[实用新型]一种应用于季节性冻土区盐渍土路基的装置

说明书

本实用新型公开了一种应用于季节性冻土区盐渍土路基的装置，属于路基基础技术领域，以解决季节性冻土区盐渍土路基易受冻胀、盐胀、溶陷的问题和传统路基砂砾土用作透水性隔断层时垫层厚不易压实的问题。装置包括土方路基、稳热设施、隔断设施，隔断设施包括自下而上依次设置的中粗砂下保护层、改性荒漠砂隔断层、中粗砂上保护层；稳热设施包括底层路基稳定设施和上层保温设施，底层路基稳定设施包括自下而上依次设置的灰土挤密桩和石灰土垫层。本实用新型的应用能维持路基长期水、热、盐稳定；造价低，施工工序少，维护简单。

技术领域

本实用新型属于路基基础技术领域，具体涉及一种应用于季节性冻土区盐渍土路基的装置。

背景技术

(1)季节性冻土区盐渍土路基溶陷、盐胀冻胀的机理：

盐渍土的成因可归纳为：气候干旱、降水稀少、蒸发强烈、成土的母岩含有较多盐分，在我国西北省区的分布尤其广泛，而西北省区多地处于季节性冻土区，活动层厚度约为1.5m-2.0m；季节性冻土区盐渍土路基活动层范围内的土体，在冻融循环过程中，伴随着多种物理化学过程，如：水盐迁移、盐分相变、能量传输等；暖季结束进入冷季后，在整个活动层范围内，地表开始冻结，冻结面向下发展，水分向着冻结面从下往上迁移，同时伴随着盐分迁移，当地下水活跃时，对土体中氯化钠、硫酸钠等可溶性盐的溶解和搬移作用显著，易诱发溶陷病害；进入暖季后，地表开始融化，冻结面向下转移，水分向着冻结面从上往下迁移，同时伴随着盐分迁移，在季节性冻土区，当地温回升时，盐溶液溶解度逐渐提高，析出的晶体开始溶化；随着季节性冻土区气温的交替变化，路基土经历反复的盐胀、冻胀、溶陷过程，土体反复胀松，引起地表松胀、边坡失稳或公路路基、路面发生变形破坏；多年施工经验显示，硫酸盐等盐分含量愈多，松胀病害愈严重，且土体的盐胀、溶陷变形皆具有不可逆性。

为了缓解、防治季冻区盐渍土土方路基的冻胀、盐胀、溶陷病害，有效途径是控制土体中的水盐迁移、盐分相变、能量传输等过程。

(2)现有技术中控制水盐迁移的措施：

防治盐渍土路基盐胀、溶陷病害的传统方法是设置隔断层，隔断层分为不透水隔断层和透水隔断层。传统的不透水隔断层主要为防水土工布、防水板等土工织物，防水土工布等土工织物在施工碾压阶段或运营阶段外荷载、温度荷载等作用下易被粒类填料刺破，存在影响使用寿命等问题，一布一膜隔断层路基试验段现场水分监测数据显示，一布一膜上缘土体含水率偏高，周围土体含水率分布不均匀；透水隔断层一般用砾石、风积砂、河砂或荒漠砂等透水性良好的填料，隔断的基本原理为隔断层铺筑的厚度大于等于含盐毛细水上升的高度，从而起到隔断的效果。

但砾石或河砂作透水性隔断层，为起到隔断作用，铺筑厚度较大，砾类土、砂类的毛细水强烈上升高度在40-110cm之间，所需填料较多，适用于路基填土高度大于1.8m且填料取材方便的路段；而风积砂的毛细水强烈上升高度在80-90cm之间，风积砂作透水隔断层时，铺筑厚度至少为90cm，存在压实度难以控制且填料需量大等问题；当粉质土和黏质土用作透水性隔断层时，其毛细水强烈上升高度更是介于200-400cm之间，如果其含有较多的粉、黏粒，粉、黏粒间有薄膜水存在，会伴随发生盐分迁移，导致次生盐渍化，隔断层将逐渐失效；故在施工中要严格控制粉、黏粒的含量，施工难度较大。

(3)现有技术中关于路基保温和稳定性的现状：

在多年冻土区或季节性冻土区公路工程中，保温法被普遍用于防冻胀路基之中，在路基中铺设保温层，可有效降低活动层范围内路基土温度场的变化幅度，对防治冻胀、渗水、融沉有积极的作用。

现有技术中用于路基保温的材料主要有聚氨酯(PU)板、聚苯乙烯泡沫(EPS)板和挤塑式聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)板等，道路工程保温材料性能指标要求热阻、强度、刚度需达到一定标准，XPS板的阻热率和抗压强度优于PU板和EPS板，但XPS保温板材料的力学性能与路基填土差异较大，XPS保温板厚度与保温效果呈正相关关系，但保温板厚度过大会影响路基的整体刚度，可能出现弯沉值超标等问题，使得XPS等保温板难以推广应用。