CN216107864U - 红黏土路基结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种红黏土路基结构，包括路堤填筑体，路堤填筑体由红黏土填料构成；所述路堤填筑体外包覆有用于维持红黏土填料含水率稳定的复合衬垫；所述路堤填筑体的下方铺设有用于排水的基底层。本实用新型结构简单，施工简便，有利于大规模连续作业，能充分利用红黏土填料，减少弃土和外借土方数量，缓解土石方平衡矛盾，从而达到降低工程造价的目的。

Description

红黏土路基结构

技术领域

本实用新型涉及路基填筑领域，具体涉及一种红黏土路基结构。

背景技术

红黏土是一种由碳酸盐类母岩经过湿热反应、风化以及红土化作用后形成的具有棕红、褐黄等色的高塑性黏土。红黏土中存在大量胶结团粒结构，使得红黏土表现出特殊的物理力学特性。该类特殊土一般具有高液限、高塑性、高含水率、高孔隙比、较高强度和较低压缩性的特点，在自然状态下呈致密硬塑状态，少量失水即引起土体表面开裂，严重时甚至形成深长地裂，不但降低土体总体强度，而且破坏土体整体性，从而对各类工程建设造成巨大危害。

随着国家经济稳步提升，工程建设迅猛发展，在高速公路和城市道路基础建设过程中，不可避免遇到红黏土填筑问题。红黏土广泛分布于我国湖广、云贵以及长江中下游地区，各地区红黏土厚度也不尽相同，贵州地区约 3～6m，云南地区一般为7～8m，湘西、鄂西和广西等地一般为10m。以地表普遍覆盖红黏土和次生红黏土地区某高速公路为例，线路长度约55公里，填方需求约140万方左右，由此可见，由于填方需求巨大，一方面已无优质填料可取，另一方面红黏土作为特殊土不满足填筑要求，土石方平衡矛盾突出。因此，急需一种红黏土路基结构填筑结构，以解决填料紧缺的实际问题。

采用红黏土直接进行道路填筑，容易造成路堤开裂，边坡剥落、坍滑、变形过大等病害，不利于路基长期稳定性。目前，工程界解决红黏土填筑问题主要有以下2个方面。

(1)弃土换填：以往对于高等级道路路堤填筑时，路线范围内红黏土以弃土换填为主，该处治方式质量易于控制，施工方法简单。但红黏土挖除和废弃不仅增加弃土场新增面积，同时也要增加非红黏土区填料运输费用，取土和弃土过程对生态环境破坏很大，对工程成本节约和资源安全合理使用造成了复杂的挑战。

(2)物理或化学改良：物理或化学改良即为红黏土掺灰处治。物理方法是通过在红黏土中掺入碎石、矿渣或砂砾等结合料，利用上述材料自身强度和产生的摩阻力来改善红黏土整体强度和刚度；化学方法是通过添加水泥、石灰、外加剂等化学材料，经过一系列化学反应，吸收土体水分，生成胶体絮凝物质，一定时间反应后红黏土内部形成稳定网架结构，以此提高红黏土压实性、稳定性及整体性。目前，红黏土掺灰处理多集中在室内试验或工程试验段研究，属于试验性质；掺灰处理的最大缺点是掺拌困难，掺拌不均匀对路基均匀性和密实度带来较大影响，易导致路基填筑质量难以保证，使得该方法未能大规模推广。

基于此，提出一种红黏土路基结构，以充分利用红黏土资源，在保证路基长期稳定性的同时又能节约工程造价。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供红黏土路基结构及其施工方法，能够充分利用红黏土资源，在保证路基长期稳定性的同时又能节约工程造价。

本实用新型的红黏土路基结构，包括路基体，所述路基体包括路堤填筑体以及将路堤填筑体完全包覆的复合衬垫；所述路堤填筑体包括红黏土填料；所述复合衬垫包括防止路堤填筑体颗粒流失的反滤层以及防止外界水分进入路堤填筑体内的防渗层。由于路基体包裹于复合衬垫内，通过反滤层保护红黏土填料颗粒，防渗层防止外界水分进入路堤填筑体的内部，够改善红黏土填料的土体强度及变形，使得红黏土填料的强度满足作为路堤填筑体的要求，保证路堤填筑体土体强度和稳定性；也能充分利用红黏土资源并减少取、弃土数量，在一定范围内保护生态环境。

进一步，所述防渗层包括沿路基体的高度方向交替铺设的黏土保护层和防渗土工膜。其中，黏土保护层和防渗土工膜可根据具体需要，分别设置一层或多层。具体的，如黏土保护层设有两层、防渗土工膜设有两侧层且沿路基体的高度方向交替铺；又如黏土保护层设有三层，防渗土工膜设有两层，先铺黏土保护层再铺防渗土工膜，以此交替铺黏土保护层和防渗土工膜至铺设完成。黏土保护层的低渗透性，可隔绝内外空气对流和水分连通，并增强路堤填筑体的土体强度和稳定性。

进一步，所述防渗土工膜表面上均匀碾压有多个于提高防渗土工膜与黏土保护层之间摩擦力的凹槽。该凹槽可使防渗土工膜与黏土保护层嵌锁咬合，同时提高防渗土工膜对黏土保护层的加筋效果，进一步增强防渗层的强度和稳定性。

进一步，防渗层铺设于反滤层与路基填筑体之间。进一步提高防渗层对红黏土填筑体维持含水率稳定的效果。

进一步，所述路堤填筑体横截面为梯型结构，所述梯型结构的两边设有多层台阶，所述台阶处用黏土填料填充成斜面，以利于加强复合衬垫与路堤填筑体的整体性。

进一步，所述路基体的下方铺设有用于排水的基底层，该基底层对地下水具有导流的作用，同时保护基底层上部的复合衬垫。

进一步，所述基底层的两侧均布有透水管，所述透水管包括与路堤边沟连通的排水段以及伸入基底层内的截水段；所述截水段上设有多个排水孔，截水段包覆有可将排水孔遮挡的土工织物。其中，土工织物可防砂砾堵塞排水孔而影响透水管的排水。

本实用新型公开的一种红黏土路基结构，有益效果是：

(1)本实用新型中可充分利用道路区域内红黏土作为红黏土填料，减少弃土方量和外借土方数量，大大缓解土石方平衡矛盾，从而达到降低工程造价、缩减施工周期、避免水土流失的目的。

(2)采用的反滤层和防渗层组成的复合衬垫，能够将路堤内部与外界隔离，填料含水率维持基本稳定，杜绝红黏土失水开裂影响，保证路基长期的稳定性。其中，防渗层采用黏土保护层和防渗土工膜交叉重叠铺设而成，同时依靠防渗土工膜与黏土保护层以及嵌锁咬合的作用，增强红黏土路堤的强度和稳定性。

(3)本实用新型避免了红黏土掺灰改良处理搅拌不均匀的弊端，构造简单，土工合成材料和填料摊铺均可采用机械方式，效率高，施工简便，有利于大规模连续填筑作业。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中A的放大图；

图3为图1中B的放大图；

图4为图1中C的放大图；

图5为图1中D的放大图；

图6为本实用新型透水管的结构图；

图7为本实用新型防渗土工膜、反滤土工织物铺设时的示意图；

图8为本实用新型的施工流程图。

图中，1为路堤填筑体，2为反滤层，3为防渗层，3-1为黏土保护层，3-2 为防渗土工膜，5为基底层，6为路面结构层，7为种植土层，8为平台排水沟，9为路堤边沟，10为透水管，10-1为排水段，10-2为截水段，10-3为排水孔，11为复合衬垫，11-1为顶部衬垫，11-2为边部衬垫，11-3为底部衬垫，12为水泥砂浆，13为缓冲平台，14为台阶，15为黏土填料，16为导流槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本作进一步说明，需注意的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至7所示，本实施例中的红黏土路基结构，包括路基体。该路基体包括路堤填筑体1以及将路堤填筑体1完全包覆的复合衬垫11。路堤填筑体1主要采用红黏土填料15；复合衬垫11包括反滤层2和防渗层3。该反滤层2铺设防渗层3在上(沿路堤填筑体1高度方向)，用于保护红黏土填筑体，防止其土颗粒流失。复合衬垫11将路堤填筑体1完全包覆是指，该复合衬垫11包括覆盖在路堤填筑体1上的顶部衬垫11-1、覆盖在路堤填筑体1两侧的边部衬垫11-2以及铺设在路堤填筑体1下方的底部衬垫11-3，且相邻的顶部衬垫11-1、边部衬垫11-2、底部衬垫11-3连接并将路堤填筑体1完全包覆在内，防止外界水分进入路堤填筑体1，使红黏土填料15的含水率维持稳定，以达到善作红黏土填料15的土体强度及变形，进而增强路堤填筑体1土体强度和稳定性；亦可充分利用红黏土资源，减少取、弃土数量，在一定范围内保护生态环境。路面结构层6铺设于路基体上，即顶部衬垫11-1的上面；边部衬垫11-2上需覆盖足够厚度的种植土层7，在满足绿化要求的同时，防止植物根系生长对衬垫的破坏及啮齿类动物对土工膜的啃食。

本实施例中，防渗层3由黏土保护层3-1和防渗土工膜3-2沿路基体的高度方向交替铺设而成，使防渗土工膜3-2对黏土保护层3-1的土体起到加筋作用，进而减少黏土保护层3-1用量和厚度。黏土保护层3-1的低渗透性配合防渗土工膜3-2,可增加防渗层3的防水功效。优选的，黏土保护层3-1 有三层，防渗土工膜3-2有二层，先将黏土保护层3-1铺于路基体上，再铺防渗土工膜3-2，再铺黏土保护层3-1…以此交替铺黏土保护层3-1和防渗土工膜3-2至铺设完成。优选的，黏土保护层3-1厚度不小于20cm，防渗土工膜3-2厚度不小于1.5mm。对于轻、中等及重交通的公路或城市道路，顶部衬垫11-1的厚度不小于80cm，对于特重、极重交通，要求顶部衬垫11-1 的厚度不小于120cm。

其中，防渗土工膜3-2根据原材料不同可以选择聚乙烯膜(PE)、聚丙烯膜(PP)、高密度聚乙烯膜(HDPE)，聚脂膜(PES)、聚丙烯腈膜(PAC)、聚酰胺膜(PA)。本实施例中优选为高密度聚乙烯土工膜(HDPE)。反滤层 2可采用反滤土工织物(一般为针刺非织造土工布)，根据原材料不同可以选择聚脂纤维布(PET)，聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等，本实施例中优选为聚脂土工布(PET)。

本实施例中，黏土保护层3-1表面上均布有多个于提高防渗土工膜3-2 与黏土保护层3-1之间摩擦力的凹槽。具体的，使用羊足碾在黏土保护层 3-1表面上均匀碾压并形成凹槽后，其上铺设防渗土工膜3-2，再铺设一层黏土保护层3-1，依次交替，每次铺设黏土保护层3-1后均使用羊足碾进行碾压，可使防渗土工膜3-2与黏土保护层3-1嵌锁咬合，进而增强防渗层3 的强度和稳定性。

本实施例中，防渗层3铺设于反滤层2与路基填筑体之间。由于本实施例中反滤层2采用反滤土工织物，防渗土工膜3-2以及反滤土工织物的边缘处均应留有设定的回折长度，以避免防渗土工膜3-2以及反滤土工织物从土层中拉出或回缩。优选的，回折长度L不小于1.5m，回折处F需压实，如图7所示。

本实施例中，路堤填筑体1横截面为梯型结构，梯型结构的两边设有多层台阶14，优选的，该台阶14为向内倾的台阶14，即两边的台阶14均向路基体中心线倾斜。台阶14处用黏土填料15填充成斜面，边部衬垫11-2 铺设在梯型结构填充后形成的斜面上。由于采用黏土填料15填充，有利于该黏土填料15与边部衬垫11-2中黏土保护层3-1结合，以加强边部衬垫 11-2与路堤填筑体1的整体性。台阶14宽度不小于2m，台阶14面向路堤填筑体1按2％～4％倾斜，本实施例中优选为4％。边部衬垫11-2的顶部宽度 S不小于1.5m，以利于提供施工机械化压实边部衬垫11-2的顶部。

本实施例中，路基体的下方铺设有用于排水的基底层5，如图5所示，基底层5的两侧伸出于边部衬垫11-2，其伸出部分的上端面通过水泥砂浆 12找平封闭。优选的，基底层5为砂砾保护层，基底层5亦可采用碎石等其他透水性材料。

第一层台阶14横截面的宽度大于其余台阶14横截面的宽度，边部衬垫 11-2在铺设完成后，在第一层台阶14处形成一缓冲平台13，该缓冲平台 13上设有平台排水沟8。基底层5伸出于边部衬垫11-2的两侧边设有路堤边沟9,该路堤边沟9的底部低于基底层5。平台排水沟8通过导流槽16与路堤边沟9连通，该导流槽16有多个且沿路堤填筑体1长度方向分布。

本实施例中，基底层5的两侧伸出于边部衬垫11-2的部分均布有透水管10，该透水管10包括与路堤边沟9连通的排水段10-1以及伸入基底层5 内的截水段10-2。截水段10-2上设有多个排水孔10-3，截水段10-2包覆有可将排水孔10-3遮挡的土工织物。具体的，透水管10优选为PVC塑料管，土工织物采用400g/m²无纺土工布。本实例中，排水孔10-3直径不小于 100mm，相邻两个排水孔10-3间距为75mm。土工织物将排水孔10-3遮挡后可防砂砾堵塞排水孔10-3进而影响透水管10的排水。

在施工前需进行：

1、确定实验路段并得出施工数据：其中，试验路段依据地质条件和路基断面形式进行，且试验路段长度不小于200m。

(1)在室内实验室中通过重型击实试验、CBR强度试验来确定路室内实验室中堤填料压实后的最佳含水率ω2和最大干密度；

(2)在现场试验路段中，红黏土填料的每次松铺厚度为30cm，将红黏土填料摊铺整平后进行碾压，所用压路机不小于18t，碾压遍数一般控制在6～9遍。其中，需保证试验路段中红黏土填料压实后的含水率ω1＝ω2±2％，

(3)每次碾压完毕，测定压实度。

具体的，以高速公路为例，路床部位的红黏土填料要求压实度不小于96％，上路堤部位的红黏土填料压实度不小于94％，下路堤部位的红黏土填料压实度不小于93％。若各部位的红黏土填料压实度满足要求，则根据试验路段确定好机械规格、碾压遍数，松铺厚度、碾压时最佳含水率范围等开始大范围施工。若各部位的红黏土填料压实度不满足要求，则可通过减少红黏土填料的松铺厚度、增大碾压机械的规格、增加碾压遍数等措施，重复步骤(1)～(3)，直至红黏土填料的压实度要求满足要求。

2、准备工作：准备施工机具，通过试验段选择合适的机械组合、机械规格、碾压遍数，碾压速度、松铺厚度、最佳含水率及碾压时最佳含水率范围等；同时对进场填料及土工衬垫材料等进行检测；

红黏土路基结构的施工方法，如图8所示，

步骤一：依据设计高程和实际地面高程，采用全站仪或GPS仪测量放样，确定路堤填筑边桩和中桩，边桩上标出层厚并用尼龙绳相连，以控制填筑宽度和层厚；

步骤二：清除原地面或垫层顶面杂草、植物根系及其他杂物并清理面进行整平，本实施例中的清理厚度至少为30cm；结合永久排水设计做好地表排水，排水沟开挖后及时铺筑，同时保证基底、坡脚不积水；

步骤三：在原始地面清理开挖深度30～50cm，本实施例中优选为30cm。推土机、平地机对开挖面进行平整，压路机压实后，开挖面的压实度不小于 90％，再填筑基底层。

步骤四：在基底层上铺设复合衬垫，铺设于基底层上的复合衬垫为顶部衬垫；

步骤五：依据路堤填筑体的横断面全宽，按水平层次，逐层向上填筑；

(1)摊铺红黏土填料时以挂线来控制厚度和宽度，且每层红黏土填料的松铺厚度依据试验路段的施工数据确定。红黏土填料摊铺后，利用推土机依据设计纵坡由高向低推进，往返反复推平，以确保达到平整要求。

(2)对松铺后的红黏土填料进行压实。具体的，在常规振动压路机作为压实机械的条件下，红黏土填料的松铺厚度不大于40cm；

重复(1)(2)直至完成整个路堤填筑体的碾压；

步骤六：在路堤填筑体的两侧和顶部铺设复合衬垫，其中，铺设于路堤填筑体两侧的复合衬垫为边部衬垫，铺设于路堤填筑体顶部的复合衬垫为顶部衬垫。

本实施例中，步骤四及步骤六中：复合衬垫包括沿路堤填筑体高度方向依次铺设的防渗层和反滤层；所述防渗层包括黏土保护层和防渗土工膜，沿路堤填筑体高度方向交替铺设黏土保护层和防渗土工膜至完成防渗层的铺设。优选的，黏土保护层有三层、防渗土工膜有两层，施工时先铺设黏土保护层，黏土保护层经压且压实度检测合格后，再铺设防渗土工膜，如此交替铺设至完成防渗层。防渗土工膜铺设时需拉直、平顺并紧贴黏土保护层，不得扭曲、折皱。待完成防渗层的铺设后，再铺设反滤层。该反滤层采用反滤土工织物。优选的，在第一层黏土保护层压实度检测合格后，使用羊足碾在第一层黏土保护层上碾压，使第一层黏土保护层上均布多个凹槽；铺设第一层防渗土工膜，再铺设第二层黏土保护层，压实度检测合格后，使用羊足碾碾压；铺设第二层防渗土工膜，再铺设第三层黏土保护层，压实度检测合格后，使用羊足碾碾压；最后铺设反滤土工织物(即反滤层)。羊足碾形成的凹槽可使防渗土工膜或反滤土工织物与黏土保护层嵌锁咬合，对黏土保护层起到进一步的反滤加筋作用。

其中，(1)防渗土工膜施工步骤为：剪裁→对正→压膜→清理尘土→焊接试验→焊接→检测→验收。具体的，防渗土工膜优选为高密度聚乙烯 (HDPE)土工膜，厚度为1.5mm，防渗土工膜搭接重叠部分不得少于10cm， (2)反滤层为反滤土工织物的施工步骤：剪裁→对正→压膜→清理尘土→焊接试验→焊接→检测→验收；反滤土工织物优选为400g/m²的无纺土工布。防渗土工膜和无纺土工布的回折长度L不小于1.5m。且要保证防渗土工膜和反滤土工织物的接缝最少、剪裁合理、避免拉扯，热焊机正式焊接前，先进行试焊，然后进行大面积施工，确保焊缝的焊接质量。(3)黏土保护层不应含有圆砾、角砾、碎石等可破坏防渗土工膜以及反滤土工织物的尖锐物体。

步骤四中，底部衬垫中的黏土保护层厚度不小于20cm，压实度依据公路等级和所在位置确定，具体的，对于高速公路，路床处的黏土保护层压实度要求不小于96％，上路堤处的黏土保护层压实度要求不小于94％，下路堤处的黏土保护层压实度要求不小于93％。

步骤六中，防渗土工膜、反滤土工织物在铺设时均要拉直、平顺，且由最低部位向高位延伸，同时紧贴其下的黏土保护层。对于轻、中等级以及重级交通的公路或城市道路，顶部衬垫厚度不小于80cm；特重、极重级交通要求顶部衬垫厚度不小于120cm、边部衬垫宽度不小于150cm。顶部衬垫施工检测合格后铺设路面结构层。

本实施例中，基底层中预埋透水管，具体的，基底层的两侧沿路堤填筑体长度方向每隔一定间距预埋一透水管。该透水管包括排水段以及带有排水孔的截水段。截水段位于基底层内，排水段伸出于基底层并与路堤边沟连通，用于导流地下水。本实施例中，透水管优选为PVC塑料排水管。

本实施例中，步骤六中，边部衬垫铺设完成后，边部衬垫上需覆盖足够厚度的种植土层，以防止植物根系生长对衬垫的破坏，以及啮齿类动物对土工膜的啃食。

本实施例中，所述步骤五(2)对红黏土填料压实包括三次碾压，第一次碾压采用光轮压路机对红黏土填料静压。第二次碾压采用高频率、低振幅的震动压路机振动碾压，碾压顺序由两边向中心进行，轮迹间重叠宽度控制不小于1/3轮迹，前后相邻区段纵向重叠1.0～2.0m，碾压过程应无死角、无欠压、无漏压。对于边部或交界面，适当增加碾压遍数。第三次碾压采用光轮压路机静压。碾压遍数及碾压速度均通过试验路段的施工数据确定。碾压完毕后，采用人工或挖掘机对路堤填筑体进行修整，确保路堤填筑体密实，线型平顺；

本实施例中，所述步骤四中，基底层的上端面为沿基底层中线向两侧倾斜，形成中部高于两侧的端面。基底层优选为砂砾保护层，用于导流地下水和保护底部衬垫。其中，砂砾保护层厚度不小于50cm，且砂砾保护层的松铺厚度在40cm内；且施工中严格控制砂砾质量，具体的，砂砾洁净，渗透系数不小于5×10^-3cm/s，含泥量不应大于5％，细度模数不小于2.7。

本实施例中，所述步骤六中，层与层之间形成台阶，所述台阶面向路堤填筑体中心线倾斜，该台阶采用黏土填充使路堤填筑体的两侧呈斜坡，优选的，该黏土与黏土保护层的用料相同，铺设边部衬垫后，利于增加边部衬垫中黏土保护层与路堤填筑体的衔接。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种红黏土路基结构，其特征在于：包括路基体，所述路基体包括路堤填筑体以及将路堤填筑体完全包覆的复合衬垫；所述路堤填筑体包括红黏土填料；所述复合衬垫包括防止路堤填筑体颗粒流失的反滤层以及防止外界水分进入路堤填筑体内的防渗层。

2.根据权利要求1所述的红黏土路基结构，其特征在于：所述防渗层包括沿路基体的高度方向交替铺设的黏土保护层和防渗土工膜。

3.根据权利要求2所述的红黏土路基结构，其特征在于：所述防渗土工膜表面上均布有多个于提高防渗土工膜与黏土保护层之间摩擦力的凹槽。

4.根据权利要求1所述的红黏土路基结构，其特征在于：所述防渗层铺设于反滤层与路堤填筑体之间。

5.根据权利要求1所述的红黏土路基结构，其特征在于：所述路堤填筑体横截面为梯型结构，所述梯型结构的两边设有多层台阶，所述台阶处用黏土填料填充成斜面。

6.根据权利要求1所述的红黏土路基结构，其特征在于：所述路基体的下方铺设有用于排水的基底层。

7.根据权利要求6所述的红黏土路基结构，其特征在于：所述基底层的两侧均布有透水管，所述透水管包括与路堤边沟连通的排水段以及伸入基底层内的截水段；所述截水段上设有多个排水孔，截水段包覆有可将排水孔遮挡的土工织物。

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