一种黑棉土防水路基结构的制作方法

2021-01-18 15:01:35|

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本实用新型属于路基建设领域，具体涉及一种黑棉土防水路基结构。

背景技术：

黑棉土为膨胀土的一种，除了印度德干高原分布较为广泛外，在非洲尼日利亚、埃赛俄比亚、东非大裂谷和坦桑尼亚等地也具有分布，其厚度一般0.5～5m，局部可达10m以上。它主要是火山堆积物或火成岩经风化、水蚀、搬运、堆积形成，有原生黑棉土和次生黑棉土之分。它是一种呈现黑色、灰黑色的具有胀缩性的粘性土，其土颗粒含有大量的强亲水矿物颗粒。由于它具有的吸水膨胀、失水收缩且反复作用，因此易导致地表开裂及地基土上的建构筑物、公路、铁路路基等的变形、开裂、破坏等。

目前，内马铁路穿越东非大裂谷分布的黑棉土区域的长度初步统计就有60km，穿越大裂谷区的铁路路基以填方路基通过。为了保证工程质量、设计简单、易于施工、又可以大幅度降低工程造价的铁路路基或填方路基的黑棉土地区施工技术具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型提供一种黑棉土防水路基结构，旨在提供一种施工方便、造价低且工程质量有较好保证的黑棉土路基结构。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种黑棉土防水路基结构，其包括黑棉土路基基底和防水组合层，所述黑棉土路基基底的横截面形状为上窄下宽的等腰梯形，所述防水组合层铺盖于所述黑棉土路基基底的顶面及左右两侧的边坡斜面上，所述防水组合层由内层防渗土工布、外层防渗土工布及夹设于所述内层防渗土工布和外层防渗土工布之间的非膨胀土层组成，所述黑棉土路基基底的左右两侧开挖有沟槽且所述沟槽内回填有用于压盖住所述黑棉土路基基底两侧边坡斜面上的所述防水组合层的黑棉土，所述黑棉土路基基底顶面上的所述防水组合层的上方铺设有垫层和级配碎石层且所述级配碎石层位于所述垫层上方。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述黑棉土路基基底两侧的边坡斜面上挖设有若干台阶，每层所述台阶沿所述黑棉土路基基底的纵向伸展。

采用上述进一步方案的有益效果是，便于施工时非膨胀土层更好的将内层防渗土工布压紧附着于黑棉土路基基底的边坡斜面上，台阶具有沿纵向的平面可以负载非膨胀土的重量，减小非膨胀土沿边坡斜面下滑的力，也减小了内层防渗土工布受沿边坡斜面的摩擦力作用，避免拉伤破裂，从而使防水组合层铺盖于黑棉土路基基底上的效果更好。

进一步，所述内层防渗土工布和所述外层防渗土工布的左右两侧边分别均延伸至所述沟槽内且所述内层防渗土工布与所述外层防渗土工布的同侧边在相应的所述沟槽的底壁处层叠搭接且搭接长度在25cm以上。

采用上述进一步方案的有益效果是，内外层防渗土工布侧边在沟槽底部层叠搭接，随后被沟槽内回填黑棉土压紧闭合，使非膨胀土层密闭于内外层防渗土工布之间形成具有多层防水效果的防水组合层，防水效果比现有技术中通常使用的单一的防渗土工布效果更佳。

进一步，所述黑棉土路基基底的边坡斜面与水平面之间的夹角为30至60度。

采用上述进一步方案的有益效果是，30至60度倾斜的边坡斜面可保证防水组合层在其上较好的附着。

进一步，夹设于所述内层防渗土工布和外层防渗土工布之间的所述非膨胀土层的平均厚度为15-30cm。

采用上述进一步方案的有益效果是，经试验非膨胀土层厚度在上述区间内较为合适，再厚则非膨胀土用量过大工程造价及施工工作量增大，再薄则不利于整个防水组合层在黑棉土基底上的铺盖贴紧效果导致防水效果降低。

进一步，所述垫层由石灰稳定土摊铺后碾压而成，所述垫层的厚度在20cm以上。

采用上述进一步方案的有益效果是，石灰稳定土垫层可防止碎石级配层直接作用于外层防渗土工布而使其破损，同时石灰稳定土垫层本身防水能力好，可增强路基的防水效果。

进一步，所述级配碎石层的加州承载比在12％以上且压实度在95％以上。

采用上述进一步方案的有益效果是，上述承载比及压实度可保证更上层的路面结构能够更好的得以施工，上层路面结构包括但不限于混凝土路面、沥青路面、枕木铁轨等。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)黑棉土路基基底两侧边坡及顶面均通过防水组合层铺盖防护，防水组合层具有内外两层防渗土工布和中间夹设有非膨胀土层，其多层防护能力使黑棉土路基基底与外界无水分交换，从而保证了黑棉土路基基底不会因吸水或失水而出现胀缩，工程质量稳定；

(2)黑棉土路基基底为原状土压实而成，不需要大面积的开挖和填筑，施工方便且效率高；基底两侧开挖出沟槽时挖出的黑棉土在基底铺设好防水组合层后回填，不作弃方处理也不需要向外转运，不需换填；

(3)该路基结构可分段连续施工也可多段同时施工，灵活性好。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种黑棉土防水路基结构的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1.黑棉土路基基底；2.内层防渗土工布；3.外层防渗土工布；4.非膨胀土层；5.沟槽；6.垫层；7.级配碎石层；8.台阶。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，若用到“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位的术语，其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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型提供一种一种黑棉土防水路基结构，其包括黑棉土路基基底1和防水组合层，所述黑棉土路基基底1的横截面形状为上窄下宽的等腰梯形，所述防水组合层铺盖于所述黑棉土路基基底1的顶面及左右两侧的边坡斜面上，所述防水组合层由内层防渗土工布2、外层防渗土工布3及夹设于所述内层防渗土工布2和外层防渗土工布3之间的非膨胀土层4组成，所述黑棉土路基基底1的左右两侧开挖有沟槽5且所述沟槽5内回填有用于压盖住所述黑棉土路基基底1两侧边坡斜面上的所述防水组合层的黑棉土，所述黑棉土路基基底1顶面上的所述防水组合层的上方铺设有垫层6和级配碎石层7且所述级配碎石层7位于所述垫层6上方。

需要说明的是，上述的黑棉土防水路基结构可以在纵向上逐段连续施工，也可以多段同时施工，不论是哪种施工方式，相邻的两段路基上的防水组合层要在纵向上进行搭接且搭接长度在25cm以上；上述的沟槽的深度在150-260cm之间。

在本实用新型的一个实施例中，所述黑棉土路基基底1两侧的边坡斜面上挖设有若干台阶8，每层所述台阶8沿所述黑棉土路基基底1的纵向伸展。

需要说明的是，上述若干台阶可以是常见的连续多个台阶(同常见的楼梯结构)，也可以是不连续的间隔开的多个台阶，具体如图1所示。

在本实用新型的一个实施例中，所述内层防渗土工布2和所述外层防渗土工布3的左右两侧边分别均延伸至所述沟槽5内且所述内层防渗土工布2与所述外层防渗土工布3的同侧边在相应的所述沟槽5的底壁处层叠搭接且搭接长度在25cm以上。

在本实用新型的一个实施例中，内外层防渗土工布的选用标准为：厚度2mm以上，断裂强度在16.8kn/m以上,断裂伸长率为45-85％，加州承载比顶破强力在2.5kn以上。为了更好的防止撕裂，施工时内外层防渗土工布不要刚好张紧于黑棉土两边坡斜面和顶面，而是在两边坡斜面及顶面均预留有一些褶皱状余量。

在本实用新型的一个实施例中，所述黑棉土路基基底1的边坡斜面与水平面之间的夹角为30至60度。

需要说明的是，上述夹角优选在30-45度之间，此时防水组合层与边坡斜面间沿斜面的作用力较小，防撕裂效果好。

在本实用新型的一个实施例中，夹设于所述内层防渗土工布2和外层防渗土工布3之间的所述非膨胀土层4的平均厚度为15-30cm。

需要说明的是，非膨胀土层使用的土可以是三合土、石灰稳定土或添加了改性组份后黑棉土，对其要求是吸水或失水后胀缩率小。

在本实用新型的一个实施例中，所述垫层6由石灰稳定土摊铺后碾压而成，所述垫层6的厚度在20cm以上。

需要说明的是，除了使用石灰稳定土作垫层外，还可以使用三合土、细砂、塑料路基板或钢板等。

进一步，所述级配碎石层7的加州承载比在12％以上且压实度在95％以上。