[发明专利]基于毛细生态控水的弱膨胀土填筑路堤

说明书

本发明公开了一种基于毛细生态控水的弱膨胀土填筑路堤，是以基底封层为底层，在基底封层的两侧设有排水沟；自基底封层向上依次为：弱膨胀土路堤填料层、粗粒调控层、细粒控水层、上路堤层、路床和路面；在粗粒调控层与细粒控水层的接触面上布设一层无纺土工布；在粗粒调控层中布设排水管；呈倾斜设置的排水管上端管口置入在粗粒调控层中为入水口，下端管口引向路堤两侧为排水口；路堤两侧边坡中的粗粒调控层、无纺土工布与细粒控水层将弱膨胀土路堤填料层一体化包裹，并采用土工格栅加固；本发明由细粒控水层发挥储水作用，由粗粒调控层起到调控阻水作用，实现路堤结构在雨季、旱季均能保持弱膨胀土填料含水率保持稳定，实现弱膨胀土填料直接填筑。

技术领域

本发明涉及道路工程领域，更具体地是涉及一种基于毛细生态“储-阻”控水的弱膨胀土路堤填筑结构。

背景技术

膨胀土是一种富含膨胀性黏土矿物的高塑性黏土，具有显著遇水膨胀、失水收缩的特性，并且膨胀土容易受到环境影响，特别在雨季当膨胀土土体受降雨雨水入渗影响，土体含水率较高，膨胀土土体膨胀明显软化，抗剪强度降低，土体承载力锐减；在干旱季节，膨胀土表面受到大气蒸发作用，土体内水分减少，膨胀土呈现收缩特性表层产生大量裂缝，土体承载力上升。同时在降雨-蒸发-再降雨-再蒸发的循环过程中，膨胀土易出现反复胀缩变形，裂缝逐渐加深，雨水又通过这些加深的裂缝进入土体内部，膨胀土土体逐渐的破碎，最终崩解，即使是膨胀性不是特别明显的中弱膨胀土也常常会出现破坏，因此降雨循环入渗是导致膨胀土破坏的主要环境因素。

膨胀土失水迅速收缩开裂，吸水急剧膨胀变形，对公路、铁路、房屋建筑、水利设施等浅表层轻型结构造成极大危害，每年的经济损失达数百亿元。膨胀土地区的公路更是频繁发生破坏，而且破坏具有多次重复性，加之膨胀土不能直接用作路基填料，借、弃土大量占地，造成严重的水土流失和生态环境破坏，时刻威胁着道路交通安全与畅通，极大影响了人民群众的生产与生活。另一方面，传统道路填筑过程中存在占地多，取土方量大的问题，特别是耕地平原耕地区，近年来道路建设出现无土可取的局面。

根据节约资源和保护环境的可持续发展理念，现有技术中针对弱膨胀土填料利用所展开的相关技术研究和工程应用主要集中在掺灰改良和土工格栅加筋包边两种典型的弱膨胀土路堤处治技术。

掺灰改良即在弱膨胀土中掺石灰或水泥减小膨胀性并提高水稳性。掺灰改良在试验室很易实现，但工程实际中施工工艺相对复杂，通常土中掺灰需两次作业：第一次为分散成团膨胀土块，掺灰后需闷料一周；填料在路上摊铺时，进行二次掺灰、机械拌和碾压。由于机械设备和施工工艺要求高，工程造价高，每方土至少需增加30元，而且石灰或水泥的大量使用还对环境造成了较大的直接和间接污染。因此，从经济和环境效益而言，掺灰改良并不适合在膨胀土地区公路建设中大规模应用；相对而言，土工格栅加筋包边的技术受路堤填料的限制小，通过改良土土体力学特性，使得膨胀土的直接利用率更高，但是土工格栅加筋包边并没有真正实现阻止降雨入渗，当雨水穿过土工格栅包边土层，膨胀土仍会发生破坏。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的技术问题，提供一种基于毛细生态控水的弱膨胀土填筑路堤，从降雨循环入渗导致膨胀土的破坏机理出发，设置路堤生态控水结构对入渗的降雨进行防控。在降雨时，雨水首先被路面、路床及绿化护坡非膨胀土材料吸收一部分，当入渗雨水进入细粒控水层，基于毛细阻滞机理，雨水被细粒控水层吸收锁住，发挥“储水”作用；在旱季，弱膨胀土路堤内的水分受到蒸发作用，水分有由内至外向外界散失的趋势，粗粒调控层中土体颗粒粒径较大，毛细作用较弱，水分在粗粒调控层被阻隔而无法散失，起到阻水作用，保证弱膨胀土路堤填料含水率不发生变化，实现弱膨胀土填料直接填筑。

本发明为实现发明目的采用如下技术方案：

本发明基于毛细生态控水的弱膨胀土填筑路堤的特点是：

所述路堤是以基底封层为底层，在所述基底封层的两侧设有排水沟；

自所述基底封层向上依次为：弱膨胀土路堤填料层、粗粒调控层、细粒控水层、上路堤层、路床和路面；