一种排水型路基拼接结构及其施工方法与流程

本发明涉及道路工程领域，具体提供一种排水型路基拼接结构及其施工方法。

背景技术：

1、随着我国经济社会的快速发展和交通基础设施的高质量提升需求，既有道路的改扩建已成为我国公路工程建设中的一个热点。道路改扩建大多数采用拼宽扩容方式，依托原有路基进行单侧或双侧加宽。传统路基单侧或双侧加宽基本上采用台阶搭接方法，即在原有路基上开挖一定尺寸的台阶、新拼宽部位直接选用土石材料进行填筑。

2、采用传统的拼接结构与方法时，新拼宽路基相当于加大了原有路基的侧向覆盖厚度，直接影响路基内部水分与外部环境的交换与平衡。当老路基在地下水、外部降水影响下湿度增大时，原有边坡水分交换通道已被新拼宽路基所替代，往往造成路基内部局部（尤其拼接部位）水分聚集、湿度过大，进而产生路基强度软化、承载能力降低、局部变形沉陷、纵向开裂等质量安全风险。因此，进一步开发具有排水功能的路基拼接结构及方法具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种排水型路基拼接结构，能够解决新老路基拼接部位水分无法有效排出的问题，实现路基内部湿度平衡和服役功能的长期耐久。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种排水型路基拼接结构，包括老路基，老路基拼接侧设有台阶，其特点是每个台阶的拼接侧设置有一个拼接单元，

3、所述拼接单元由下水平隔离层、搭接汇水区、横向导水层、上水平隔离层及普通填筑层构成，所述下水平隔离层铺设在下承层上，所述搭接汇水区沿行车方向设置在下水平隔离层上，其内侧与台阶立面接触，所述横向导水层、上水平隔离层及普通填筑层自下而上依次铺设在下水平隔离层上搭接汇水区的外侧。

4、作为优选，台阶水平宽度为1.0m~2.0m，例如可以是1.0m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m或2.0m等；高度为0.8m~1.2m，例如可以是0.8m、0.9m、1.0m、1.1m或1.2m等。

5、作为优选，搭接汇水区的宽度大于台阶宽度。

6、作为优选，搭接汇水区的宽度为台阶宽度的1.2~1.8倍，例如可以是1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍或1.8倍等。

7、作为优选，搭接汇水区和普通填筑层均分层施工，搭接汇水区第一层的填筑厚度与横向导水层的填筑厚度一致，搭接汇水区第二层的填筑厚度与上水平隔离层的填筑厚度一致，剩余搭接汇水区的分层填筑厚度与普通填筑层的分层填筑厚度一致。

8、作为优选，所述搭接汇水区采用粗颗粒填料，压实度不小于96%（特别优选为96%~98%），压实后的渗透系数大于2×10-4m/s（特别优选为2×10-4m/s~5×10-4m/s）。所述粗颗粒填料优选为级配碎石、钢渣、铁尾矿和/或建筑垃圾再生骨料。

9、作为优选，粗颗粒填料级配范围为筛孔40mm通过率范围为100%，筛孔31.5mm通过率范围为90~100%，筛孔20mm通过率范围为68~89%，筛孔10mm通过率范围为37~74%，筛孔2mm通过率范围为14~31%，筛孔0.075mm通过率范围为0~4%；特别优选为筛孔40mm通过率范围为100%，筛孔31.5mm通过率范围为92~98%，筛孔20mm通过率范围为70~85%，筛孔10mm通过率范围为41~68%，筛孔2mm通过率范围为16~26%，筛孔0.075mm通过率范围为0~4%。

10、作为优选，普通填筑层分层填筑厚度为15cm~30cm，例如可以是15cm、18cm、20cm、22cm、23cm、24cm、25cm、26cm、28cm或30cm等，采用常规天然细粒土路基填筑材料，塑性指数为10~26，cbr不小于5%，压实度不小于93%（特别优选为93%~96%）。

11、作为优选，下水平隔离层、上水平隔离层的厚度均为10cm~20cm，采用黏性细粒土、石灰改良细粒土或石灰粉煤灰改良细粒土，最大粒径不超过2mm，压实度不小于95%（特别优选为95%~96%），压实后的渗透系数小于1.5×10-8m/s（特别优选为0.8×10-8m/s~1.5×10-8m/s ）。

12、作为优选，下水平隔离层厚度为15cm~18cm，例如可以是15cm、16cm、17cm或18cm等，上水平隔离层厚度为12cm~16cm，例如可以是12cm、13cm、14cm、15cm或16cm等。

13、作为优选，所述横向导水层厚度为5cm~10cm，例如可以是5cm、6cm、7cm、8cm、9cm或10cm等，采用无粘性中粗砂或尾矿砂，最大粒径不超过3mm，0.5mm~2mm颗粒占比大于85%（特别优选为85%~90%），小于0.075mm颗粒含量小于5%，塑性指数小于6（特别优选为3~6），压实度大于95%（特别优选为95%~97%），压实后的渗透系数大于6×10-4m/s（特别优选为6×10-4m/s~9×10-4m/s）。

14、作为优选，下水平隔离层和横向导水层设置内高外低的横向坡度，坡度为2%~3%。

15、本发明进一步的技术任务是提供一种排水型路基拼接结构的施工方法。

16、排水型路基拼接结构的施工方法，包括：

17、s1.对老路基按设计尺寸进行台阶开挖；

18、s2.以第一层台阶拼接侧地基为下承层，进行第一层拼接单元施工

19、s21.进行下水平隔离层施工，

20、s22.进行搭接汇水区施工及横向导水层、上水平隔离层、普通填筑层施工；

21、s3.以第一层台阶顶面和第一层拼接单元为下承层，进行第二层拼接单元施工，施工方法与步骤s2相同；

22、s4.重复步骤s3至完成顶层拼接单元施工。

23、作为优选，对老路基进行台阶开挖时，可以先完成各级台阶开挖，然后逐层铺设拼接单元；也可以开挖一层台阶并铺设相应层位的拼接单元，然后再开挖下一层台阶并铺设相应层位的拼接单元。

24、作为优选，步骤s21进行下水平隔离层施工时，现场摊铺填筑材料、整平后，采用8t~16t振动压路机静压1遍、振动压实1~2遍、静压1遍。

25、步骤s22可以先完成搭接汇水区施工，再依次进行横向导水层、上水平隔离层、普通填筑层施工。

26、作为优选，步骤s22也可以同步进行搭接汇水区施工和横向导水层、上水平隔离层、普通填筑层施工，其中，搭接汇水区和普通填筑层均分层施工：

27、搭接汇水区第一层的填筑厚度与横向导水层的填筑厚度一致，同步施工；搭接汇水区第二层的填筑厚度与上水平隔离层的填筑厚度一致，同步施工；剩余搭接汇水区的分层填筑厚度与普通填筑层的分层填筑厚度一致，同层位的搭接汇水区和普通填筑层同步施工。

28、作为优选，步骤s22包括：

29、s221.进行搭接汇水区第一层和横向导水层的同步施工

30、按照设计厚度与宽度由台阶向外侧依次填筑搭接汇水区材料、横向导水层材料，整平、压实；

31、s222.进行搭接汇水区第二层和上水平隔离层的同步施工

32、按照设计厚度与宽度由台阶向外侧依次填筑搭接汇水区材料、上水平隔离层材料，整平、压实；

33、s223.对剩余搭接汇水区和普通填筑层分层同步施工

34、按照设计厚度与宽度由台阶向外侧依次分层填筑搭接汇水区材料、普通填筑层材料，整平、压实。

35、作为优选，步骤s221填筑搭接汇水区材料、横向导水层材料，整平后，采用8t~12t振动压路机静压1遍、振动压实1遍、静压2~3遍。

36、作为优选，步骤s222填筑搭接汇水区材料、上水平隔离层材料，整平后，采用8t~16t振动压路机静压1遍、振动压实1~2遍、静压1遍。

37、作为优选，步骤s223分层填筑搭接汇水区材料、普通填筑层材料，整平后，采用16t~22t振动压路机静压1遍、振动压实2~3遍、静压1遍。

38、与现有技术相比，本发明的排水型路基拼接结构及其施工方法具有以下突出的有益效果：

39、（一）本发明采用全新结构设计方法，通过设置搭接汇水区、横向导水层、上下水平隔离层，使新老路基在拼接结合部与外界建立湿度平衡交换通道，解决路基拼接后路基内部排水不畅等工程通病。

40、（二）本发明同步进行搭接汇水区施工和横向导水层、上水平隔离层、普通填筑层施工，可进一步提升拼接处的耐久性。

41、（三）本发明基于不同材料渗透能力的差异特性，通过搭接汇水区和横向导水层实现路基内部自由水的聚集和定向导流，可以保证路基湿度处于长期稳定状态。

42、（四）本发明通过对新填筑路基的水平分层隔离，大幅降低了新填筑路基高度范围内水分的梯度变化，提升路基抵抗固结变形能力，可以有效提升拼接路基的整体稳定性。

43、（五）本发明搭接汇水区的宽度大于台阶宽度，在强化路基拼接结合范围内承载能力的基础上，大幅降低结合部路基在长期外部环境影响下的湿化劣化而产生的沉陷变形、纵向开裂等病害，进而提高路基服役安全、耐久性能。

44、（六）本发明可充分利用多种尾矿、钢渣、建筑垃圾等废弃材料高强、耐水、骨架透水等特点，实现工程可再生、资源化利用，具有资源节约、绿色环保和经济耐久的技术优势。

45、（七）本发明实施工艺简单、施工质量易于控制，能够有效降低工程设成本，具有很高的推广应用价值和发展前景。