高液限黏土路基结构及施工方法技术

本发明专利技术涉及路基填筑技术领域，具体涉及高液限黏土路基结构及施工方法，包括设置在地基上的下路基及上路基，所述上路基顶部依次铺设有土工布防水层、碎石垫层；所述下路基包括由下至上依次铺设的土工布防水层及交替铺设的土工格栅及改性高液限土层，所述上路基包括由下至上依次铺设的土工布防水层、片石层及交替铺设的土工格栅及改性高液限土层。与现有技术相比，本发明专利技术对高液限黏土进行改性利用，节约大量宝贵土地资源，有效加快施工进度，降低施工成本；以路堤边坡稳定性为依据，基于理论计算，确定路堤的坡高、坡度以及相应铺筑土工格栅间距、片石层厚度等数据，采用分层填筑的方式增加路堤整体稳定性，满足规范和设计要求，保证路堤长期运营。保证路堤长期运营。保证路堤长期运营。

【技术实现步骤摘要】
高液限黏土路基结构及施工方法


[0001]本专利技术涉及路基填筑
，具体涉及高液限黏土路基结构及施工方法。

技术介绍

[0002]高速公路的路基稳定性是高速公路施工过程中的关键问题，由于高速公路路基填料本身的物理性质(颗粒级配、风化程度和含水率等)、施工工艺以及施工质量的控制指标具有不确定性，造成了不同填料的路基对高速公路路基的寿命有很大的影响。但是，由于在部分地区受自然地质条件的限制,部分线路需穿越以高液限黏土为主的不良工程地质区域。高液限黏土指粒径在0.075mm以下的细粒含量超过50％、液限大于50％、塑性指数大于26的粘性土。我国是高液限黏土分布最广的国家之一，尤其是在长江与黄河的中下游，以及南部沿海和西南地区，高液限黏土最为发育，分布最为广泛。该类高液限黏土具有较大的可塑性、粘滞性、弱膨胀性；其天然含水量高，不易晾晒，虽有发达的毛细孔，透水性却很差，易吸水且能长时间保持水分，吸水后承载力小、稳定性差，难以直接用于道路工程的路基填筑。若远距离调运其它路基填料，则会大幅增加工程建设成本；若高液限黏土弃之不用，将造成巨大的经济损失和环境问题。
[0003]目前，国内外对高液限黏土的改性已有较多研究，并取得了一定的进展，研究表明改性后的高液限黏土可以满足路基填筑施工的要求，但采用改良高液限黏土填筑路基的长期稳定性仍然存在隐患。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
中提到的问题，本专利技术的目的在于提供高液限黏土路基结构及施工方法。
[0005]一方面，本专利技术提供了高液限黏土路基结构，关键在于包括设置在地基上的下路基及上路基，所述上路基顶部依次铺设有土工布防水层、碎石垫层；所述下路基包括由下至上依次铺设的土工布防水层及交替铺设的土工格栅及改性高液限土层，所述上路基包括由下至上依次铺设的土工布防水层、片石层及交替铺设的土工格栅及改性高液限土层；
[0006]所述改性高液限土层采用的改性土为高液限黏土、添加量为高液限黏土质量5
‑
8％的石灰、添加量为高液限黏土质量7
‑
12％的改性剂混合而成。通过将高液限黏土中加入石灰和低粘度高固含的高分子乳液，将土壤成分直接进行交联成一个牢固的整体，可以消除石灰改性高液限土的收缩开裂性质，满足土壤早期强度和后期稳定性。
[0007]优选的，所述改性剂采用以下方法制备得到：将20
‑
25份BA、15
‑
20份MMA加入由1.3
‑
1.6份乳化剂、0.01
‑
0.03份碳酸氢钠及350
‑
380份水混合形成的水相溶液中，搅拌并升温到60～80℃后，加入0.5
‑
0.8份引发剂，聚合反应30min～60min，得到种子乳液；再将预乳化的BA/MMA/AA混合单体连续滴加至种子乳液中，同时滴加0.25～1.0份引发剂，在4
‑
5h之内加完，反应温度为60
‑
70℃；滴加完成后，升温至80℃，继续反应30min，得到粒径为200
‑
210nm的大粒径种子乳液；再以大粒径种子乳液为介质，采用半连续加料工艺加入BA/MMA/
AA混合单体，加料完毕后，升温至85℃，继续反应40min，制得。先通过种子半连续乳液聚合法制备了高固含单分散种子乳液，然后以种子乳液为介质，采用单体半连续加料方式对乳胶粒的大小及分布进行控制，制得低粘度高固含(固含量可达到75％)的乳液体系，如图2所述示，乳液中乳胶粒径总体呈现二元分布，大乳粒径约500nm，小乳粒径约80nm，大小乳粒的粒径比为6
‑
8。
[0008]优选的，当路基高度a≤8m，所述路基坡度为1:0.75
‑
1:1.25；当所述路基高度8m＜a＜18m，所述路基坡度为1:1.25
‑
1:2。
[0009]优选的，所述片石层厚度为0.8
‑
1.2m，所述土工格栅间距为0.8
‑
1.5m。
[0010]优选的，所述土工布防水层采用防渗土工布沿横断面方向铺设而成，防渗土工布四角固定，相邻防渗土工布搭接30cm，土工布的纵横向拉伸强度不小于12kN/m，纵横向拉伸断裂伸长率不大于310％，纵横向直角撕裂强度不小于35N/mm，CBR顶破强度不小于4000N，渗透系数不大于5x10
‑
11
cm/s。
[0011]优选的，所述改性高液限土层的外围设有黏土包边层，所述黏土包边层由包边土、添加量为包边土质量3
‑
5％的石灰、添加量为包边土质量5
‑
8％的改性剂、添加量为包边土质量2
‑
4％的PVA短切纤维混合而成；所述包边土采用液限＜50％、塑性指数＜26，渗透系数小于10
‑4的粉质黏土；PVA短切纤维的密度1.25g/cm3，直径0.05mm，长度12mm，细度15dtex，伸长率7％，抗拉强度1680Mpa，弹性模量42.8GPa。将黏土中掺杂石灰、低黏高固含乳液及短切纤维，不仅有效避免边部暴露面水份蒸发而产生的收缩变形，可以进一步提高包边土的塑形和强度，使其破坏形式从脆性破坏转变成塑性破坏。
[0012]优选的，所述片石层选取粒径10cm～30cm颗粒含量不小于80％的片石。
[0013]另一方面，本专利技术提供了一种高液限黏土路基的施工方法，关键在于包括以下步骤：S1.根据式1的路堤边坡稳定性计算公式，确定合适路堤高度、坡度、土工格栅间距及片石层厚度等施工参数；
[0014][0015]S2.在处理后的地基上由下至上依次铺设土工布防水层，然后交替铺设的土工格栅及改性高液限土层，碾压至路堤中部位置，再铺设土工布防水层，填筑片石层，交替铺设填筑土工格栅及改性高液限土层至路堤顶部，碾压整平；
[0016]S3.在路堤顶部铺设依次铺设工布防水层、碎石垫层，碾压整平。采用分层填筑的方式，不仅可以增加路堤整体稳定性，还可以分层直立高液限土层，一方面减小沉降，另一方面分层填筑碎石、片石层比分层铺设土工格栅层更经济，并且片石层有利于限制路堤整体竖向变形，土工格栅有利于限制路堤整体横向变形，均能很好扩散路堤内部应力，减小路堤不均匀沉降，并且以路堤边坡稳定性为依据，基于理论计算，确定路堤的坡高、坡度以及相应铺筑土工格栅间距、片石层厚度等数据，保证路堤长期运营。
[0017]优选的，所述步骤S2中，土工格栅应该在边坡面3.5m以内的范围内铺设，每隔2
‑
2.5m用竹钉或铁钉固定，然后将高液限土与包边粘性土均匀摊铺在土工格栅上，稳压出工作面后，在高液限土和包边土上撒布质量份的改性剂，然后采用灰土拌合机拌合均匀，压实整平。
[0018]优选的，所述碾压均分为初压、复压和终压，初压采用振动压路机，静压两遍，复压为采用振动压路机，弱振两遍后再强振两遍，终压采用夯击板进行夯实，碾压时含水率应在
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高液限黏土路基结构，其特征在于：包括设置在地基上的下路基及上路基，所述上路基顶部依次铺设有土工布防水层(1)、碎石垫层(2)；所述下路基包括由下至上依次铺设的土工布防水层(1)及交替铺设的土工格栅(3)及改性高液限土层(4)，所述上路基包括由下至上依次铺设的土工布防水层(1)、片石层(5)及交替铺设的土工格栅(3)及改性高液限土层(4)；所述改性高液限土层(4)采用的改性土为高液限黏土、添加量为高液限黏土质量5
‑
8％的石灰、添加量为高液限黏土质量7
‑
12％的改性剂混合而成。2.根据权利要求1所述的高液限黏土路基结构，其特征在于所述改性剂采用以下方法制备得到：将20
‑
25份BA、15
‑
20份MMA加入由1.3
‑
1.6份乳化剂、0.01
‑
0.03份碳酸氢钠及350
‑
380份水混合形成的水相溶液中，搅拌并升温到60～80℃后，加入0.5
‑
0.8份引发剂，聚合反应30min～60min，得到种子乳液；再将预乳化的BA/MMA/AA混合单体连续滴加至种子乳液中，同时滴加0.25～1.0份引发剂，在4
‑
5h之内加完，反应温度为60
‑
70℃；滴加完成后，升温至80℃，继续反应30min，得到固含量为10
‑
12％，粒径为200
‑
210nm的大粒径种子乳液；再以大粒径种子乳液为介质，采用半连续加料工艺加入BA/MMA/AA混合单体，加料完毕后，升温至85℃，继续反应40min，制得。3.根据权利要求1所述的高液限黏土路基结构，其特征在于：当路基高度a≤8m，所述路基坡度为1:0.75
‑
1:1.25；当所述路基高度8m＜a＜20m，所述路基坡度为1:1.25
‑
1:2。4.根据权利要求1所述的高液限黏土路基结构，其特征在于：所述片石层(5)厚度为0.8
‑
1.2m，所述土工格栅(3)间距为0.8
‑
1.5m。5.根据权利要求1所述的高液限黏土路基结构，其特征在于：所述土工布防水层(1)采用防渗土工布沿横断面方向铺设而成，防渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：马昊，宋硕，李敏，刘智旭，刘志红，侯小娜，马福莲，吴秀娟，张航，楚向克，王艳鹤，王义，李红雨，
申请(专利权)人：马昊，
类型：发明
国别省市：