一种防治冻胀的地基隔水层结构及铺设方法与流程

1.本发明涉及岩土工程技术领域，更具体的说是涉及一种防治冻胀的地基隔水层结构及铺设方法。


背景技术：

2.国内季节性冻土区道路面临冻胀问题，其中由于地下水位变化和地基中自由水迁移造成路基含水量变大是冻胀发生的前提。因此如何减小路基中含水量成为处理冻胀问题关键技术之一。现有一般采用隔水层技术处理，隔水层采用的挡水结构填料层面由于反复流水应力作用会发生变形，长期作用下隔水性能下降，加速结构破坏，最终失去隔水作用。此外现有的隔水土工膜在施工过程中易出现破损，造成隔水效果大幅降低。受恶劣气候环境影响传统隔水结构产生劣化，使得隔水效果部分失效甚至完全失效。由于隔水层填埋深较深，其上构筑物众多进行返修与重新铺设的难度很大、可能性较低，造成经济损失与工程危害极大。
3.因此，如何提供一种防止冻胀的地基隔水层结构是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.为此，本发明的一个目的在于提出一种防治冻胀的地基隔水层结构，解决现有技术常规处置方法存在受反复作用后变形大、受环境影响易劣化造成防水性能下降的问题。
5.本发明提供了一种防治冻胀的地基隔水层结构，设置于垫层和路基之间，由下至上依次设置有：
6.下底面耐水回填层，所述下底面耐水回填层为砂砾与橡胶颗粒混合形成；
7.高分子树脂吸水层，所述高分子树脂吸水层用于吸收阻隔来自所述下底面耐水回填层以下的水流；
8.防水层，所述防水层平铺于所述高分子树脂吸水层顶部，用于阻断来自其下部的水流；以及
9.上底面耐水回填层，所述上底面耐水回填层为砂砾与橡胶颗粒混合形成。
10.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种防治冻胀的地基隔水层结构，通过耐水回填层和高分子树脂吸水层协调配合，有效提高隔水结构抵抗破坏能力并增强隔水性能，减小冻胀的发生，保护道路安全。
11.进一步地，所述下底面耐水回填层和所述上底面耐水回填层采用的砂砾与橡胶颗粒的粒径均小于等于5mm，所述下底面耐水回填层和所述上底面耐水回填层厚度均大于100mm。
12.进一步地，所述高分子树脂吸水层包括土工格室和高分子树脂材料，所述土工格室为多个连续分隔敞开的格室，每一个格室内部填满所述高分子树脂材料。
13.进一步地，所述高分子树脂材料粒径为80
‑
120目，所述土工格室顶部向上凸出压
实一层高分子树脂材料层。
14.进一步地，所述防水层为聚乙烯土工膜，所述聚乙烯土工膜无断裂、无折痕褶皱地平铺于所述高分子树脂材料层顶部，且由所述上底面耐水回填层压实。
15.本发明另一个目的提供了一种防治冻胀的地基隔水层结构的铺设方法，包括以下步骤：
16.s1、检查砂砾和橡胶颗粒，检查合格的砂砾和橡胶颗粒均匀搅拌；
17.s2、在垫层上铺设下底面耐水回填层；
18.s3、在下底面耐水回填层顶部铺设高分子树脂吸水层；
19.s4、将防水层平整地铺开在高分子树脂吸水层表面，并在相邻的防水材料连接处进行搭接处理，留有足够的搭接长度，在铺设过程中注意防水材料铺开情况并严格控制铺设质量，防止放置防水材料铺开后出现气泡、断裂、褶皱、折痕；
20.s5、防水层铺设后，在防水层顶部铺设上底面耐水回填层，将厚度一致的上底面耐水回填材料进行表面平整处理和振捣压密处理；要求整平压密后的上底面耐水回填层表面平整、内部致密无空腔；
21.s6、在上底面耐水回填层铺设检验完成后，进行路基施工。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
23.图1附图为本发明提供的一种防治冻胀的地基隔水层结构的结构示意图；
24.图2示出了高分子树脂吸水层的结构示意图；
25.图中：1
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垫层，2
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下底面耐水回填层，21
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砂砾，22
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橡胶颗粒，3
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高分子树脂吸水层，31
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土工格室，32
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高分子树脂材料，4
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防水层，5
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上底面耐水回填层，6
‑
路基。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等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。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.由于现有的隔水层隔水能力因为结构变形，容易损坏，导致隔水能力降低，而隔水土工膜施工容易破损，也容易降低隔水能力，因此本发明实施例公开了一种防治冻胀的地基隔水层结构，参见附图1，隔水结构设置于垫层1和路基6之间，由下至上依次设置有：下底面耐水回填层2，所述下底面耐水回填层2为砂砾21与橡胶颗粒22混合形成；高分子树脂吸水层3，所述高分子树脂吸水层3用于吸收阻隔来自所述下底面耐水回填层2以下的水流；防水层4，所述防水层4平铺于所述高分子树脂吸水层3顶部，用于阻断来自其下部的水流；以及上底面耐水回填层5，所述上底面耐水回填层5为砂砾21与橡胶颗粒22混合形成。
30.有利的是，所述上底面耐水回填层选用材料要求与下底耐水回填层相同。所述下底面耐水回填层2和所述上底面耐水回填层5采用的砂砾21与橡胶颗粒22的粒径均小于等于5mm；所述下底面耐水回填层为级配良好、密集配的天然砂砾与橡胶颗粒混合层，砂砾中不得含有大粒径有棱角尖锐石子，含泥量不得大于5％，其中要求砂粒与橡胶颗粒经过搅拌均匀，铺设振捣密实后下底面耐水回填层厚度至少要达100mm，表面无凸起、下凹、不平整之处。
31.参见附图2，所述高分子树脂吸水层3包括土工格室31和高分子树脂材料32，所述土工格室31为多个连续分隔敞开的格室，每一个格室内部填满所述高分子树脂材料32。其中，所述高分子树脂材料32粒径为80
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120目，所述土工格室31顶部向上凸出压实一层高分子树脂材料层。高分子吸水树脂颗粒厚度为50mm；土工格室采用聚乙烯土工格室，可在每一个所述格室内放置带孔隔板。
32.有利的是，所述防水层4为聚乙烯土工膜，所述聚乙烯土工膜无断裂、无折痕褶皱地平铺于所述高分子树脂材料层顶部，且由所述上底面耐水回填层5压实层紧密铺压于防水层上。
33.本发明针对季节性冻土地区的防治冻胀，解决了常规方法存在的一系列问题：1.单方面利用防水材料挡水，反复流水应力作用会发生变形大、受环境影响易劣化造成防水性能下降问题。2.隔水土工膜出现破损后，造成隔水效果大幅降低甚至完全失效，不能达到较长使用寿命、性能稳定基本要求。
34.本发明提供的方案具有如下优势特点：
35.1、隔水能力显著，利用吸、挡结合。本发明利用吸水树脂的强吸水性配合防水层结合，实现显著隔水能力，防止地下水向上迁移渗入路基。
36.2、使用寿命长、性能稳定，可自行修复破损。本发明利用吸水树脂吸水膨胀的特性，改变了常规隔水结构在防水材料出现破损后隔水效果大幅降低的弊端，实现吸水树脂吸水膨胀填充在防水材料出现的破损进行自行修复，保持稳定隔水效果，实现较长的使用寿命。
37.3、整体性能优异，各部分相互协调配合。本发明创造性运用上、下底面耐水回填层，既避免了常规隔水结构中的防水材料与地基和基础直接接触后容易造成防水材料破坏失效的弊端又具有动态调节功能消除吸水树脂的过量膨胀，表现出良好的整体性能。
38.本发明针对上述防治冻胀的地基隔水层结构的铺设方法，包括以下步骤：
39.s1、检查砂砾和橡胶颗粒，检查合格的砂砾和橡胶颗粒均匀搅拌；
40.s2、在垫层上铺设下底面耐水回填层；
41.s3、在下底面耐水回填层顶部铺设高分子树脂吸水层；
42.s4、将防水层平整地铺开在高分子树脂吸水层表面，并在相邻的防水材料连接处进行搭接处理，留有足够的搭接长度，在铺设过程中注意防水材料铺开情况并严格控制铺设质量，防止放置防水材料铺开后出现气泡、断裂、褶皱、折痕；
43.s5、防水层铺设后，在防水层顶部铺设上底面耐水回填层，将厚度一致的上底面耐水回填材料进行表面平整处理和振捣压密处理；要求整平压密后的上底面耐水回填层表面平整、内部致密无空腔；
44.s6、在上底面耐水回填层铺设检验完成后，进行路基施工。
45.具体而言：
46.s1中准备上、下底面耐水回填层回填材料
47.检验材料：检查砂砾，检查所用砂砾的含泥量、粒径、级配、砂砾光滑度，要求所用天然砂砾中含泥量不得大于5％、砂砾粒径在5mm以下、级配良好、无尖锐石子。检查橡胶颗粒，检查所用砂砾的粒径，要求所用橡胶颗粒粒径在5mm以下。
48.称量取料：按规定配比称量砂砾与橡胶颗粒，要求砂砾与橡胶颗粒按3:1比例进行取料。
49.均匀搅拌：将按规定配比称量出来的砂砾与橡胶颗粒放置在一起并对其进行搅拌，要求在充分搅拌后，砂砾与橡胶颗粒得到充分混合。
50.检查施工质量：检查回填材料的拌合质量，要求回填材料中的砂砾与橡胶颗粒混合均匀。
51.s2中制作下底面耐水回填层
52.测道路垫层平整度：在已经整平压实的道路垫层上，检测道路垫层的平整度；要求道路垫层在施工区域范围内的平整度基本一致。若检测结果不符合道路垫层平整度要求，须要对不平整区域进行再次整平直至检验结果符合要求。
53.回填材料铺设：将已经拌匀的砂砾与橡胶颗粒运送并铺设在已经整平压实的道路垫层上，要求回填材料均匀铺设后厚度基本一致。
54.回填材料整平振捣压实：将厚度基本一致的回填材料进行表面平整处理和振捣压密处理，要求整平压密后的下底面耐水回填层表面平整、内部致密无空腔。
55.检查施工质量：在下底面耐水回填层上随机取样，测其表面平整度、内部密实程度、厚度，检查结果是否符合回填层表面平整、致密无空腔、厚度达到100mm要求。
56.s3中制作高分子树脂吸水层
57.土工格室质量检验：检查所用聚乙烯土工格室质量，要求聚乙烯土工格室质量符合相关规范。
58.土工格室铺设：将聚乙烯土工格室放置在下底面耐水回填层上，并将土工格室拉伸打开，要求土工格室在下底面耐水回填层上水平放置、完全拉伸打开。
59.高分子树脂颗粒填充、振捣、整平：将粒径在80
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120目的高分子树脂颗粒分三次填充在开启的格室，每次填充后用振捣器振捣带孔隔板，填充完毕后对高分子树脂颗粒表面进行平整处理；要求进行最后一次填充时应注意铺设的高分子树脂颗粒应高于格室，最终高分子树脂颗粒充分填充、均匀分布于格室内，高分子树脂颗粒表面基本平整。
60.检查施工质量：在高分子树脂吸水层上随机取样，测其表面平整度、内部密实程度、厚度，检查结果是否符合回填层表面平整、致密无空腔、厚度达到50mm要求。
61.s4中制作防水层
62.施工准备检查：在进场铺设防水层前，对施工人员装备、工具进行检查，要求施工人员不携带有尖锐物品，施工人员装备、工具尖锐处已经经过钝化处理。
63.土工膜质量检验：检查所用聚乙烯土工膜质量，要求聚乙烯土工膜质量符合相关规范。
64.土工膜铺设：将聚乙烯土工膜平整地铺开在高分子树脂吸水层表面，并在两张土工膜连接处应进行搭接处理，要求在铺设过程中注意土工膜铺开情况并严格控制铺设质量，防止放置土工膜铺开后出现气泡、断裂、褶皱、折痕等情况，在两张土工膜连接处有足够的搭接长度。
65.检查施工质量：检测防水层铺设质量，测定聚乙烯土工膜密封性能、搭接长度，要求铺设后的土工膜无破损，无气泡、断裂、褶皱、折痕情况，搭接长度满足规范要求。
66.s5制作上底面耐水回填层
67.回填材料铺设：将已经拌匀的砂砾与橡胶颗粒运送并铺设在防水层上，要求回填材料均匀铺设后厚度基本一致。
68.回填材料整平振捣压实：将厚度基本一致的回填材料进行表面平整处理和振捣压密处理。要求整平压密后的下底面耐水回填层表面平整、内部致密无空腔。
69.检查施工质量：在下底面耐水回填层上随机取样，测其表面平整度、内部密实程度、厚度，检查结果是否符合回填层表面平整、致密无空腔、厚度达到100mm要求。
70.在上底面耐水回填层铺设检验完成后，即整个地基隔水层施工完成后，可进行路基施工。
71.本发明未涉及部分均与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
72.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
73.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。