專利名稱：一種多年凍土區(qū)片石氣冷路堤結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及多年凍土區(qū)筑路工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多年凍土區(qū) 片石氣冷路堤結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景雖然世界上在多年凍土區(qū)建筑鐵路已有百年以上的歷史，但既有的多年凍 土區(qū)鐵路病害相當嚴重。多年凍土區(qū)道路路基的病害率遠高于其他構(gòu)筑物的病 害率，其中由于高含水量多年凍土融化所造成的路基融沉病害占路基總病害率 的85%。發(fā)生路基融沉病害的主要原因是在多年凍土上限附近的細粒土和有 一定量細粒土充填的粗顆粒土中往往存在厚層地下水和高含冰量凍土，因其埋 葬淺，很容易受天然因素和人為活動的影響而融化，因融化而產(chǎn)生的融沉導(dǎo)致 多年凍土區(qū)路基變形和破壞。1、 現(xiàn)有保護多年凍土的路基工程措施為防止路基基底下高含水量凍土融化，多年凍土區(qū)已建成的鐵路、公路基 本上都采用增加路基填高或在路基內(nèi)鋪設(shè)保溫板的工程措施，通過增加熱阻保 護多年凍土。2、 現(xiàn)有保護多年凍土路基工程措施的不足多年凍土是溫度敏感性巖土介質(zhì)，保持多年凍土穩(wěn)定的根本途徑是增加多 年凍土的冷儲量，使多年凍土始終處于負溫狀態(tài)。國內(nèi)外大量的工程實踐證明， 增加熱阻的措施，只能夠延緩多年凍土的融化，不能增加多年凍土的冷儲量， 從根本上改善多年凍土地基的熱狀況。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型要克服現(xiàn)有技術(shù)存在的增加熱阻技術(shù)不能改善多年凍土地基熱
狀況的問題。為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型所提供的技術(shù)方案是 一種多年 凍土區(qū)片石氣冷路堤結(jié)構(gòu)，包括基底7以及基底7上部從上到下依次呈梯形設(shè) 置的道渣層l、路基填料層2、反濾層，其特殊之處在于基底上部設(shè)置有土路 拱6, 土路拱6上自路堤中心向兩側(cè)設(shè)有4 %的橫坡，反濾層和底部的土路拱6 之間設(shè)置有片石層5，片石層5包覆在土路拱6之上，其寬度大于反濾層的寬 度。上述反濾層為雙層結(jié)構(gòu)，包括下層0. 2m的碎礫石墊層4和上層0. 2m的中 粗砂墊層3。上述片石層5、碎礫石墊層4、中粗砂墊層3的底面、頂面均自路提中心向 兩側(cè)設(shè)有4%的橫坡。上述片石層5頂面的寬度超出反濾層寬度至少2m。上述片石層5的厚度為1.0~1.2m，其兩邊與道渣層2表面的垂直高度至 少為3. 5m。本實用新型是一種主動保護多年凍土的工程結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，它的 優(yōu)點是能增加多年凍土地基的冷儲量，降低多年凍土地基土體地溫，改善多 年凍土地基的熱狀況，使多年凍土地基的熱狀況朝有利于路基穩(wěn)定方向發(fā)展。 近幾年的研究表明作為保護多年凍土的工程措施，片石氣冷路堤是切實可行， 安全可靠的，可取得良好的社會效益。附圖
i兌明附圖是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將通過具體實施例對本實用新型做詳細的說明。參見附圖， 一種多年凍土區(qū)片石氣冷路堤結(jié)構(gòu)，包括基底7以及基底7上 部從上到下依次呈梯形設(shè)置的道渣層1、路基填料層2、反濾層、片石層5和土
路拱6,所說的反濾層為雙層結(jié)構(gòu)，包括下層0. 2m的碎礫石墊層4和上層0. 2m 的中粗砂墊層3。所說的片石層5包覆在土路拱6之上，其寬度超出反濾層寬 度至少2m,片石層5的厚度為1. 0~ 1. 2m,其兩邊與道渣層1表面的垂直高度 至少為3. 5m。。所述片石層5、碎礫石墊層4、中粗砂墊層3及土路拱6的底面、 頂面均自路堤中心向兩側(cè)設(shè)有4%的橫坡。 本實用新型的制造過程是1) 施工準備(1)片石氣冷路堤施工前，首先對片石的飽水抗壓強度及規(guī)格進行檢測， 要求其抗壓強度不小于15Mpa;片石最大尺寸不超過40cm,最小尺寸不得小于 20cm;石料質(zhì)地堅硬，不易風(fēng)化，無裂紋。(2 )根據(jù)設(shè)計圖進行現(xiàn)場測量放樣，確定片石填筑位置和填筑寬度及高度。 (3)檢測路基基底的標高、密實度，當檢測結(jié)果達到設(shè)計要求后，方可進 行上部路基的施工。2) 基底土路拱的施工基底土路拱標高、密實度必須符合實際要求，路拱橫坡坡度為4%,以保證 橫向排水。3) 片石層的施工(l)根據(jù)測量放樣結(jié)果，現(xiàn)場預(yù)埋020的鋼筋，其上用紅油漆標志出分 層填筑厚度和設(shè)計高度，以控制每層填筑高度及設(shè)計高度。預(yù)埋鋼筋沿線路方 向每12. 5m布設(shè)一根；橫向每15m布設(shè)一根。(2 )路i是設(shè)計邊坡坡腳3. 0m范圍內(nèi)，人工碼砌直徑大于30cm的硬質(zhì)石料。 (3)片石層的填筑① 傾填片石施工時，首先在石料場對片石按設(shè)計的粒徑要求進行人工挑選， 用挖掘機或裝載機裝車、自卸汽車運輸至施工現(xiàn)場，然后再進行人工挑選。② 片石填筑釆用先低后高、先兩側(cè)后中央投料、水平分層填筑的方法，分 層高度為50cm。③ 填筑時，先根據(jù)分層厚度、填筑寬度、松鋪系數(shù)等計算填石數(shù)量，并在 其下層表面上用白灰劃出方格網(wǎng)，按方格網(wǎng)卸料。④根據(jù)預(yù)埋鋼筋的分層厚度標志掛線，將所卸的片石用推土機或挖掘機整 平，局部人工找平。 片石層的壓實采用振動壓路機，碾壓時先兩側(cè)后中間縱向進行，反復(fù)碾壓，行與行之間重疊0. 4m以上，前后相鄰地段重疊2. 0m以上，碾壓遍數(shù)由試 驗確定，量測以碾壓后標高穩(wěn)定為準。 片石層填筑完后，對片石層表面存在的的縫隙人工用小石塊填塞以防止 碎礫石漏入片石空隙。4) 碎礫石墊層施工(l)碎礫石填筑前，對傾填片石有較大空隙的地方人工用小石塊填塞。在 傾填片石頂面上用白灰劃出方格網(wǎng)，按方格網(wǎng)卸料。(2 )人工插鋼筋掛線控制碎礫層虛鋪厚度，推土機配合人工攤平，壓路機 碾壓，碾壓只允許靜壓，嚴禁振動碾壓。5) 中粗砂墊層施工(1) 中粗砂墊層施工前，首先需對中粗砂進行外觀、篩分析、細度模量、 含泥量、有機物含量等的沖企驗，要求選用顆粒級配良好、質(zhì)地堅硬耐久的中粗 砂，砂中不得含有雜草、垃圾及粒徑大于10mm的石塊等雜質(zhì)，含泥量不得大 于5%。(2) 依據(jù)設(shè)計要求進行測量放樣，放出線路中樁及邊樁，以控制中粗砂墊 層填筑寬度、長度以及頂面自路堤中心向兩側(cè)設(shè)不小于4%的排水橫坡。(3) 中粗砂墊層填筑前，根據(jù)設(shè)計厚度及填筑寬度、長度、虛鋪系數(shù)計算 出填料數(shù)量，同時在其下墊層上用白灰劃出方格網(wǎng)，按方格網(wǎng)卸料。(4) 根據(jù)測量放樣結(jié)果，于邊樁、中樁位置插桿掛線，控制填筑厚度和排 水橫坡坡率。(5) 平整采用推土機初平、平地機配合人工終平，碾壓采用振動壓路機振 動碾壓，碾壓時遵循先兩側(cè)后中間、先慢后快、先弱振后強振的原則，行與行 之間重疊0. 4m以上，前后相鄰地段重疊2. 0m以上。(6 )中粗砂墊層的密實標準須達到相對密度不小于0. 7。6)鋪設(shè)道渣層、路基填料層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的片石氣冷路堤與 一般路堤的不同有以下幾
點1 )為防止路堤基底積水，在原地面上(基底)設(shè)路拱，自路堤中心向兩側(cè) 設(shè)4%的橫坡。2)于路拱上傾填厚的片石層，片石粒經(jīng)0.2-0. 4m，為保證片石層的空隙 度，片石級配盡可能差，路堤基底下片石層頂面的寬度應(yīng)超出片石頂面處路提 寬度2m。3 )為防止片石層上細粒土沉落填塞片石層中的孔隙，在片石層上鋪設(shè)雙層 反濾層，即下層O. 2m碎礫石層、上層O. 2m中粗砂層。本實用新型左側(cè)的傳熱機理片石氣冷路堤的左側(cè)位于主導(dǎo)風(fēng)向的背風(fēng)側(cè)， 片石層暖季的當量導(dǎo)熱系數(shù)是寒季當量導(dǎo)熱系數(shù)的1/5-1/10，甚至更少，片石 層發(fā)揮了"熱半導(dǎo)體"作用，傳入凍土地基中的冷量大于傳入凍土地基中的熱量， 增加路堤及地基中的冷儲量。其右側(cè)傳熱機理片石氣冷路堤的右側(cè)位于主導(dǎo)風(fēng)向的迎風(fēng)側(cè)，片石層的 強迫對流傳熱在片石層熱傳輸過程中起主導(dǎo)作用。青藏高原凍土區(qū)負積溫量值 是正積溫量值的3倍，片石層傳入路堤及地基的冷量大于傳入的熱量，增加路 堤及地基中的冷儲量。雖然片石氣冷路基左右兩側(cè)的傳熱主導(dǎo)方式有所不同，但都可增加路堤及 地基中的冷儲量，達到降低地溫，保護多年凍土的目的。
權(quán)利要求1、一種多年凍土區(qū)片石氣冷路堤結(jié)構(gòu)，包括基底(7)以及基底(7)上部從上到下依次呈梯形設(shè)置的道渣層(1)、路基填料層(2)、反濾層，其特征在于基底上部設(shè)置有土路拱(6)，土路拱(6)上自路堤中心向兩側(cè)設(shè)有4％的橫坡，反濾層和底部的土路拱(6)之間設(shè)置有片石層(5)，片石層(5)包覆在土路拱(6)之上，其寬度大于反濾層的寬度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多年凍土區(qū)片石氣冷路堤結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述反濾層為雙層結(jié)構(gòu)，包括下層0. 2m的碎礫石墊層(4 )和上層0. 2m的中粗 砂墊層(3 )。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多年凍土區(qū)片石氣冷路堤結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述片石層(5)、碎礫石墊層(4)、中粗砂墊層(3)的底面、頂面均自路提中 心向兩側(cè)設(shè)有4 %的橫坡。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種多年凍土區(qū)片石氣冷路堤結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述片石層(5)頂面的寬度超出反濾層寬度至少2m。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多年凍土區(qū)片石氣冷路提結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述片石層(5)的厚度為1. 0~1.2m,其兩邊與道渣層(2)表面的垂直高度 至少為3. 5m。
專利摘要本實用新型涉及多年凍土區(qū)筑路工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多年凍土區(qū)片石氣冷路堤結(jié)構(gòu)。本實用新型為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的增加熱阻技術(shù)不能改善多年凍土地基熱狀況的問題，提供的技術(shù)方案是一種多年凍土區(qū)片石氣冷路堤結(jié)構(gòu)，包括基底以及基底上部從上到下依次呈梯形設(shè)置的道渣層、路基填料層、反濾層，基底上部設(shè)置有土路拱，土路拱上自路堤中心向兩側(cè)設(shè)有4％的橫坡，反濾層和底部的土路拱之間設(shè)置有片石層，片石層包覆在土路拱之上，其寬度大于反濾層的寬度。本實用新型能增加多年凍土地基的冷儲量，降低多年凍土地基土體地溫，改善多年凍土地基的熱狀況，使多年凍土地基的熱狀況朝有利于路基穩(wěn)定方向發(fā)展。
文檔編號E01C3/00GK201040826SQ20072003256
公開日2008年3月26日 申請日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日
發(fā)明者理 冉, 勾振鐸, 包黎明, 吳云生, 曹元平, 李肖倫, 王多青, 王申平, 葛建軍, 軍 趙 申請人:鐵道第一勘察設(shè)計院