CN212000449U - 一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轻型荷载道路路基铺设领域，特指一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构，层次结构从下往上依次包括基层、隔水垫层、透水层、找平层、透水面层，隔水垫层原材料采用水泥和素土拌和均匀而成，具有造价低、易于取材、便于施工、抗冻性能好、防水效果优的特点。

Description

一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构

技术领域

本实用新型涉及轻型荷载道路路基铺设领域，特指一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构。

背景技术

湿陷性黄土场地进行海绵城市建设时，在小区、公园和绿地道路等部位经常会采用透水铺装道路。湿陷性黄土是指在上覆土层自重应力作用下或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土，属于一种特殊性质的土。其土质较均匀、结构疏松。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。故在湿陷性黄土场地上选用透水铺装道路时，应根据基层受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取综合措施，防止湿陷性黄土基层湿陷引起道路病害。

中国西藏自治区、新疆自治区、青海省都属于高寒地区，全年的平均气温偏低，冬季寒冷。2016年，西宁市成功入围国家第二批海绵城市试点城市。因此，在西宁等地区选用透水铺装除了湿陷性黄土带来的安全隐患，还需考虑抗冻性问题。

目前高寒湿陷性黄土地区，透水铺装结构通常采用半透水结构形式，在路基顶面会设置一道隔水垫层，防止上部透水层中的水下渗至路基。隔水垫层通常采用素混凝土、防水卷材或灰土；防水卷材工程造价高、达到使用寿命后难以降解，环保效益差；素混凝土和灰土隔水垫层应用广泛，施工工艺较为成熟，但工程造价较高。

因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构，具有造价低、易于取材、便于施工、抗冻性能好、防水效果优的特点。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构，层次结构从下往上依次包括基层、隔水垫层、透水层、找平层、透水面层，隔水垫层原材料采用水泥和黄土拌和均匀而成。

灰土用素土、石灰加水拌和夯实而成，石灰和土必须过筛，须拌合均匀；而水泥属于粘结材料，硬度较混凝土更低，黄土取材方便，采用水泥和黄土作为隔水垫层，抗冻性能好、防渗效果好、造价低廉。

进一步，所述隔水垫层厚度为300mm～500mm。

进一步，所述隔水垫层与透水层之间还铺设有褥垫层。

褥垫层可以避免透水层骨架颗粒破坏隔水层表层结构。

进一步，所述褥垫层厚度为50-100mm。

进一步，所述找平层采用级配砂，添加粘结剂和水进行配比而成。

级配砂的找平层抗剪强度较高，提高了地基的承载力。

采用上述方案后，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

具有施工工艺成熟，操作简便，强度高，抗冻性能好，防渗效果好，成本低等优点，可推广应用于半透水铺装隔水垫层，提升隔水垫层质量，降低工程造价。

附图说明

图1是本实用新型的示意图；

标号说明

透水面层1，找平层2，透水层3，褥垫层4，隔水垫层5，基层6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图所示，一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构，层次结构从下往上依次包括基层、隔水垫层、褥垫层、透水层、找平层、透水面层，隔水垫层原材料采用水泥和素土拌和均匀而成。

透水铺装面层材料采用透水混凝土、透水沥青混凝土和透水砖等透水材料；找平层采用级配砂；透水层采用透水性好的粒料，根据路面使用功能的不同采用级配碎石、陶粒等；隔水垫层采用水泥土隔水垫层，为避免透水层骨架颗粒破坏隔水层表层结构，在透水层和隔水垫层之间宜设置一道褥垫层，褥垫层可采用细砂。

隔水垫层原材料采用水泥和素土，水泥可采用42.5普通硅酸盐水泥；素土中最优含水率为13.5％左右；垫层推荐厚度为300mm～500mm；素土中水泥掺量为 (质量)8％-12％；垫层压实系数不小于0.93。

为保证隔水垫层不渗水，隔水垫层的渗透系数应控制在 2.52×10^-7cm/s～7.82×10^-7cm/s；为保证隔水垫层在寒冷冬季不冻胀、冻裂，隔水垫层在-18℃环境条件下，经历25个冻融循环后，隔水垫层的渗透系数应控制在6.85×10^-7cm/s～2.94×10^-6cm/s；隔水垫层无侧限抗压强度应控制在 321kPa～750kPa；在-18℃环境条件下，25个冻融循环后隔水垫层抗压强度损失率应控制在18％～30％。

整体施工工艺如下：

1、基层施工

(1)为保证基层的强度和稳定性，透水铺装湿陷性黄土基层应进行压实处理。基层压实系数不应低于表1的规定。

表1：

注：表中压实系数均为重型击实标准。

(2)检查验收应对土基层(含旧路面做基层)的厚度、高程、密实度、平整度、路坡度、强度进行检验，确认质量达到设计要求后方可进行下一道工序施工。

2、隔水垫层施工

(1)隔水垫层施工前，应在基层验收合格的前提下进行。

(2)水泥土隔水垫层压实系数不小于0.93。

(3)水泥土垫层压实施工完成后，应在自然条件下进行养护，养护时间不小于7天。

(4)隔水垫层顶面宜增设褥垫层，可采用细砂，厚度宜为5-10cm，压实系数不应小于0.90。

(5)水泥土垫层施工完毕后宜采用塑料薄膜覆盖等方法养护。养护时间应根据水泥土强度和抗渗性能增长情况确定，养护时间不宜少于7天。

3、透水层施工

(1)透水层应采用粗砂、砂砾、级配碎石等透水性好的粒料。

(2)级配碎石透水层施工应符合下列规定：

1)级配碎石厚度应满足路面雨水下渗要求。

2)检查松铺材料层的厚度，必要时，应进行减料或补料工作。

3)可采用平地机将拌和均匀的级配碎石按规定的路拱进行整平和整形，在整形过程中，应消除粗细集料离析现象。

4)整形后，进行压实，压实系数不应小于0.90。

5)透水层厚度铺设厚度宜我300mm～400mm

4、找平层施工

(1)找平层采用级配砂，宜添加少量粘结剂，再加入少量水进行配比，搅拌均匀后应达到手握成团，松手振动即散的状态。搅拌料不得离施工现场太远。

(2)找平层的摊铺应采用刮板法，并根据具体情况确定摊铺厚度：人行道应在30～45mm之间；停车场应在40～50mm之间。

5、透水面层施工

(1)透水铺装面层材料可采用透水混凝土砖、透水沥青砖、透水砖等透水材料。

(2)铺装透水面层时，不得站在找平层上作业。

(3)透水层施工前必须将路缘石(若有)施工完成，路缘石施工时应先设定基准点和基准线，再砌筑路缘石。

(4)按设计图纸放线铺装范围，直线段纵线应向远处延伸，以保持纵缝直顺；曲线段可铺装成扇形，也可按直线顺延铺装，然后填补边缘处空隙。

(5)铺装时应避免与路缘石出现空隙，如有空隙应甩在建筑物一侧，当建筑物一侧和井边出现空隙时要填平。如遇到切砖现象，必须将砖进行弹线切割；如遇到连续切割砖的现象，必须保证切边在一条直线，偏差不得大于2mm。

(6)铺装时，落砖必须贴近已铺好的砖垂直落下，不可推砖，造成积砂现象。用橡皮锤锤木垫板轻击砖的中间处，使砖平铺在满实的找平层上稳定。如找平层过厚，应重新调整找平层，如找平层过薄，不得向砖底塞砂或支垫硬料。

(7)砖与砖之间的邻近接触面角必须在同一平面，每行铺装必须用不短于 2m的水平靠尺结合标高线进行找平，误差应小于2mm。

(8)遇到雨水箅子及井盖时，应进行适当调整：

1)雨水箅子、雨水井、污水井等可排水井盖：整体坡向应走向雨水箅子处，标高应低于砖面5～10mm。

2)暖气井、电缆井、消防井等不能排水部位的标高应高出砖面5～10mm。

(9)砂基透水砖铺砌完成并养护24小时后，用填缝砂填缝，分多次进行，直至缝隙饱满，同时将遗留在砖表面的余砂清理干净。

(10)铺装完毕的地段不应马上让行人、汽车等机动车辆通过。车行道养护时间不得小于7天，人行道养护时间不得小于2天。

经济效益及成本测算：

资料统计显示，夯填1m3素土所需费用为33元(包含人工费、材料费、机器租赁费、税费等所有费用)。夯填1m3三七灰土所需的费用为257元(包含人工费、材料费、机器租赁费、税费等所有费用)。夯填1m3水泥土隔水垫层所需费用为90元(硅酸盐水泥掺量(质量)8％)～120元(硅酸盐水泥掺量(质量) 12％)。

材料性能对比：

隔水垫层作为湿陷性黄土场地半透水结构的核心部分应满足隔水性能要求和力学性质要求。湿陷性黄土半透水结构铺装隔水垫层室内试验主要研究内容包括：

(1)素土垫层：选取代表性的土样，按不同压实系数要求进行制样，测定样品的渗透系数、无侧限抗压强度、冻融特性、渗流贯通时间。

(2)水泥土垫层：研究不同配合比、压实系数条件下水泥土垫层的渗透系数、无侧限抗压强度、冻融特性、渗流贯通时间。

(3)加固液土垫层：研究不同配合比、压实系数条件下加固液垫层的渗透系数、无侧限抗压强度、冻融特性、渗流贯通时间。

(4)灰土垫层：研究灰土垫层在不同配合比、压实系数条件下灰土垫层的渗透系数、无侧限抗压强度、冻融特性、渗流贯通时间。

素土垫层：(表2)

水泥土垫层：(表3)

掺加固化剂的水泥土垫层：(表4)

根据上一阶段的研究成果，对可作为隔水垫层的材料进行冻融试验。进行冻融试验的隔水垫层材料为素土垫层、加固土垫层、水泥土垫层(水泥掺量8％)、灰土垫层。垫层冻融试验为模拟垫层受浸水作用的最不利状况，垫层击实后浸水3天取样进行冻融循环25次，试验结果见下表5所示：(表5)

实施例1：

隔水垫层厚度为30cm，素土含水率为13.5％，硅酸盐水泥掺量(质量)8％，将黄土与硅酸盐水泥拌和均匀，分层碾压，分层铺设厚度为200mm～250mm。碾压密实后隔水垫层的压实系数为0.92，隔水垫层渗透系数为2.52×10-7cm/s，无侧限抗压强度为532kPa，-18摄氏度冻融循环25次后抗压强度损失率为 30.09％。

实施例2

隔水垫层厚度为30cm，湿陷性黄土含水率为13.5％，硅酸盐水泥掺量(质量)12％，将黄土与硅酸盐水泥拌和均匀，分层碾压，分层铺设厚度为 200mm～250mm，碾压密实后隔水垫层的压实系数为0.94，隔水垫层渗透系数为 4.25×10^-7cm/s，无侧限抗压强度为1180kPa，-18摄氏度冻融循环25次后抗压强度损失率为31.44％。

实施例3

隔水垫层厚度为50cm，湿陷性黄土含水率为13.5％，硅酸盐水泥掺量(质量)8％，将黄土与硅酸盐水泥拌和均匀，分层碾压，分层铺设厚度为200mm～250mm，碾压密实后隔水垫层的压实系数为0.95，隔水垫层渗透系数为4.16×10^-7cm/s，无侧限抗压强度为757kPa，-18摄氏度冻融循环25次后抗压强度损失率为 19.02％。

实施例4

隔水垫层厚度为50cm，湿陷性黄土含水率为13.5％，硅酸盐水泥掺量(质量)12％，将黄土与硅酸盐水泥拌和均匀，分层碾压，分层铺设厚度为 200mm～250mm，碾压密实后隔水垫层的压实系数为0.97，隔水垫层渗透系数为 2.87×10^-7cm/s，无侧限抗压强度为1673kPa，-18摄氏度冻融25次循环后抗压强度损失率为21.22％。

上述实施例结合冻融试验结果，水泥土的抗冻融性能明显优于其他两种垫层形式，在考虑冻融循环工况下，采用水泥土垫层建议厚度不应小于30cm，压实系数不小于0.93。

上述仅为本实用新型的具体实施例，同时凡本实用新型中所涉及的如“上、下、左、右、中间”等词，仅作参考用，并非绝对限定，凡利用本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (5)

1.一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构，其特征在于：层次结构从下往上依次包括基层、隔水垫层、透水层、找平层、透水面层。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构，其特征在于：所述隔水垫层厚度为300mm~500mm。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构，其特征在于：所述隔水垫层与透水层之间还铺设有褥垫层。

4.根据权利要求3所述的一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构，其特征在于：所述褥垫层厚度为50-100mm。

5.根据权利要求1所述的一种适用于高寒湿陷性黄土地区的透水铺装结构，其特征在于：所述找平层为级配砂找平层。

Images