炭质岩路基结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种炭质岩路基结构及其施工方法，包括在路基原土层上部铺筑片石层，片石层上依次铺筑碎石层、炭质岩层、改良复合土路床和路面结构层，路基边坡均匀喷洒有改性复合防渗固化剂；片石层的底面为倾向排水侧的斜坡，片石层的顶部为台阶状的水平坡面；碎石层的顶面高于水位线，碎石层顶面为倾向排水侧的斜坡；炭质岩层的每层坡面均为倾向排水侧的斜坡，炭质岩层的顶面为水平坡面；炭质岩路基结构还包括排水系统。本发明专利技术通过改性复合防渗固化剂层、改良复合土路床、碎石层和片石层抑制炭质岩的崩解软化，提高防水性能，保证了路基的强度与稳定性，提高路基质量，同时充分利用炭质岩及其它弃料，提高了土资源利用率。

Structure and construction method of carbonaceous Rock Subgrade

【技术实现步骤摘要】
炭质岩路基结构及其施工方法
本专利技术属于道路或铁路建筑工程
，涉及一种炭质岩路基结构及其施工方法。
技术介绍
炭质岩是一种易风化、碎裂、崩解、软化，且工程性质随环境变化较大的特殊岩石，大量分布于广西、云南等西南地区，其中，柳州市、百色市、河池市分布最为集中；在上述炭质岩分布密集区，大量的高速公路及铁路需要兴建，道路如果需要修建于高陡山坡上，削坡造路将产生大量的炭质岩废弃石料。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题：如果这些弃料被堆放一旁无法利用，导致其占用了大量土地资源，且对附近环境产生了较大影响。已有研究发现干燥的炭质岩弃料的性能符合路基填料的要求，但炭质岩较多的地区气候湿热多雨，在雨水的作用下炭质岩路基填料易发发生崩解软化，导致路基发生沉降等灾害。因此，如何保持路堤内部干燥状态，抑制炭质岩的崩解软化，是保证路基强度及稳定性的难题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种炭质岩路基结构，通过改性复合防渗固化剂层、改良复合土路床、碎石层和片石层抑制炭质岩的崩解软化，提高防水性能，保证了路基的强度与稳定性，提高路基质量，同时充分利用炭质岩及其它弃料，提高了土资源利用率，解决了现有技术中存在的问题。本专利技术的另一目的是，提供一种炭质岩路基结构的施工方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种炭质岩路基结构，包括在路基原土层上部铺筑片石层，片石层上依次铺筑碎石层、炭质岩层、改良复合土路床和路面结构层，路基边坡均匀喷洒有改性复合防渗固化剂；所述片石层的底面为倾向排水侧的斜坡，片石层的顶部为台阶状的水平坡面；所述碎石层的顶面高于水位线，碎石层顶面为倾向排水侧的斜坡；所述炭质岩层的每层坡面均为倾向排水侧的斜坡，炭质岩层的顶面为水平坡面；所述炭质岩路基结构还包括排水系统，排水系统包括急流沟、渗沟和排水沟，路基两侧的底脚开挖排水沟，路基两侧边坡上交错设置有急流沟和渗沟，所有渗沟平行于道路方向，所有急流沟与渗沟垂直，急流沟顶部与路面结构层连接，急流沟底部与排水沟连接，渗沟的两端与相邻两个急流沟连接。进一步的，所述炭质岩层的炭质岩料崩解后小于0.075mm的颗粒含量不大于15％。进一步的，所述改性复合固化剂按以下重量份组成：聚偏氟乙烯3-5份、海藻酸钠1-2份、水溶性硅酸钠6-9份、磷酸铝1-2份、石蜡0.5-1份、硬脂酸钙0.5-1份、水10份。进一步的，所述改良复合土路床的厚度为5-10cm，路床填料的粒径为0.5～1cm，改良复合土按以下重量份组成：黏土a份、膨润土b份，聚丙烯纤维0.5-1份、水泥0.5-2份、聚醚砜0.5-1份、高吸水树脂1份，其中a+b＝5。进一步的，所述片石层的坡度3～5％，碎石层顶面包括两段坡度不同的斜坡，远离排水侧的段斜坡坡度为1～3％，靠近排水侧的斜坡坡度为3～5％，炭质岩层每层坡面的坡度2％～4％。进一步的，所述排水沟的宽度为70cm，急流沟、渗沟的间距均为10～20m。一种炭质岩路基结构的施工方法，具体按照以下步骤进行：S1：地表清理、整平，清除软弱土，在完成清理的路基上铺筑片石层，片石层的底面为倾向排水侧的斜坡，片石层的顶部为台阶状的水平坡面，采用强夯补强处理；S2：在片石层上铺筑碎石层，碎石层顶面高于地下水位，碎石层顶面为倾向排水侧的斜坡；S3：在碎石层上分层铺筑炭质岩层，炭质岩层的每层坡面均为倾向排水侧的斜坡，炭质岩层的顶面为水平坡面；S4：在路基边坡均匀喷洒改性复合防渗固化剂；S5：在炭质岩层上铺筑改良复合土路床；S6：在改良复合土路床上铺筑路面结构层；S7：在路堤两侧底脚开挖排水沟，排水沟底面高于片石层的底面时，在排水沟下设置排水渗沟或加深排水沟至低于片石层的底面；排水沟底面低于片石层的底面时，在片石层底部设置泄水孔，将片石层的水引排至排水沟。进一步的，所述步骤S2中，碎石层选用级配碎石，铺筑碎石层时采用振动式压路机进行碾压，压路机的速度先快后慢，最快行驶速度控制在3km/h。进一步的，所述步骤S2中，分层铺筑炭质岩层时，炭质岩层的每层依次经过初铺、初压、平整和碾压，采用推土机进行初铺，初铺宽度比设计宽度加大50cm，每层松铺厚度为0.5m～0.8m，每层初压完成后，层厚度在50cm之内；填料最大粒径小于层厚2/3；采用大型履带式推土机进行平整，并在初压后的填料上来回碾压，行驶速度控制在2km/h之内；在平整后的筑炭质岩层上表面采用重量为50吨的大吨位振动式压路机碾压，先采用静压，然后改为振动压实，碾压3遍以上；压路机按照直线段由两边向中间，小半径曲线段内侧向外侧，纵向进退式进行，横向接头重叠0.4～0.5m，纵向碾压轮迹重叠0.4～0.5m，压路机的行驶速度控制在4km/h之内，若填方总高度大于15m，则每填筑4m高时，采用50t以上强夯机强夯一遍，强夯机的起重高度6m、夯实直径1.3m。进一步的，其特征在于，所述改性复合防渗固化剂的喷洒方式采用喷雾式，进行多次喷洒，首次喷洒以边坡表面明显湿润为终止信号，停止喷洒后观察表层土体，如果有回干的现象，则进行第二次喷洒，若无回干现象，最多待2h后进行第二次喷洒，重复喷洒多次，当边坡表层出现明显流动的改性复合固化剂液体时，停止。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术炭质岩层上方铺筑有改良复合土路床，通过改良材料的复合反应，提高了路床及路面结构的抗渗性、完整性、稳定性和抗压能力，又能够减少天然雨水入渗炭质岩层，起到上部封水作用；防止粘土不透水层在干湿循环条件下易发生收缩产生裂缝，影响路床及路面的稳定性，导致路面翻浆等灾害发生；在正常水位以下设有碎石层和片石层，可将地下水排出，起到内部排水作用，保持路基内部干燥。同时对炭质岩层进行上部封水，下部排水，有效防止雨水入渗对炭质岩层的崩解和软化作用，抑制住炭质岩的崩解软化，保证了路基的强度与稳定性。2、本专利技术利用边坡开挖的炭质岩弃料作为路基填料，充分提高了土资源利用率，增大了开挖废弃石料的利用程度，通过片石层、碎石层、排水系统的组合设计，不需在路基中部构筑汇水槽就能很好的将地下水及下渗雨水排出，结构简单，施工方便，废弃石料利用率高，保护施工环境，节省施工成本。3、路基边坡均匀喷洒有改性复合防渗固化剂，通过各成分作用，具有良好的疏水防渗作用，起到增加边坡稳定性，防止边坡被雨水冲蚀，有效保护路基。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中炭质岩路基的结构示意图。图2是本专利技术实施例中炭质岩路基结构中排水系统示意图。图3是本专利技术实施例中炭质岩路基施工方法的流程图。图中，1.片石层，2.碎石层，3.炭质岩层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炭质岩路基结构，其特征在于，包括在路基原土层上部铺筑片石层(1)，片石层(1)上依次铺筑碎石层(2)、炭质岩层(3)、改良复合土路床(4)和路面结构层(5)，路基边坡均匀喷洒有改性复合防渗固化剂；/n所述片石层(1)的底面(10)为倾向排水侧的斜坡，片石层(1)的顶部为台阶状的水平坡面；/n所述碎石层(2)的顶面高于水位线，碎石层(2)顶面为倾向排水侧的斜坡；/n所述炭质岩层(3)的每层坡面均为倾向排水侧的斜坡，炭质岩层(3)的顶面为水平坡面；/n所述炭质岩路基结构还包括排水系统，排水系统包括急流沟(6)、渗沟(7)和排水沟(8)，路基两侧的底脚开挖排水沟(8)，路基两侧边坡上交错设置有急流沟(6)和渗沟(7)，所有渗沟(7)平行于道路方向，所有急流沟(6)与渗沟(7)垂直，急流沟(6)顶部与路面结构层(5)连接，急流沟(6)底部与排水沟(8)连接，渗沟(7)的两端与相邻两个急流沟(6)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种炭质岩路基结构，其特征在于，包括在路基原土层上部铺筑片石层(1)，片石层(1)上依次铺筑碎石层(2)、炭质岩层(3)、改良复合土路床(4)和路面结构层(5)，路基边坡均匀喷洒有改性复合防渗固化剂；
所述片石层(1)的底面(10)为倾向排水侧的斜坡，片石层(1)的顶部为台阶状的水平坡面；
所述碎石层(2)的顶面高于水位线，碎石层(2)顶面为倾向排水侧的斜坡；
所述炭质岩层(3)的每层坡面均为倾向排水侧的斜坡，炭质岩层(3)的顶面为水平坡面；
所述炭质岩路基结构还包括排水系统，排水系统包括急流沟(6)、渗沟(7)和排水沟(8)，路基两侧的底脚开挖排水沟(8)，路基两侧边坡上交错设置有急流沟(6)和渗沟(7)，所有渗沟(7)平行于道路方向，所有急流沟(6)与渗沟(7)垂直，急流沟(6)顶部与路面结构层(5)连接，急流沟(6)底部与排水沟(8)连接，渗沟(7)的两端与相邻两个急流沟(6)连接。


2.根据权利要求1所述的一种炭质岩路基结构，其特征在于，所述炭质岩层(3)的炭质岩料崩解后小于0.075mm的颗粒含量不大于15％。


3.根据权利要求1所述的一种炭质岩路基结构的施工方法，其特征在于，所述改性复合固化剂按以下重量份组成：聚偏氟乙烯3-5份、海藻酸钠1-2份、水溶性硅酸钠6-9份、磷酸铝1-2份、石蜡0.5-1份、硬脂酸钙0.5-1份、水10份。


4.根据权利要求1所述的一种炭质岩路基结构的施工方法，其特征在于，所述改良复合土路床(4)的厚度为5-10cm，路床填料的粒径为0.5～1cm，改良复合土按以下重量份组成：黏土a份、膨润土b份，聚丙烯纤维0.5-1份、水泥0.5-2份、聚醚砜0.5-1份、高吸水树脂1份，其中a+b＝5。


5.根据权利要求1所述的一种炭质岩路基结构的施工方法，其特征在于，所述片石层(1)的坡度3～5％，碎石层(2)顶面包括两段坡度不同的斜坡，远离排水侧的段斜坡坡度为1～3％，靠近排水侧的斜坡坡度为3～5％，炭质岩层(3)每层坡面的坡度2％～4％。


6.根据权利要求1所述的一种炭质岩路基结构的施工方法，其特征在于，所述排水沟(8)的宽度为70cm，急流沟(6)、渗沟(7)的间距均为10～20m。


7.一种炭质岩路基结构的施工方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：
S1：地表清理、整平，清除软弱土，在完成清理的路基上铺筑片石层(1)，片石层(1)的底面(10)为倾向排水...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾铃，骆俊晖，刘杰，蒋煌斌，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43