一种膨胀土场坪路堤填筑结构的制作方法

本实用新型涉及铁路路基工程领域，更具体涉及一种膨胀土场坪路堤填筑结构。

背景技术：

工程界将膨胀土视为特殊性土，其特性主要包括：胀缩性、裂隙性、超固结性，而这三种特性也决定了其极差的工程性质。

我国是膨胀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，膨胀土最为发育，分布最为普遍。膨胀土分布广泛区域，无优质路基填料可取，不可避免利用膨胀土填料。膨胀土区域建造场坪构筑物时，一般会采用路基形式。由于膨胀土的区域性分布，不可避免地要使用部分膨胀性较弱的填料来进行路基填筑施工，若路基全部直接采用膨胀土填料施工则很容易发生上述病害，所以目前采用膨胀土填筑路基多将其进行化学改良后填筑，改良剂的选择多为石灰或水泥，按照室内试验配合比确定改良剂的掺量进行试验段填筑，试验合格后推广全线使用，但改良土填筑存在施工工艺复杂、合格填料产量低不便于连续填筑、施工质量不易控制的困难，因此场坪路堤设计必须采用特殊的结构形式，从而达到既消除膨胀土填筑的不利特性，保证路基安全又能简化路基施工工艺，提高经济效益。

一种建筑垃圾改良膨胀土路基结构(cn108951332b)提出了一种改良膨胀土路基结构，包括路基面层和位于路基面层下方的膨胀土填筑层，膨胀土填筑层四周设置建筑垃圾改良土填筑层，由于建筑垃圾含有较多粗骨料、多为透水性结构，在表水入渗的条件下会影响膨胀土填筑层稳定性，加之膨胀土填筑层、建筑垃圾改良土填筑层之间存在倾角较陡的斜面，不同材料之间的界面稳定性也较难控制，制约了其工程应用。一种层状膨胀土边坡防护结构(cn206873464u)提出了一种膨胀土边坡防护结构，在边坡工程表面设置三层防护层结构，每层防护层结构均由防护石子层、石子防护网和膨胀土层构成，存在于各防护层之间的多个界面之间的稳定性，成为制约其工程应用的关键。

本实用新型提供的一种膨胀土场坪路堤填筑结构，不仅可以使得采用膨胀土填筑的场坪路堤施工后满足质量要求，还可大大减少膨胀土改良处理费用，达到技术合理、费用经济的目的，且路堤填高越大，则越能体现出该结构的经济性。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种膨胀土场坪路堤填筑结构。本实用新型适用于膨胀土地区填高大于3m以上的路堤填筑地段，且路堤填高越大，则越能体现出该路基结构的经济性。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种膨胀土场坪路堤填筑结构，包括膨胀土填筑主体，还包括底部稳定层、边坡稳定层和上部稳定层，底部稳定层、边坡稳定层和上部稳定层分别设置在膨胀土填筑主体的底部、侧部和顶部，

底部稳定层的顶面呈斜坡状，底部稳定层的顶面和膨胀土填筑主体的底面之间设置有底部隔排水层，

膨胀土填筑主体的顶面呈斜坡状，膨胀土填筑主体的顶面和上部稳定层底面之间设置有上部隔排水层，

膨胀土填筑主体内设置有边坡中部渗排水垫层，边坡中部渗排水垫层呈设定斜率设置。

如上所述的底部隔排水层和上部隔排水层为隔水砂垫层，隔水砂垫层延伸至边坡稳定层外部，隔水砂垫层包括隔水膜和砂垫层，砂垫层设置在隔水膜上。

如上所述的砂垫层厚度为8～20cm，砂垫层的粒径范围为0.1mm～4mm。

如上所述的边坡中部渗排水垫层包括多个渗排水带，渗排水带延伸至边坡稳定层外部。

如上所述的边坡中部渗排水垫层分布在膨胀土填筑主体的不同高度，相邻高度的边坡中部渗排水垫层的渗排水带错开分布。

如上所述的渗排水带包括自上至下依次叠放的透水层、间隙孔排水件和隔水层。

如上所述的透水层为土工布，间隙孔排水件为立体丝网状，隔水层为复合土工膜或hpde膜或pe膜或pvc膜。

一种膨胀土场坪路堤填筑结构，还包括复合加筋，复合加筋水平设置且两侧分别延伸至边坡稳定层和膨胀土填筑主体内。

如上所述的膨胀土填筑主体的坡底处设置有护坡脚结构，边坡稳定层上设置有护坡面结构，上部稳定层设置有护坡顶结构，护坡脚结构上设置有延伸至底部隔排水层的护坡脚结构泄水孔，护坡脚结构附近设置地表排水系统，

护坡脚结构为脚墙或者挡墙；护坡面结构为拱形截水骨架护坡或者排水槽护坡；护坡顶结构为植被层或者浆砌片石护面或者混凝土护面。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

(1)本实用新型应用于膨胀土地区场坪路堤填筑工程，相比于常规的膨胀土地区缺乏优质填料情况下全部采用改良土来填筑路堤的设计形式，采用所述的场坪路堤结构形式填筑路堤可大大减少改良土的数量、改良剂材料成本、施工工序及施工时间，从而降低了工程费用，提高了经济效益。

(2)本实用新型的边坡部位进行了防排水及隔水处理，有效避免通常膨胀土路基可能产生的边坡溜塌、提高其抗冲蚀能力。采取隔水处理后，路堤内部膨胀土与外界环境隔开，隔绝了大气中的水分对膨胀土的影响，使其含水率基本保持稳定，保证了膨胀土的强度和稳定，满足了路基的安全质量要求。

(3)相比较于全部采用改良土填筑结构形式，由于改良土填筑施工工序复杂、工效慢，不利于大规模施工连续填筑，采用所述结构形式填筑路堤能够大大减少改良土使用量，满足了大规模施工连续填筑要求。

(4)如果路基填筑采用石灰改良路拌法施工时，可将膨胀土洒上石灰摊铺在路基填筑面上，将其作为临时晾晒场地使用，待膨胀土含水率降低至合适范围后进行路拌法施工，在一定程度上可解决大规模连续填筑时膨胀土缺乏晾晒场地的问题，保证了施工的连续性。

(5)在膨胀土填筑范围纵向每间隔一定高度埋设底部隔排水层、边坡中部渗排水垫层、上部隔排水层构成的隔排水系统，可有效保持路基内部填料含水率稳定。隔排水系统能在满足隔断功能、保土功能及防顶破性能的同时，在较大法向应力(如列车或填土荷载、施工碾压等)作用下依然能较好保持防排水性能，快速将渗水排出基床或路基填筑体外，确保路基的长期稳定。采取该措施可有效防止路基边坡开裂、溜塌。

我国膨胀土分布广泛，本实用新型提供的一种膨胀土场坪路堤填筑结构，不仅可以使得膨胀土地区场坪路堤填筑施工后质量满足要求，而且可大大减少改良费用、简化施工工艺流程，便于大规模施工连续填筑，达到技术合理、费用经济的目的，具有广阔的推广应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的侧视结构示意图。

图2为边坡中部渗排水垫层俯视排列示意图(虚线为下层的边坡中部渗排水垫层)。

图3.1为护坡面结构为拱形截水骨架护坡的示意图。

图3.2为护坡面结构为排水槽的示意图。

图4为底部隔排水层和上部隔排水层的其中一种实施例的结构示意图。

图5为边坡中部渗排水垫层的结构示意图。

1—稳定填料区，1.1—底部稳定层，1.2—边坡稳定层，1.3—上部稳定层；2—膨胀土填筑主体；3—隔排水系统，3.1—底部隔排水层，3.2—边坡中部渗排水垫层，3.3—上部隔排水层，3.1.1—隔水膜，3.1.2—砂垫层，3.2.1—透水层，3.2.2—间隙孔排水件，3.2.3—隔水层；4—复合加筋；5—边坡防护结构，5.1—护坡脚结构，5.2—护坡面结构，5.3—护坡顶结构，5.4—护坡脚结构泄水孔；6—地表排水系统。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种膨胀土场坪路堤填筑结构，包括稳定填料区1、膨胀土填筑主体2、隔排水系统3、复合加筋4、边坡防护结构5、和地表排水系统6。

稳定填料区1，采用水稳定性好、并具有良好隔水性能的填料。

稳定填料区1，包括底部稳定层1.1、边坡稳定层1.2和上部稳定层1.3，底部稳定层1.1、边坡稳定层1.2和上部稳定层1.3分别设置在膨胀土填筑主体2的底部、侧部和顶部，用于将膨胀土填料免受外界环境、表水入渗、毛细水上升的影响，从而保证膨胀土填筑主体2稳定性。避免膨胀土填筑主体2膨胀土填料受到外界环境的影响，保持其含水率的基本稳定，防止其产生胀缩变形，进而保证了场坪路堤质量，同时最大幅度增加膨胀土的综合利用量，提高了施工效率和经济效益。

底部稳定层1.1，设置于膨胀土填筑主体2的底部，用于隔离地基的毛细水，避免毛细水上升至膨胀土填筑主体2引起膨胀土胀缩变形、降低承载力。所述的底部稳定层1.1厚度一般不小于0.3m，多采用0.5～0.6m，地基底部清除表层植被层并碾压密实后填筑底部稳定层1.1，填筑过程中底部稳定层1.1的顶面逐步形成斜坡，斜坡坡率一般为2～4％，斜坡坡率在极限条件下不应小于1％，底部稳定层1.1的顶面朝向边坡一侧向下倾斜。

边坡稳定层1.2，设置于膨胀土填筑主体2的侧部的边坡区域，用于隔离边坡上部的地表水深入膨胀土填筑主体2，从而避免由于吸水、失水引起的膨胀土胀缩变形、边坡变形、边坡失稳。所述的边坡稳定层1.2，在水平方向的向膨胀土填筑主体2延伸的宽度不小于大气影响带的深度，一般为3～5m，不应小于2m。边坡稳定层1.2应与膨胀土填筑主体2同层填筑，在填筑过程中形成的顶面向边坡外缘设置斜率为2～4％的排水坡度。

上部稳定层1.3，设置于膨胀土填筑主体2的上部场坪表面，用于隔离场坪上部的地表水深入膨胀土填筑主体2，从而避免由于吸水、失水引起的膨胀土胀缩变形、地基承载力降低。所述的上部稳定层1.3，厚度一般不小于0.6m，多采用0.6～1.0m，上部稳定层1.3的底面向边坡外缘设置斜率为2～4％的排水坡度，上部稳定层1.3的顶面斜率根据场坪要求设置，并在填筑过程中逐渐过渡。

稳定填料区1包括底部稳定层1.1、边坡稳定层1.2和上部稳定层1.3，一般均可采用非膨胀性黏性土，也可采用改良膨胀土填筑，也可采用级配碎石掺水泥填筑；当采用改良膨胀土填筑时，改良膨胀土的粒径总体来说应控制在15mm以内，粒径大于15mm的比例应小于20％、且最大粒径应小于50mm，改良膨胀土中可采用弱膨胀土掺石灰、或掺水泥改良，又或者中膨胀土掺石灰、或掺水泥改良，对于弱膨胀土掺入比例一般不低于3％，对于中膨胀土掺入比例一般不低于3.5％，当采用强膨胀土掺入时应专门研究改良的适用性和掺入比例。

膨胀土填筑主体2，可采用弱膨胀土填筑，也可采用中膨胀土直接填筑，在填筑过程中应采用最佳含水率条件下开展填筑，弱中膨胀土的最佳含水率一般为15～20％，当采用强膨胀土填筑时、应开展专门的水稳定性和边坡稳定坡率研究确定。

隔排水系统3，可保证膨胀土填筑主体2免受表水入渗、毛细水上升影响，起到隔离作用，还可将膨胀土填筑主体2内部少量的渗水进行有效疏排，结合隔水封闭功能和进一步有效疏排功能，综合保证膨胀土填筑主体2内的膨胀土免受外界环境影响，从而保证整个膨胀土场坪路堤填筑结构的安全稳定。

隔排水系统3包括底部隔排水层3.1、边坡中部渗排水垫层3.2、和上部隔排水层3.3。

底部隔排水层3.1，设置于底部稳定层1.1的顶面，底部稳定层1.1的顶面呈斜坡状，底部隔排水层3.1位于底部稳定层1.1的顶面和膨胀土填筑主体2的底面之间，全表面铺设。所述的底部隔排水层3.1，可以进一步避免毛细水对膨胀土填筑主体2的影响，还可将膨胀土填筑主体2内部的少量滞水沿着排水坡度排至边坡外部。

边坡中部渗排水垫层3.2，设置于边坡稳定层1.2内部及膨胀土填筑主体2一定范围，边坡中部渗排水垫层3.2呈设定斜率设置，在膨胀土场坪路堤填筑过程中，条带状铺设。所述的边坡中部渗排水垫层3.2，可以将膨胀土填筑主体2内部的少量滞水沿着排水坡度排至边坡外部。

上部隔排水层3.3，设置于上部稳定层1.3的下表面，位于膨胀土填筑主体2的顶面和上部稳定层1.3底面之间，全表面铺设，膨胀土填筑主体2的顶面呈斜坡状。上部隔排水层3.3，可以进一步避免表水入渗对膨胀土填筑主体2的影响，还可将上部稳定层1.3的少量渗水沿着排水坡度排至边坡外部。

边坡中部渗排水垫层3.2呈设定斜率设置，边坡中部渗排水垫层3.2包括多个渗排水带，渗排水带延伸至边坡稳定层1.2外部，边坡中部渗排水垫层3.2分布在膨胀土填筑主体2的不同高度，相邻高度的边坡中部渗排水垫层3.2的渗排水带错开分布，或者呈菱形交叉分布。渗排水带包括自上至下依次叠放的透水层3.2.1、间隙孔排水件3.2.2和隔水层3.2.3。

透水层3.2.1一般为具有反滤功能的土工布材料；间隙孔排水件3.2.2可采用立体丝网状或方便面状带有间隙的高分子聚合物材料，具体可以采用方便面状、或丝瓜瓤状的立体网状多孔隙结构，一般采用合成树脂为原料，在高温融化后采用喷丝工艺形成立体网状多孔隙结构；隔水层3.2.3应具有良好隔水性能、一定的强度和延展性，可采用复合土工膜、hpde膜、pe膜或pvc膜等材料。

底部隔排水层3.1和上部隔排水层3.3均包括多个隔水砂垫层，隔水砂垫层延伸至边坡稳定层1.2外部，隔水砂垫层包括隔水膜3.1.1和砂垫层3.1.2，砂垫层3.1.2设置在隔水膜3.1.1上。

隔水膜3.1.1应具有良好隔水性能、一定的强度和延展性，抗拉强度一般不小于10kpa/m，一般可采用复合土工膜、hpde膜、pe膜、pvc膜等材料；砂垫层3.1.2厚度一般为8～20cm，最优的选择一般为10cm，应采用洁净整洁的中粗砂，不应含有植物根系，粒径小于0.1mm的粒径含量不应超过3％，粒径范围一般在0.1mm～4mm。

底部隔排水层3.1和上部隔排水层3.3，也可采用边坡中部渗排水垫层3.2相同的材质，此时应全断面铺设。

复合加筋4水平设置且两侧分别延伸至边坡稳定层1.2和膨胀土填筑主体2内，为了保证稳定填料区1、膨胀土填筑主体2之间的界面稳定性，复合加筋4自边坡稳定层1.2至膨胀土填筑主体2的宽度一般为4m，在稳定填料区1、膨胀土填筑主体2设置宽度均为2m。

边坡防护结构5，包括护坡脚结构5.1、护坡面结构5.2、护坡顶结构5.3和护坡脚结构泄水孔5.4。

边坡稳定层1.2的坡底处设置有护坡脚结构5.1，边坡稳定层1.2上设置有护坡面结构5.2，上部稳定层1.3设置有护坡顶结构5.3，护坡脚结构5.1上设置有延伸至底部隔排水层3.1的护坡脚结构泄水孔5.4，护坡脚结构5.1附近设置地表排水系统6。

护坡脚结构5.1，可采用脚墙、挡墙等形式，其作用是稳固坡脚并避免坡脚免受表水浸泡；护坡脚结构5.1上设置有护坡脚结构泄水孔5.4。

护坡脚结构泄水孔5.4，用于排除底部隔排水层3.1疏排的地下水；所述的护坡脚结构泄水孔5.4，一般采用直径10cm的硬质pvc管，间距一般为1m设置。

护坡面结构5.2，用于保证边坡表层免受雨水冲刷影响，可采用拱形截水骨架护坡(如图3.1和图3.2所示)，也可采用排水槽护坡(如图4所示)。

护坡顶结构5.3，用于保证场坪顶面免受降雨冲刷和表水流动冲刷影响，可采用绿色植物层防护，也可结合场坪功能分区和建筑物、构筑物设置等因素，采用浆砌片石护面或混凝土护面。

地表排水系统6，设置于坡脚处2m处，用于疏排地表水，避免坡脚积水浸泡、软化边坡坡脚。

一种膨胀土场坪路堤填筑结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、填料方案确定；结合施工地区具体情况，选择经济合理的稳定填料区1的填料，并确定边坡稳定层1.2的宽度和底部稳定层1.1、上部稳定层1.3的厚度。当采用弱膨胀土或中膨胀土掺杂石灰或水泥作为改良膨胀土进行膨胀土填筑主体2填筑时，要避免采用强膨胀土进行改良，改良膨胀土的强度、胀缩性及水稳性需满足设定需求。

步骤2、填筑前准备；进行地基承载力检测，地基承载力满足设定要求时，则清除表层植被、碾压整平场地；地基承载力不满足设定要求时，则对地基进行加固直至满足设定要求，清除表层植被、碾压整平场地。

步骤3、对底部稳定层1.1进行分层填筑施工，逐层碾压密实，底部稳定层1.1的顶面为斜坡状；

底部稳定层1.1填筑施工。地基底部清除表层植被层并碾压密实后填筑底部稳定层1.1，填筑过程中填筑顶面逐步形成斜坡，斜坡坡率一般为2～4％，斜坡坡率在极限条件下不应小于1％，坡率较低部位倾向边坡外缘方向，应保证填筑底部稳定层1.1顶面光滑平整。

分层填筑填筑膨胀土填筑主体2和边坡稳定层1.2时，膨胀土填筑主体2和边坡稳定层1.2的含水率应控制在(最优含水率+3％)～(最优含水率-2％)，最佳含水率一般为15～20％左右，每层的压实厚度不大于30cm，碾压遍数以碾压后路堤压实系数满足要求、压实面不出现裂纹且不造成台班浪费为控制标准。

步骤4、在底部稳定层1.1的顶面铺设底部隔排水层3.1；底部稳定层1.1填筑完成后，在其顶面全断面铺设底部隔排水层3.1，当需要搭接时，应采用底部隔排水层3.1的下游侧在底部、上游侧在上部的搭接方式，搭接宽度不小于20cm。

步骤5、逐层填筑膨胀土填筑主体2和边坡稳定层1.2，在设定高度，在膨胀土填筑主体2和边坡稳定层1.2之间铺设复合加筋4，并通过平地机进行整平或压路机碾压平整，膨胀土填筑主体2顶面为斜坡状；

在膨胀土填筑主体2和边坡稳定层1.2的分界面位置通常铺设宽度4m左右的复合加筋4，然后按照预先设定的边坡稳定层1.2宽度分别摊铺边坡稳定层1.2的填料、膨胀土填筑主体2的填料，然后同时开展平地机初步整平、压路机碾压施工作业，碾压成型并经压实度检测合格后，再开始铺设上一层的膨胀土填筑主体2、边坡稳定层1.2和复合加筋4；

步骤6、在逐层填筑膨胀土填筑主体2和边坡稳定层1.2过程中，每间隔设定高度铺设边坡中部渗排水垫层3.2，边坡中部渗排水垫层3.2与复合加筋4错开铺设高度；

过程中每铺设1.2～2.4m厚度的膨胀土填筑主体2和边坡稳定层1.2，铺设一层边坡中部渗排水垫层3.2，边坡中部渗排水垫层3.2铺设应在上层的膨胀土填筑主体2和边坡稳定层1.2的填料摊铺前铺设，避免铺设后长时间曝露在空气中老化、受损。

步骤7、在膨胀土填筑主体2顶面铺设上部隔排水层3.3；分层填筑上部稳定层1.3；

膨胀土填筑主体2的顶面碾压平整后，全断面铺设上部隔排水层3.3，若上部隔排水层3.3需要搭接时，应采用下游侧在底部、上游侧在上部的搭接方式，搭接宽度不小于20cm；分层填筑上部稳定层1.3，上部稳定层1.3的顶面斜率根据场坪要求设置，并在填筑过程中逐渐过渡。

步骤8、附属结构施工；场坪路堤填筑完成后，一般按照护坡脚结构5.1、护坡面结构5.2、护坡顶结构5.3、地表排水系统6的先后顺序完成各部分的施工，施工过程中应保证：护坡脚结构泄水孔5.4应设置于底部隔排水层3.1的靠近边坡一侧，以保证排水通畅；边坡中部渗排水垫层3.2的端头应位于护坡面结构5.2中，以保证排水通畅。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

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