[实用新型]一种防治季节冻土区黄土路基湿陷和冻害的路堤结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种路堤结构，具体是指一种防治季节冻土区黄土路基湿陷和冻害的路堤结构。这种路堤结构利用隔热层的保温、土工布的隔水、排水沟的排水和防渗有效地减小季节冻土区黄土路基冻结深度，隔断地下水或路侧积水向黄土路堤或基础渗流，减小黄土路基的冻胀和湿陷变形，增强路基稳定性。 

背景技术

黄土是一种第四纪风积沉积粉土，由于其形成历史和自身结构的特殊性，遇水表现出明显的湿陷特性。在我国，黄土分布面积约63万km², 其中湿陷性黄土占黄土面积约50万km²，广泛分布于干旱半干旱区，且大部分都位于季节冻土区。 

由于黄土分布面积广且作为一种廉价的工程材料，在公路工程中得到广泛应用。黄土压密后达到一定的压实度就可以作为路基基础和路堤填料。但是，由于黄土对水特别敏感，在水分入侵条件下黄土路基会发生较大的差异性湿陷变形而导致大量病害发生。另外，大量的黄土公路建设在季节冻土区，在冬季黄土路基部分被冻结，冻结以后孔隙水变成冰体积要膨胀9%，产生了冻胀作用。同时，如果有地下水或路侧积水补给，会导致大量水分向路堤内迁移，引起更大的冻胀。春季，路堤开始从表面向下融化，由于下部路堤还没有融化，上部融化的水不能及时排除，在车载作用下，容易产生道路翻浆病害。所以，季节冻土区黄土路基面临着黄土“湿陷”和“冻害”双重问题。如何解决好季节冻土区黄土路基的湿陷性问题和冻害问题，保证路基的长期稳定、确保公路安全运营就成为亟待解决的关键科学问题。 

我国研究人员在大量黄土湿陷机理研究和工程实践总结基础上，提出了多种黄土湿陷防治措施。第一，利用灰土换填法消除路基地基的湿陷性，提高地基的承载力，减小路基的压缩性，增强路基稳定性；第二，强夯法是利用10~40t重锤在重力作用下的动力密实作用可以消除路基和基础较深层黄土的湿陷性并提高地基承载力；第三，通过在路基中铺设土工格栅或其他高强度土工材料来增大路基的抗剪强度，增强黄土路基的稳定性；第四：通过设计合理的防排水措施来隔断水力通道，消除黄土路基的湿陷性。但是在季节冻土区且黄土地区公路修筑过程中，很少有人同时考虑黄土的“冻害”和 “湿陷”双重问题以及相关的防治措施。因此，随着西部大开发的深入推进，一些国家的重点工程如高速公路、高速铁路、水利工程、环境保护工程等在西部正建或将建，它们都会面临着黄土的“湿陷”和“冻害”双重问题，因此急需相关研究和工程技术来解决这些问题。 

发明内容

针对季节冻土区黄土道路面临的“湿陷”和“冻害”问题，本实用新型提供了一种防治黄土路基湿陷和冻害的路堤结构。该路堤利用水平置于路面基层下的隔热层减小冬季的冻结深度，减小冻胀量，同时隔热层还具有隔水作用，减小路面水下渗对下部黄土路堤的影响。该路堤利用铺设于路堤下部的隔水土工布来隔断地下水或者路侧积水对黄土路堤的影响，减小黄土路堤的湿陷变形。利用防渗排水沟减小路侧积水和排水沟漏水向黄土路堤迁移，减小黄土路堤的湿陷变形。所以，该路堤同时防止冻害、防止地下水和排水沟漏水向路堤迁移，全面预防黄土路基的冻害和湿陷问题。 

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种防治季节冻土区黄土路基湿陷和冻害的路堤结构，是由沥青混凝土面层、水泥稳定砂砾基层、细砂土保护层、注塑聚苯乙烯隔热层、黄土压实路堤、无纺土工布、黄土路堤、湿陷性黄土地基、排水沟和有纺土工布构成。在湿陷性黄土地基上铺设压实黄土路堤，然后在压实黄土路堤上面铺设无纺土工布和聚乙烯薄膜，无纺土工布上面铺设黄土压实路堤，黄土压实路堤上面铺设注塑聚苯乙烯隔热层，注塑聚苯乙烯隔热层上面铺设细砂保护层，之后在细砂保护层上面铺设水泥稳定砂砾基层和沥青混凝土面层；在路堤坡脚修筑排水沟，排水沟底部铺设有纺土工布和聚丙烯薄膜。

本实用新型的优点和产生的有益效果是： 

1、本实用新型由于采用了具有较高抗压强度、隔热效果较好的注塑聚苯乙烯（XPS），与传统的路面抗冻害材料煤渣等相比，保温效果更好，显著减小了路堤的冻结深度，减小了冻胀变形。另外，注塑聚苯乙烯（XPS），还具有很高的抗压强度，避免由于在车载作用下发生较大的变形引起路基、路面的反射裂缝，保证道路的安全稳定，为季节冻土区黄土公路的运营和维护节省了大量的人力物力。

2、本实用新型在路堤下部铺设了隔水土工布，隔断了地下水和路侧积水以及排水沟漏水向黄土路堤本体内迁移，避免了黄土路堤的湿陷变形。同时保温材料也具有隔水作用，隔断了地表漏水向路堤本体的迁移，减小了黄土的湿陷变形，确保了路堤的安全稳定。