[发明专利]一种季节性冻土地区膨胀土土质改良路基结构

说明书

一种季节性冻土地区膨胀土土质改良路基结构，自上而下依次为第一改良增强层、建筑垃圾填筑层、第二改良增强层和建筑垃圾滤层，第一改良增强层和第二改良增强层的成分相同，制备方法为：先将钢渣粉与膨胀土以1:4的质量比混合均匀形成初步改良膨胀土混合物，再将建筑垃圾破碎至粒径不超过10mm，再将其与初步改良膨胀土混合物以2‑3:1‑2的质量比混合，形成改良膨胀土填筑材料；建筑垃圾滤层和建筑垃圾填筑层均为不同粒径级配的建筑垃圾构成。本发明利用建筑垃圾和钢渣粉对膨胀土改良，不仅有效降低了膨胀土的水敏感性，而且有效提高了路基的强度以及抗冻融性能，同时，也使建筑垃圾、钢渣等废弃物得到有效利用。

技术领域

本发明涉及到道路施工领域的路基结构，具体的说是一种季节性冻土地区膨胀土土质改良路基结构。

背景技术

季节性冻土指冬季冻结、春季融化的土层。我国季节性冻土分布范围广，约占国土面积的53.5%，大多数属于干旱半干旱水资源短缺地区。土层受温度的影响，先期发生冻融变形而使得土体变得更为松散，经历冻融后的膨胀土路基受降雨侵蚀后发生破坏，多次冻融作用使其更易被冲蚀，在降雨和遇水浸泡作用下松散土渠道发生滑坡和侵蚀，严重威胁到工程质量安全。路基常有冻胀、融沉、强度降低等病害发生，路基填料结构性的损伤与演变是根本原因，给基础建设造成严重经济损失。

由于膨胀土中含较大量的蒙脱石和伊利石，工程施工过程中土体内部的水分很难排出，工程完工后经历了反复冻融期后产生了较大的冻胀变形，严重威胁了工程的质量与安全。工程上对膨胀土采用的土层置换方法，对于广泛分布地区，由于缺乏置换土源，置换成本每公里高达上千万。

工业钢渣和炉渣是生产钢材所产生的主要废渣，其中，钢渣排放量所占比例很大，约占钢铁产量的15-20%，钢渣粉化学成分主要为CaO、SiO₂、Fe₂O₃、MgO、MnO₂、Al₂O₃、P₂O₅等。而炉渣也称熔渣，是火法冶金过程中生成的浮在金属等液态物质表面的熔体，其组成以氧化物为主，还常含有硫化物并夹带少量金属，其产量巨大，我国钢渣的利用率很低。

随着我国城市化和建筑业的高速发展，建筑垃圾生产量过亿吨，中国在2013 年产生的建筑垃圾总量达到约10 亿吨，并且这个数字逐年递增，而将其转化为可再生资源的利用率却仅为5%。

发明内容

本发明的目的是提供一种季节性冻土地区膨胀土土质改良路基结构，该路基结构是利用钢渣、建筑垃圾和湿陷性黄土对膨胀土地质条件进行改良，同时辅以特殊的路基结构和通风排水结构，从而使降水和季节性结冰对路基的影响和破坏降到最低。

本发明为实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种季节性冻土地区膨胀土土质改良路基结构，该改良路基结构为多层复合结构，且在多层复合结构的外部包覆有路基包边土层，所述多层复合结构自上而下依次为第一改良增强层、建筑垃圾填筑层、第二改良增强层和建筑垃圾反滤层，所述第一改良增强层和第二改良增强层的成分相同，制备方法为：先将钢渣粉与膨胀土以1:4的质量比混合均匀形成初步改良膨胀土混合物，再将建筑垃圾破碎至粒径不超过10mm，再将其与初步改良膨胀土混合物以2-3:1-2的质量比混合，形成改良膨胀土填筑材料；

组成所述建筑垃圾填筑层的建筑垃圾，其粒径不超过100mm；

所述建筑垃圾反滤层是以破碎后的建筑垃圾为材料铺筑而成，且自上而下分为上层、中层和下层，其中，上层的厚度为0.5m，由粒径35-55mm的大颗粒建筑垃圾铺设而成；中层的厚度为0.3m，由粒径20-40mm的中颗粒建筑垃圾铺设而成；下层的厚度为0.2m，由粒径不超过10mm的细颗粒建筑垃圾铺设而成。