[發(fā)明專利]一種防止寒區(qū)道路翻漿的新型路基結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010272125.1
• 申請日: 2010-09-01
• 公開（公告）號: CN101956356A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴遠(yuǎn)明;董元宏;張世民
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
• 主分類號: E01C3/06
• 分類號: E01C3/06
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種寒冷地區(qū)道路的路基結(jié)構(gòu)形式，它可有效地降低寒冷地區(qū)道路路基的含水量，防止道路發(fā)生翻漿病害，保障寒區(qū)道路的高質(zhì)量運(yùn)營。

背景技術(shù)

凍土是指具有負(fù)溫和含冰的土體和巖石，按生存時(shí)間主要分為多年凍土和季節(jié)凍土。我國是世界第三凍土大國，多年凍土約占國土面積的22％，季節(jié)凍土約占國土面積的48％。凍土中由于冰和未凍水的存在，性質(zhì)及其復(fù)雜，且對溫度十分敏感，溫度升高時(shí)，其內(nèi)的冰融化成水，造成承載力降低，會給寒冷地區(qū)工程帶來各種凍脹、融沉病害。我國季節(jié)性凍土地區(qū)道路凍害現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重。主要表現(xiàn)為翻漿、路面裂縫、道路及附屬構(gòu)筑物的凍脹破壞、涎流冰對道路及附屬構(gòu)筑物的破壞。而翻漿病害則是這些凍害中的一個(gè)重要類型，路基凍結(jié)過程中，凍脹使路基土水分富集，春季地面融化時(shí)導(dǎo)致路面和路基翻漿。翻漿病害嚴(yán)重影響寒區(qū)道路的運(yùn)行條件，對道路的通行質(zhì)量帶來威脅，并影響道路發(fā)揮正常的交通量水平。

由此可見，寒區(qū)道路翻漿的基本原因是路基中水分富集而造成的后果，因此，做好路基的排水和隔水設(shè)施是消除路基凍脹和翻漿的根本措施。宋朝暉等(宋朝暉，楊清偉，孟憲洪.道路翻漿及其防治.黑龍江交通科技，2001，89：40-43)在“道路翻漿及其防治”一文中分析總結(jié)了目前防止翻漿的主要措施，主要包括以下幾個(gè)方面：通過換土和土基壓實(shí)等改善土質(zhì)的凍脹性；通過做好路基路面的排水、設(shè)置隔離層、提高路基等改善路基的水分條件；改變路基的溫度狀況，通過減小凍結(jié)深度來減輕凍脹程度；改善路面結(jié)構(gòu)等。但是，室內(nèi)試驗(yàn)和實(shí)際工程均證明，通過換填粗顆粒土的方法只能減少凍脹，不能消除水分遷移。在反復(fù)凍融的情況下，粗顆粒填土內(nèi)的含水量仍會有較大的提高，仍有翻漿現(xiàn)象的發(fā)生。因此，要防止翻漿最為根本和最為有效的是在改變路基的溫度狀況的同時(shí)，改善水分遷移條件。因此，在所有防止寒區(qū)道路翻漿的措施中，能兼顧這二者的措施將最為有效。從這個(gè)出發(fā)點(diǎn)考慮，本發(fā)明提供一種新的綜合性的寒區(qū)道路翻漿防止措施。

發(fā)明內(nèi)容

為了有效防止寒區(qū)道路發(fā)生翻漿病害，保障其高質(zhì)量運(yùn)營，本發(fā)明的目的在于提供一種防止寒區(qū)道路翻漿的新型路基結(jié)構(gòu)。該路基結(jié)構(gòu)利用碎石層中導(dǎo)熱系數(shù)較小的空氣隔熱作用來減小凍結(jié)深度和融化深度，路基填土層滲漏的水通過透水土工布，由碎石層內(nèi)的孔隙將路面滲入路基中的水排出；通過防水土工布防止路基下的水分在凍結(jié)過程中向上遷移進(jìn)入路基上部和路基上部的水分進(jìn)入路基下部，從而達(dá)到降低寒區(qū)道路含水量，防止翻漿病害的目的。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種防止寒區(qū)道路翻漿的新型路基結(jié)構(gòu)，是由碎石層、防水土工布、透水土工布、和路基填土構(gòu)成，其特征是在夯實(shí)的天然地表上鋪筑30～150cm的粗顆粒土構(gòu)成的路基填土；在其上鋪設(shè)防水土工布；然后在防水土工布上鋪設(shè)碎石層，碎石層厚度為50cm～80cm，碎石粒徑為5cm-20cm；再在碎石層上鋪設(shè)透水土工布和路基填土。

目前，應(yīng)用于寒區(qū)道路的碎石層，往往是利用碎石層厚度碎石孔隙中空氣的自然對流效應(yīng)來高效降低凍土溫度，實(shí)現(xiàn)對凍土的主動保護(hù)(即制冷作用)；而本發(fā)明中引入碎石層的目的在于，利用碎石層在沒有產(chǎn)生自然對流效應(yīng)條件下孔隙中空氣的隔熱作用來減小凍結(jié)深度和融化深度，以及利用碎石層碎石孔隙的導(dǎo)水作用來排水。因此，本發(fā)明中碎石層的作用與其它寒區(qū)路基(如青藏鐵路中的主動冷卻路基)中碎石層的作用有著本質(zhì)的不同。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與產(chǎn)生的有益效果是：

1、效果明顯。本發(fā)明綜合利用碎石層的隔熱排水作用和土工布的防水作用。冬季時(shí)，碎石層的隔熱作用能夠減小凍結(jié)深度和減緩凍結(jié)速度，從而減少凍結(jié)時(shí)路基下部水分的向上遷移；春季從路面滲入路基的水分能夠通過透水土工布，由碎石層的孔隙排出。二者的結(jié)合利用，能夠有效控制路基的含水量。因此，這種路基結(jié)構(gòu)能夠有效降低路基中的含水量，防止翻漿病害的發(fā)生。

2、便于施工。碎石層可就地取材，而施工時(shí)，僅需在普通路基施工工序的基礎(chǔ)上加入土工布的鋪設(shè)和碎石層的鋪筑，工序簡單，施工難度較小。

3、碎石層取材方便，成本低廉。可實(shí)現(xiàn)無污染施工，利于保護(hù)環(huán)境。另外，施工過程不會對凍土產(chǎn)生大的人為擾動，利于維護(hù)凍土的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明橫斷面示意圖。

圖2a是無碎石層與土工布的路基中心孔水分分布。

圖2b是本發(fā)明碎石路基左幅路基中心孔水分分布。

圖3是碎石路基左幅路基中心孔不同深度處體積含水量隨時(shí)間的變化。

具體實(shí)施方式