铺设于软弱路基之上的路面系统及其铺设方法技术方案

本公开文件涉及铺设于软弱路基之上的路面系统及其铺设方法，所述路面系统包括直接置于路基上的第一土工格栅层；置于第一土工格栅层之上的第一颗粒层；置于第一颗粒层之上的第一土工格室层，其包括土工格室和填充材料；以及任选地置于所述土工格室层之上的覆盖层。所述路面系统适合铺设于包括加州承载比(CBR)为4以下的常规软弱路基的位置。

【技术实现步骤摘要】
铺设于软弱路基之上的路面系统及其铺设方法本申请是申请日为2014年9月30日，专利技术名称为“土工格室与土工格栅路面系统”的中国专利申请No.2014800653576的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求于2013年9月30日递交的美国临时专利申请号61/884,231的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本公开文件涉及适合在软弱路基、天然土壤、膨胀土或寒冷季节容易冻胀的土壤上应用的路面系统。这些路面系统位于路基之上，并且应用于各种应用中，如道路、公园道路、人行道和铁路。这些路面系统尤其适合软弱路基。在交通运输工程中，路面施工时会铺设多个层。这些层包括路基层、底基层、基层和面层。路基层是天然材料，并作为路面的基础。在路基之上可选择性地铺设底基层。底基层和基层用于承受荷载，并将荷载分散至面层可以接受的水平。根据所需的路面用途，可在基层之上设置其它层，并且该层可以称为摊铺机基层(paverbaselayer)。面层随后设置在此层之上，面层是位于路面表面上的暴露层。面层(例如)可以是沥青(如公路或停车场)、或混凝土(如人行道)、或道渣(如位于铁轨下方)、或经压实的颗粒材料(土路)。软弱路基是指水饱和时测量得到的加州承载比(CBR)为4以下的路基，或在更具代表性的情况下，CBR为3以下的路基。软弱路基刚度低且抗荷载能力低。具体的软弱路基包括路基为胀土或为寒冷季节容易冻胀的土壤的路基。冻胀是由于地表以下形成冰，从而引发的土壤向上膨胀。水的存在会导致一些对路面具有极大破坏性的情况发生。首先，水分子可以使土壤颗粒膨胀并降低土壤颗粒之间的凝聚力。其次，水的膨胀会导致土壤膨胀，从而加大对位于上方的路面的向上压力。再次，水在结冰时发生膨胀，并且会因冰的形成而发生硬化，这将会破坏路面。这些在膨胀(例如粘土或土壤的膨胀)过程中产生的向上的应力远远大于交通运输过程中在软路基上所产生的应力。在这样的软弱路基上铺设路面可能会过早的破损。在路基较弱且路基较浅的众多情况下，会去除该路基并用更强且尺寸上更稳定的颗粒材料来替代。然而，在其他情况中由于以下原因这是不可能的：(a)路基的软土太深；或(b)当地没有更强且尺寸更稳定的颗粒材料，或运输该种材料的成本过高。这些情况的例子可以参见俄罗斯北部的泥炭池塘、德克萨斯州的膨胀土床以及加拿大和西伯利亚的苔沼床。路面的一个实例如图1所示。该路面包括软弱路基2、碎石基4和面层6。同样，软弱路基可归因于软土、膨胀土或易冻胀的土壤。典型的破损包括车辙(路面上形成的沟槽或车辙)、路面的沥青或混凝土面层开裂、位于道渣上的铁轨变形或错位，以及面层之下的基层泵出。这些破损状况是由于基层和/或底基层因缺乏(1)抗拉强度、(2)刚度(模量)、(3)层与路基之间的界面强度、和/或(4)弯曲力矩(耐弯曲性)从而发生不可逆变形所导致的。通常用来防止这些破损状况的一种方法包括对路基进行化学改性。将路基与无机粘合剂(如石灰、水泥或飞灰)或有机粘合剂(如聚合物乳液)混合。然而，此方法存在不理想的特征，如：固化慢、在湿冷气候条件下应用时性能差、在潮湿气候条件下无机粘合剂的浸出、聚合物粘合剂成本高、脆性、现场混合困难导致质量下降、冻-融循环过程中抗性差、以及难以获得大面积均匀的路基(如纹理或组成)。期望的是提供一种铺设于软弱路基、天然土壤、膨胀土或易冻胀土壤之上时具有改进性能的路面系统。还期望的是以经济且易于铺设的方法来建造这样的路面系统。
技术实现思路
在多个实施方案中公开了一种路面系统以及在CBR为4以下的软弱路基(如膨胀土或易冻胀土壤)之上铺设该路面系统的方法。所述路面系统通常包括路基之上的土工格栅层、第一颗粒层和土工格室层。所述第一颗粒层具有特定的厚度或高度。面层可直接铺设于土工格室层之上，或者在铺设面层之前，在土工格室层之上铺设额外的土工格室或土工格栅加固层。在一些实施方案中公开了一种路面系统，该路面系统铺设于加州承载比(CBR)为4以下的软弱路基之上，尤其是膨胀土或易冻胀的土壤之上，该路面系统包括：置于路基之上的第一土工格栅层，其由至少一个土工格栅构成，每个土工格栅由交叉的肋部件构成从而形成土工格栅网孔；置于第一土工格栅层之上的第一颗粒层，其包含第一颗粒材料，所述第一颗粒层的平均厚度为土工格栅层的网孔距离的0.5倍至20倍；置于第一颗粒层之上的第一土工格室层，其包括至少一个填充有填充材料的土工格室；以及任选的置于所述第一土工格室层之上的覆盖层(cappinglayer)，所述覆盖层由经压实的第二颗粒材料制成。所述路面系统可进一步包括面层，所述面层置于任选的覆盖层之上，或置于第一土工格室层之上，该面层包含颗粒材料、沥青、或混凝土、或道渣。在一些实施方案中，路面系统上会铺设铁路的轨道和枕木。所述第一颗粒材料可以是砂、砾石或碎石。一般来说，所述第一颗粒材料也会进入到第一土工格栅层的土工格栅网孔中。填充材料可以是砂、碎石、砂砾或其混合物。所述任选的覆盖层中的所述第二颗粒材料可以是砂、砾石或碎石。所述土工格栅的网孔距离可在约10毫米至约500毫米之间，包括在约25毫米至约100毫米之间。所述第一土工格室层的格室高度在约50毫米至约300毫米之间。所述第一土工格室层的格室尺寸可在约200毫米至约600毫米之间。至少一种土工格栅可以由聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚酰胺、芳香聚酰胺、碳纤维、织物、金属丝或网、玻璃纤维、纤维增强塑料、多层塑料层压板或聚碳酸酯制成。在一些实施方案中，所述第一颗粒材料的平均粒径大于所述第一土工格室层中的填充材料的平均粒径。在一些其他实施方案中，所述路面系统还包括：任选的置于第一土工格室层之上的第二颗粒层；和置于第二颗粒层之上或置于第一土工格室层之上的第二土工格室层或第二土工格栅层；其中覆盖层置于第二土工格室层或第二土工格栅层之上。所述第二颗粒层的厚度可在约1毫米至约300毫米之间。在一些其它实施方案中，所述路面系统还包括直接置于第一土工格室层之上的第二土工格室层或第二土工格栅层；其中覆盖层置于第二土工格室层或第二土工格栅层之上。在其它一些设想的实施方案中，在路基和覆盖层之间的任意位置可以铺设土工织物层。如果在地下水位较高、或遭受大雨或洪水、或各层之间细颗粒上下渗透的地方使用所述路面时，这样的层可能尤其有用。本专利技术还公开了在加州承载比(CBR)为4以下的软弱路基(如膨胀土或易冻胀的土壤)之上铺设路面系统的方法，包括：在路基之上铺设至少一个土工格栅以形成土工格栅层，每个土工格栅由交叉的肋部件构成，从而形成土工格栅网孔；将足量的第一颗粒材料铺设于所述土工格栅层上，然后压实所述第一颗粒材料，以形成第一颗粒层，所述第一颗粒层的平均厚度在土工格栅层的网孔距离的0.5倍至20倍之间；在所述第一颗粒层上设置至少一个土工格室；利用填充材料填充所述至少一个土工格室，从而形成第一土工格室层；任选地在第一土工格室层之上铺设第二颗粒材料，并压实所述第二颗粒材料，以在所述土工格室层之上形成覆盖层，所述覆盖层的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铺设于软弱路基之上的路面系统，包括：/n置于所述软弱路基之上且由至少一个土工格栅构成的第一土工格栅层，每个所述土工格栅均由交叉的肋部件构成从而形成土工格栅网孔；/n置于所述第一土工格栅层之上的第一颗粒层，其包括第一颗粒材料；/n置于所述第一颗粒层之上的第一土工格室层，其包括至少一个填充有填充材料的土工格室；以及/n任选地置于所述第一土工格室层之上的覆盖层，所述覆盖层由经压实的第二颗粒材料制成。/n

【技术特征摘要】
20130930 US 61/884,2311.一种铺设于软弱路基之上的路面系统，包括：
置于所述软弱路基之上且由至少一个土工格栅构成的第一土工格栅层，每个所述土工格栅均由交叉的肋部件构成从而形成土工格栅网孔；
置于所述第一土工格栅层之上的第一颗粒层，其包括第一颗粒材料；
置于所述第一颗粒层之上的第一土工格室层，其包括至少一个填充有填充材料的土工格室；以及
任选地置于所述第一土工格室层之上的覆盖层，所述覆盖层由经压实的第二颗粒材料制成。


2.如权利要求1所述的路面系统，还包括置于所述第一土工格室层之上的面层，所述面层包含沥青、或混凝土、或道渣、或颗粒材料。


3.如权利要求1所述的路面系统，其中所述第一颗粒层的平均厚度为所述第一土工格栅层的网孔距离的0.5倍至20倍。


4.如权利要求3所述的路面系统，其中，所述网孔距离在10毫米至500毫米之间。


5.如权利要求1所述的路面系统，其中，所述第一颗粒材料是砂、砾石或碎石。


6.如权利要求1所述的路面系统，其中，所述第一颗粒材料也进入到所述第一土工格栅层的所述土工格栅网孔中。


7.如权利要求1所述的路面系统，其中，所述填充材料包含砂、碎石、砂砾、回收利用的沥青路面、采石筛分或其混合物。


8.如权利要求1所述的路面系统，其中，所述覆盖层中的所述第二颗粒材料包含砂、砾石或碎石。


9.如权利要求1所述的路面系统，其中，所述第一土工格室层的格室高度在50毫米至300毫米之间。


10.如权利要求1所述的路面系统，其中，所述第一土工格室层的格室尺寸在200毫米至600毫米之间。


11.如权利要求1所述的路面系统，其中，所述至少一种土工格栅由聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚酰胺、芳香聚酰胺、碳纤维、织物、金属丝或网、玻璃纤维、纤维增强塑料、多层塑料层压板或聚碳酸酯制成。


12.如权利要求1所述的路面系统，其中，所述第一颗粒材料的平均粒径大于所述填充材料的平均粒径。


13.如权利要求1所述的路面系统，还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊扎尔·哈拉米，奥德艾德·埃雷兹，奥弗·亚伯拉罕姆·兹维·基夫，
申请(专利权)人：吉欧泰克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL