基于固废利用的轻质二灰土路基结构的制作方法

1.本发明涉及道路路基工程技术领域，尤其涉及一种基于固废利用的轻质二灰土路基结构。


背景技术：

2.软土分布极为广泛，在工程建设中，上覆荷载容易造成软土地基沉降及失稳现象，常规处理方法施工难度大、施工工期长、费用高，且有一定的局限性。而用轻质土作为填土材料，可减轻上部填土荷载，减少软土地基的附加应力，为工程问题的解决提供一种新的技术手段，现阶段广泛用于到软土地基、桥台背填筑，工程回填等方面。
3.现有技术在公路工程建设中，采用传统的方法修建路基及基层需要大量的自然资源，而爆破山石、挖河取砂不仅会对自然环境造成严重的破坏，而且原有的砂砾料也远远不能满足工程建设日益增长的需求，从而造成资源投入量大且浪费严重等问题。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提供的一种基于固废利用的轻质二灰土路基结构，以解决现有技术中存在的方法修建路基及基层需要大量的自然资源，而爆破山石、挖河取砂不仅对自然环境造成严重的破坏，而且原有的砂砾料也远远不能满足工程建设日益增长的需要，从而造成资源投入量大且浪费严重的问题。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
6.本发明提供的一种基于固废利用的轻质二灰土路基结构，包括从下至上依次呈梯形铺设的防渗土工布层、碎石垫层、渗水土工布层、下层泡沫轻质土层、中间层泡沫轻质土层、上层泡沫轻质土层、土工格室加筋轻质土层、防水土工布层和边坡；所述边坡从所述防渗土工布层向所述防水土工布层延伸，所述边坡分布于所述防渗土工布层、所述碎石垫层、所述渗水土工布层、所述下层泡沫轻质土层、所述中间层泡沫轻质土层、所述上层泡沫轻质土层、所述土工格室加筋轻质土层和所述防水土工布层的两侧并向外倾斜；所述土工格室加筋轻质土层设置于所述上层泡沫轻质土层内。
7.本发明提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构，进一步地，所述下层泡沫轻质土层采用湿密度为650kg/m3–
850kg/m3的泡沫轻质二灰土浇筑而成；所述中间层泡沫轻质土层采用湿密度为850kg/m3–
950kg/m3的所述泡沫轻质二灰土浇筑而成；所述上层泡沫轻质土层采用湿密度为1200kg/m3–
1300kg/m3的所述泡沫轻质二灰土浇筑而成。
8.本发明提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构，进一步地，所述泡沫轻质二灰土包括以下质量百分比的组分：1％
‑
6％球状eps聚苯乙烯泡沫、5％
‑
8％石灰、10％
‑
25％粉煤灰和4％
‑
10％水玻璃。
9.本发明提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构，进一步地，所述下层泡沫轻质土层、所述中间层泡沫轻质土层和所述上层泡沫轻质土层之间均铺设有纤维网层。
10.本发明提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构，进一步地，所述土工格室加
筋轻质土层采用湿密度为1200kg/m3–
1300kg/m3的所述泡沫轻质二灰土填筑而成。
11.本发明提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构，进一步地，所述土工格室加筋轻质土层内设置有网状筋带结构；所述网状筋带结构呈多个筋带与多个锚固件铆接而形成的立体网格状结构。
12.本发明提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构，进一步地，所述筋带由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。
13.本发明提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构，进一步地，所述锚固件外部包裹有防护塑料。
14.本发明提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构，进一步地，所述轻质二灰土路基结构的两侧均设置有防水沟；所述防水沟内填充有碎石。
15.本发明提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构，进一步地，所述防渗土工布层和所述渗水土工布层均采用合成纤维制成；所述防水土工布层为聚乙烯土工布或聚氯乙烯土工布。
16.上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
17.本发明提供的一种基于固废利用的轻质二灰土路基结构，包括从下至上依次呈梯形铺设的防渗土工布层、碎石垫层、渗水土工布层、下层泡沫轻质土层、中间层泡沫轻质土层、上层泡沫轻质土层、土工格室加筋轻质土层、防水土工布层和边坡；边坡从防渗土工布层向防水土工布层延伸；土工格室加筋轻质土层设置于上层泡沫轻质土层内。本发明一方面将固体废弃物应用于路基材料中，相比于传统的路基填料，无需破坏自然资源，更为绿色环保，且实现了资源的再利用的同时，还在较大程度上降低了路基的工程造价；另一方面，下层泡沫轻质土层、中间层泡沫轻质土层和上层泡沫轻质土层为三种不同密度的泡沫轻质土层分层浇筑而成，可根据工程实际对每层泡沫轻质土层的密度进行适应性改变，与全部采用轻质土进行浇筑的路基相比，其可控性更强；此外，在上层泡沫轻质土层内填筑土工格室加筋轻质土层，能够在保证路基承载强度的同时，还在一定程度上减少上覆土层的厚度，从而减少路基工程的工期和成本；更为重要的是，由于下层泡沫轻质土层、中间层泡沫轻质土层和上层泡沫轻质土层均由质轻且高强度的填料分层填筑而成，使其产生的附加应力所引起的地基沉降值得以减少，进一步提高了路基的承载强度。
附图说明
18.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
19.图1是本发明实施例1提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构的部分结构示意简图；
20.图2是本发明实施例1提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构中单个土工格室的结构示意简图。
具体实施方式
21.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整
的说明，显然所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本发明实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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发明和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.实施例1：
25.现有技术在公路工程建设中，采用传统的方法修建路基及基层需要大量的自然资源，而爆破山石、挖河取砂不仅会对自然环境造成严重的破坏，而且原有的砂砾料也远远不能满足工程建设日益增长的需求，从而造成资源投入量大且浪费严重等问题。
26.为了解决上述技术问题，本发明实施例1提供的一种基于固废利用的轻质二灰土路基结构1，如附图1所示，包括从下至上依次呈梯形铺设的防渗土工布层11、碎石垫层12、渗水土工布层13、下层泡沫轻质土层14、中间层泡沫轻质土层15、上层泡沫轻质土层16、土工格室加筋轻质土层17、防水土工布层18和边坡19；边坡19从防渗土工布层11向防水土工布层18延伸，边坡19分布于防渗土工布层11、碎石垫层12、渗水土工布层13、下层泡沫轻质土层14、中间层泡沫轻质土层15、上层泡沫轻质土层16、土工格室加筋轻质土层17和防水土工布层18的两侧并向外倾斜；土工格室加筋轻质土层17设置于上层泡沫轻质土层16内。其中，防渗土工布层11和渗水土工布层13均采用合成纤维制成；防水土工布层18为聚乙烯土工布或聚氯乙烯土工布。具体地，本实施中路基边坡19的坡度为1：1.5；碎石垫层12的厚度为100mm；下层泡沫轻质土层14的厚度为500mm
‑
600mm；中间层泡沫轻质土厚度为200mm
‑
300mm，上层泡沫轻质土厚度为400mm
‑
600mm；土工格室加筋轻质土层17的层厚为10cm，且仅铺设一层。
27.本发明提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构1，一方面将大宗固体废弃物应用于路基材料中，相比于传统的路基填料，无需破坏自然资源，更为绿色环保，且实现了资源的再利用的同时，还在较大程度上降低了路基的工程造价；另一方面，下层泡沫轻质土层14、中间层泡沫轻质土层15和上层泡沫轻质土层16为三种不同密度的泡沫轻质土层分层浇筑而成，施工时可根据工程实际对每层泡沫轻质土层的密度进行适应性改变，与全部采用轻质土进行浇筑的路基相比，其可控性更强；此外，在上层泡沫轻质土层16内填筑土工格室加筋轻质土层17，能够在保证路基承载强度的同时，还在一定程度上减少上覆土层的厚度，从而减少路基工程的工期和成本；更为重要的一点是，由于下层泡沫轻质土层14、中间层泡沫轻质土层15和上层泡沫轻质土层16均由质轻且高强度的填料分层填筑而成，使其产生的附加应力所引起的地基沉降值得以减少，进一步提高了路基的承载强度。可见，本发明
提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构1，能够将固体废弃物应用于路基材料中，降低对环境造成的污染，从而有效地减轻公路工程施工材料的来源问题，解决了现有技术中公路施工资源溃乏及优质施工材料缺乏导致不能满足工程建设日益增长的需求的问题。
28.为了更为有效地解决公路施工资源及优质施工材料匮乏的问题，本实施例提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构1，进一步地，下层泡沫轻质土层14采用湿密度为650kg/m3‑
850kg/m3的泡沫轻质二灰土浇筑而成；中间层泡沫轻质土层15采用湿密度为850kg/m3‑
950kg/m3的泡沫轻质二灰土浇筑而成；上层泡沫轻质土层16采用湿密度为1200kg/m3‑
1300kg/m3的泡沫轻质二灰土浇筑而成。其中，泡沫轻质二灰土包括以下质量百分比的组分：1％
‑
6％球状eps聚苯乙烯泡沫、5％
‑
8％石灰、10％
‑
25％粉煤灰和4％
‑
10％水玻璃。
29.采用无侧限抗压强度试验对各层泡沫轻质土的强度进行测定，取应力应变曲线的峰值应力作为无侧限抗压强度，其结果如表1所示：
30.表1
‑
泡沫轻质二灰土不同龄期无侧限抗压强度值(kpa)
[0031][0032]
由表1可知，所述泡沫轻质二灰土用于路基其无侧限抗压强度符合现行《公路路基设计规范》(jtg d30
‑
2015)规定。
[0033]
通过将石灰、粉煤灰和废弃泡沫等大宗固体废弃物利用于路基材料中，一方面可以有效解决废弃固料引起的环境污染问题，实现了对废弃固料的回收及循环利用，同时减少了矿山开采石料对生态造成的严重破坏，进一步降低了对环境造成的污染；另一方面，还能够在较大程度上减轻公路工程施工材料的来源问题，进一步解决了公路施工资源及优质施工材料匮乏的问题。
[0034]
为了进一步提高各土层之间的结合牢固性，本实施例提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构1，进一步地，下层泡沫轻质土层14、中间层泡沫轻质土层15和上层泡沫轻质土层16之间均铺设有纤维网层110。通过在下层泡沫轻质土层14、中间层泡沫轻质土层15和上层泡沫轻质土层16相邻层之间的结合处铺设纤维网层110，具体地，各纤维网层110均由防渗土工布组成，且通过金属网及锚杆固定在相邻泡沫轻质土层之间，金属网采用的镀锌铁丝网，从而能够有效地避免相邻泡沫轻质土层之间的局部滑移以及各土层之间发生连锁式滑落等现象，提高了相邻土层之间的结合牢固性，进一步提高了路基的整体结构强度。
[0035]
为了进一步提高路基结构的稳定性，本实施例提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构1，进一步地，土工格室加筋轻质土层17采用湿密度为1200kg/m3‑
1300kg/m3的泡沫轻质二灰土填筑而成。同样地，土工格室加筋轻质土层17采用与上层泡沫轻质土层16的湿密度相同的泡沫轻质二灰土填筑，相比于传统的路基填料，不仅能够有效地减轻路基的自重，且其压缩性小，固结快，还能够大幅降低路基的内部应力，从而有效地避免路基沉降的问题，进一步使得路基的结构更为稳定。
[0036]
为了进一步提高路基的承载强度，本实施例提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构1，进一步地，土工格室加筋轻质土层17内设置有网状筋带结构；网状筋带结构呈多个筋带与多个锚固件铆接而形成的立体网格状结构。其中，筋带由高强度pet，即聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。锚固件外部包裹有防护塑料。通过设置网状筋带机构，即通过筋带和锚固件铆接形成网格状的三维立体结构，使得土工格室加筋轻质土层17的承载强度得以提升，从而提高路基整体的承载强度；且由于聚对苯二甲酸乙二醇酯具有较好的力学性能和化学性能，从而能够进一步提高路基整体的承载强度；此外，在锚固件外部包裹防护塑料能够有效地保护锚固件，避免锚固件发生腐蚀现象，从而延长网状筋带结构使用寿命的同时，还进一步保证了网状筋带结构的工作可靠性；具体地，参见附图2，单个土工格室单孔长为l，l为20cm
‑
25cm，单孔宽为b，b为10cm
‑
15cm，格室片厚度为2mm，单孔面积为100cm2‑
150cm2，土工格室需要在施工前进行张拉工艺，张拉的目的是给予其一个预应力，从而进一步提高土工格室对土体的加筋约束力。
[0037]
为了进一步增强路基的排水效果，本实施例提供的基于固废利用的轻质二灰土路基结构1，进一步地，轻质二灰土路基结构的两侧均设置有防水沟111；防水沟111内填充有碎石；具体地，防水沟111的宽度为15cm左右。通过在轻质二灰土路基结构的两侧均设置有防水沟111，能够有效地防止防渗土工布层11内汇集的路基水向下渗流，从而进一步增强了路基的排水效果。
[0038]
综上所述，本发明提供的一种基于固废利用的轻质二灰土路基结构，一方面能够将大宗固体废弃物应用于路基材料中，相比于传统的路基填料，无需破坏自然资源，更为绿色环保，且实现了资源的再利用的同时，还在较大程度上降低了路基的工程造价；另一方面，下层泡沫轻质土层、中间层泡沫轻质土层和上层泡沫轻质土层为三种不同密度的泡沫轻质土层分层浇筑而成，可根据工程实际对每层泡沫轻质土层的密度进行适应性改变，与全部采用轻质土进行浇筑的路基相比，其可控性更强；此外，在上层泡沫轻质土层内填筑土工格室加筋轻质土层，能够在保证路基承载强度的同时，还在一定程度上减少上覆土层的厚度，从而减少路基工程的工期和成本；更为重要的是，由于下层泡沫轻质土层、中间层泡沫轻质土层和上层泡沫轻质土层均由质轻且高强度的填料分层填筑而成，使其产生的附加应力所引起的地基沉降值得以减少，进一步提高了路基的承载强度。
[0039]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。