟，在阳坡侧路基坡脚设排水沟，有效地排出了路基坡脚的积水或地表水，防止地表水和地下水向路基内部迁移，减小了路基冻胀变形的可能性，确保了路基的安全稳定。

3、本实用新型中用到的碎石是修建山区公路不可避免产生的大量隧道弃渣，这些隧道弃渣如果随意丢弃将造成大量的水土流失和生态破坏。本实用新型将筛选后的隧道弃渣作为筑路材料，不但料尽其用，并且解决了弃方的征地堆放问题，而且节约工程投资，做到隧道弃渣的资源化利用和合理优化配置，达到经济效益、社会效益和环境效益的协调统一。

4、本实用新型施工便利、可实现无污染施工，利于保护环境并适用于山区特殊的地质环境条件。

附图说明

图1是本实用新型横向剖面示意图。

图2是图1的级配碎石和砂复合层中示意图。

图3是图1的铺设防水土工布、砂垫层、保温板XPS的示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种控制温差防止寒冷山区公路不均匀变形的路基结构，是由夯实土层1、级配碎石和砂复合层2、碎石层3、砂砾层4、防水土工布5、砂垫层6、XPS保温板7、双向土工格栅8、路面结构层9、渗沟10、排水沟11、复合土工膜12构成。

在夯实土层1上铺设级配碎石和砂复合层2。级配碎石和砂复合层2为10cm的级配碎石、10cm砂垫层、10cm的级配碎石、10cm砂垫层、10cm的级配碎石依序组合而成，其中在上下两层的10cm砂垫层里设置双向土工格栅8（见图2）。级配碎石和砂复合层2除了作为调节层确保复合地基的整体受力外，其内部的两层双向土工格栅8通过张拉起到调节不均匀沉降的作用，同时级配碎石和砂复合层2还兼做隔水层，可以隔断毛细水上升的通道，并可减小冬季的冻结深度，减小冻胀量；级配碎石和砂复合层2上部铺设碎石层3，碎石层3作为一种多孔介质，是水稳性和透水性好的材料，可以把阳坡侧路基吸收较多的热量有效地传递到阴坡侧，进一步减小路基两侧的温差，平衡左右两侧的冻融过程，从而防止路基两侧产生不均匀变形。碎石层3的厚度根据具体场地的最大冻深确定，但不宜超过2.5m，所用碎石材料由开山块石、天然卵石或砂砾石经破碎筛选而成，碎石粒径宜控制在8～15cm范围内，碎石分层回填，分层压实，碾压至规定的压实度。增大了路基的整体稳定性、提高路基承载力，削弱或控制路基的不均匀沉降。

公路的阴坡侧至路基中心范围：在压实碎石层3上铺一层防水土工布5，在防水土工布5上摊铺5cm厚的砂垫层6，砂垫层6表面必须找平，砂垫层6上铺设5cm厚的XPS保温板7（见图3）。铺设XPS保温板7来减小该侧相对于阳坡侧较大的冻深、推迟该侧地基土的冻结，并减小该侧路基相对于阳坡侧较大的冻胀隆起变形。XPS保温板7上面再铺设一层防水土工布5和5cm厚的砂垫层6，既保护了XPS保温板又可以完全防止地上水及地下水渗入XPS板，因而车辆荷载、水分和冻融循环等对其影响很小。路基中心至公路的阳坡侧范围：在压实碎石层3上先铺设砂砾层4，然后在砂砾层4上铺5cm厚的砂垫层6；在整幅路基砂垫层6中铺设双向土工格栅8。双向土工格栅8性质均匀稳定、抗拉变形模量大、强度高、韧性好、与土颗粒间的摩擦系数高、联锁作用强等特点,在提高地基承载力的同时能很好地调节不均匀沉降。双向土工格栅8上部为路面结构层9。

在阴坡侧或高山遮挡侧的路基坡脚设渗沟10和排水沟11，在阳坡侧路基坡脚只设排水沟11，并在渗沟10底部、两侧及排水沟两侧包裹复合土工膜12，渗沟10底部设渗水管；排水沟11将地表径流、地表积水、边坡雨水及公路邻近地带影响路基稳定的地表水排出，防止地表水下渗对下部路基的影响，所以，该路基结构在增大路基的整体稳定性、提高路基承载力的同时，防止地表水、地下水向路基迁移、防止冻害，并达到了控制温差防止寒冷山区公路不均匀变形的目的。

Claims (1)

1.一种控制温差防止寒冷山区公路不均匀变形的路基结构，是由夯实土层（1）、级配碎石和砂复合层（2）、碎石层（3）、砂砾层（4）、防水土工布（5）、砂垫层（6）、XPS保温板（7）、双向土工格栅（8）、路面结构层（9）、渗沟（10）、排水沟（11）以及复合土工膜（12）构成，其特征是在夯实土层（1）上铺设级配碎石和砂复合层（2），砂垫层（6）中间加双向土工格栅（8），级配碎石和砂复合层（2）上部为碎石层（3）；阴坡侧或受高山遮挡侧的路肩位置至路基中心范围在碎石层（3）表面铺设防水土工布（5）、砂垫层（6）、XPS保温板（7），在XPS保温板（7）上部再铺设防水土工布（5）和砂垫层（6）；路基中心至公路的阳坡侧范围在碎石层（3）上先铺设砂砾层（4），再在砂砾层（4）上铺砂垫层（6）；然后在整幅路基砂垫层（6）中铺设双向土工格栅（8），双向土工格栅（8）上部为路面结构层（9）；在阴坡侧或高山遮挡侧的路基坡脚设渗沟（10）和排水沟（11），在阳坡侧路基坡脚只设排水沟（11），并在渗沟（10）底部、两侧包裹复合土工膜（12），排水沟（11）两侧铺设复合土工膜（12），渗沟（10）底部设渗水管，渗沟（10）及排水沟（11）积水排至小里程处涵洞内。