[發明專利]一種固化土路基結構及其設計方法

有效

• 申請號: 202010511484.1
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111663387B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 劉姝;王娟;宋冰泉;馮明威;胡云峰;王忠偉;熊衍飛;王喆
• 申請（專利權）人: 寧波交通工程建設集團有限公司;寧波諾丁漢新材料研究院有限公司;寧波諾丁漢大學
• 主分類號: E01C3/00
• 分類號: E01C3/00;E01C3/06;E03F3/04;E01C3/04
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11473
• 代理人: 鮑麗偉

本發明提供了一種固化土路基結構及其設計方法。針對采用固化泥渣作為路基填筑材料時，由于固化泥渣的干縮性導致路面裂縫的問題，本發明在路基填土層的每一層上設置薄弱面，相鄰層的薄弱面交錯分布，進一步地，還在薄弱面上下方的填土層每一層上設置構造阻力區域，避免由于收縮不平衡造成單側薄弱面間距過大,從而影響整體強度。本發明還基于理論分析法提出一種適用于上述路基結構的設計方法，對薄弱面之間的距離以及構造阻力區域的尺寸進行了設計，確保固化土強度能夠滿足設計要求，保障路基結構整體強度。

技術領域

本發明涉及道路路基結構技術領域，具體而言，涉及一種固化土路基結構及其設計方法。

背景技術

道路的開發建設需要大量的土方材料。土方材料作為不可再生資源，其開采已受到相關法律約束；同時，其價格的不斷上漲，也增加了道路施工建設的成本。而隨著我國城市化進程的不斷推進以及交通基礎設施建設的大力發展，建筑工程廢棄渣土及泥漿產量日益增加。一方面，廢棄渣土及泥漿處置方式運輸成本高、易污染環境，接納能力與產量矛盾不斷激化；另一方面，各類建材價格不斷上漲給建設企業帶來巨大壓力。因此，將道路施工時產生的廢棄渣土及泥漿等轉變成路基材料，既保護環境，又節約成本，符合可持續發展，不失為一個一舉多得的辦法。

目前，針對廢棄渣土及泥漿等在路基材料方面的應用，國內外的通用做法是選擇添加合適的固化劑，通過各種固化反應降低泥漿含水率，提高其土壤強度，例如針對泥漿和高含水率細粒鉆渣(簡稱“泥渣”)的常規處治方法是物理脫水和化學固化相結合，使得處治后固化泥渣滿足填筑路基的強度標準。但由于固化泥渣的性質與常規路基填筑材料如宕渣等土石方材料的性質具有諸多不同，如土石方材料不具有抗拉能力，而固化泥渣材料具有一定的抗拉能力，又如傳統的土石方材料為散體材料，干縮變形小，而泥渣化學固化時一般采用水泥基材料作為固化材料，水泥基材料具有水穩定性好，強度上升快的優點，但當固化材料為水泥基材料時，固化泥渣顯示明顯干縮性，嚴重者導致路面反射裂縫等問題，影響其在路基中的使用。特別是對于泥漿脫水后產生的細粒土，由于其中含有膨潤土成分，其干縮特性更為顯著。因此常規的土石方路基結構并不適用于固化泥渣，在采用固化泥渣作為路堤填筑材料時，需要針對固化泥渣的性質對路基結構進行重新設計。

發明內容

本發明解決的問題是固化泥渣性質與常規路基填筑材料在抗拉能力及干縮性等方面性質不同，采用固化泥渣作為路堤填筑材料時，常規路基結構不適用，需要對路基結構重新設計。

為解決上述問題，本發明提供一種固化土路基結構，包括：

固化土填土層，所述固化土填土層位于土基的上方，所述固化土填土層包括沿上下方向設置的多層固化泥渣層，每層所述固化泥渣層上均設置有沿其長度方向間隔設置的多個薄弱面，且相鄰兩層所述固化泥渣層上的所述薄弱面錯開設置。

進一步地，所述固化泥渣層包括多個以所述薄弱面為分界面的填土單元，所述填土單元上設置有構造阻力區域。

進一步地，所述構造阻力區域為所述填土單元上表面上由所述填土單元長邊中心連線至第一連線的區域，所述第一連線與所述填土單元長邊中心連線之間的距離A與相鄰兩層所述固化泥渣層中錯開設置的兩個所述薄弱面之間的距離相等。

進一步地，所述固化泥渣層中相鄰兩個所述薄弱面之間的間距L與所述構造阻力區域的最大長度A_max之間的關系為：

L≥(6～10)A_max，其中，

其中，A_max為所述構造阻力區域的最大長度，σ_T為固化泥渣的抗拉強度，α為所述薄弱面的抗拉強度縮減系數，β為所述填土單元兩端的所述薄弱面的強度分布不均勻系數，γ為所述固化土填土層土體容重，H為所述固化泥渣層的厚度，z為所述封頂層的厚度，μ為所述填土單元上未設置所述構造阻力區域時的摩擦系數，μ′為所述構造阻力區域的摩擦系數，θ為所述薄弱面與豎直平面之間的夾角，λ為安全系數。