全面防水的路基的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種全面防水的路基,路基以密封的方式全包有路基防水增強層;本實用新型阻斷了路基承力層與外界的水交換,既可防止地表水、路基邊坡滲水和地下水進入路基承力層和路面結構內部而影響承載力和穩(wěn)定性,有效解決水損壞的同時,還能保證路基材料的含水量控制,使路基長期處于施工控制的最佳含水量下正常工作,避免路基因含水量蒸發(fā)損失、非均勻遷移而導致的承載力、穩(wěn)固性惡化及嚴重差異沉降;路基含水量的穩(wěn)定控制,還能使水敏感性強的膨脹土、濕陷性土等地區(qū)的路基修筑就地取材、充分利用,避免挖方棄土、填方借料和轉運,既節(jié)省工程造價又節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】全面防水的路基
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種路面構造,尤其是一種全面防水的路基。
【背景技術】
[0002]在各種道路、機場跑道和市政設施等領域,路面壽命問題是影響其使用成本的關鍵因素,并且,道路出現(xiàn)損壞后的維修,還會影響整個市政、經(jīng)濟的正常運行,因而,如何提高道路的使用壽命長期以來都是施工建設中亟待解決的問題。而導致路面早期破壞、壽命縮短的原因有許多;其中,路面及各個功能功能層之間的協(xié)調受力、抗振以及積水均是路面壽命縮短的主要原因;而水對道路的損壞則具有主導作用,路面水損壞可分為路表水損壞和地下水損壞兩種。
[0003]路表水損壞,主要是指路表水(如雨水)通過面層孔隙、接縫或裂縫進入面層內部,導致面層材料水損壞,水進一步滲入基層,造成基層動水沖刷破壞,并在面層與基層間形成非均勻脫空和非均勻支承,對浙青混凝土路面而言,層間動水沖刷還會削弱面層與基層的粘結力,不利于浙青混凝土面層受力。當水再進一步下滲進入路基,若路基排水不良則使其長期被水浸泡,路基材料強度和彈模降低,易導致路基失穩(wěn),繼而引發(fā)基層沉陷、斷裂,最后導致面層出現(xiàn)唧泥現(xiàn)象、沉陷和斷裂破壞。在解決路表水損壞方面,現(xiàn)行路面已有在面層與基層之間設置多孔排水基層的措施,將滲入基層的路表水排出路面以外,并取得了較好的效果。
[0004]地下水損壞,是指濕度較大路床土或地下水位較高地區(qū),路床土、路基下部或路塹邊坡內的水通過毛細管作用或側向滲流進入路面結構內部引起的路面破壞。地下水長期侵蝕基層,削弱底基層、基層的整體強度,降低基層材料的模量,同時動水作用也會加速基層破壞,從而引發(fā)路面面層沉陷、斷裂破壞。此外,地下水進入路面結構內部的同時,在汽車荷載尤其是重載的不斷擠壓下,還會附帶有少量路基細粒土,造成路基細粒土流失,路基整體強度降低并影響路面結構承載力,路基細粒土隨水附帶上升也會導致路面頻繁出現(xiàn)唧泥現(xiàn)象,上升的細粒土還會堵塞透水墊層通道,造成排水不暢。另外,在北方高寒地區(qū),地下水還會引起路基的凍脹破壞,加劇了路面使用壽命的降低。路基土中存在著無數(shù)的毛細管,地下水會通過路基中的毛細管上升到路基內部,特別在冬季,當大氣負溫傳入地下,地表中的自由水首先凍結成冰晶體,隨著氣溫的繼續(xù)下降,結合水的最外層也開始凍結,使冰晶體逐漸擴大,并在土層中形成冰夾層,水分冰凍后體積將增加,使土體隨著膨脹發(fā)生隆起,出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象。當土中細粒越多,形成的毛細管就越多,對路基的凍脹影響也越大。因此必須有效的阻止地下水對路面結構的破壞。
[0005]現(xiàn)有阻止地下水進入地基的措施主要有:第一,設置砂礫、多孔水泥穩(wěn)定碎石等透水墊層,該措施能夠減少毛細管,控制地下水的上升數(shù)量。但仍有部分水會通過毛細管作用繼續(xù)上升至路面結構內部。同時,在地下水位較高路段,由于路基長時間處于潮濕狀態(tài),行車荷載的不斷振動作用,將使路基土質軟化、土顆粒變細,在荷載振動擠壓下地下滲水附帶路基細粒土上升。路基細粒土上升至墊層帶來兩個不良后果:一是路基細粒土流失,造成路基土強度降低,引發(fā)路面沉陷破壞;二是路基細粒土上升填充透水墊層的孔隙,易造成墊層排水不暢,且由于墊層孔隙率變小,毛細管變細,水上升高度變大,增強了水的毛細作用,地下水更易通過毛細管作用上升至基層甚至面層。墊層上的基層基本上都是無機結合料穩(wěn)定粒料半剛性基層,其自身難以完全阻止水的滲透,且干縮和溫縮裂紋普遍存在,這些無疑給地下水通過毛細管作用夾帶路基細粒土一起上升至基層和面層提供了通道,由此引發(fā)基層、面層水損壞和路面唧泥現(xiàn)象。同時,多孔水泥穩(wěn)定碎石類透水墊層的施工質量要求高,透水墊層混合料的拌制對用水量的要求特別高,如果用水量過小,在碾壓混合料時容易松散;如果用水量過大,則容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。施工控制不好,將影響其排水效果,孔隙率降低提供毛細管道。第二,在北方高寒地區(qū)的冬季,為解決路基凍脹破壞,通常采用換填土的做法,即用水穩(wěn)定性好、非凍脹土或若凍脹土換填路基的上部,如砂、砂礫、礦渣等。采用該措施可大大減輕路基的凍脹程度,但存在的問題是,由于毛細水的上升,地下水仍會造成路面結構內部的凍脹破壞。即使再設置透水墊層,毛細水也會滲入墊層中凝結成冰,并導致墊層凍脹現(xiàn)象。墊層發(fā)生凍脹變形,必然受到基層給予其垂直方向和層間切向的約束,這種約束越強,墊層受到的約束力就越大,相應地,墊層給予基層的反作用力也就越大,這種反作用力包括墊層對基層的擠壓力和層間切向剪力或摩擦力(對基層而言,該剪力或摩擦力表現(xiàn)為基層底部受拉)。半剛性基層材料具有較高的抗壓強度,可以抵抗擠壓力產(chǎn)生的壓應力,但是,半剛性基層材料的抗拉強度較小,層間切向力使得基層受拉,進而會對基層造成不利影響,甚至當這種拉應力達到其抗拉強度時,出現(xiàn)基層開裂,引發(fā)路面破壞。另外,對于面層為硬性的路面結構,例如為水泥混凝土路面時,由于面層的剛性較強,在重荷載作用下極容易發(fā)生變形甚至斷裂,破壞路面,進而為路表水深入基層提供了通道。
[0006]同時,現(xiàn)有的路面結構中,各個功能層之間對于負載的變化不具有協(xié)調能力,并且因為地下及地表水的影響會出現(xiàn)不均勻沉降,因而早期破壞分別出現(xiàn),也會導致路面結構的壽命降低。
[0007]現(xiàn)有技術中,為解決上述問題,出現(xiàn)了一種防水抗振路面結構;采用在墊層和基層之間設置防水層、在基層和路面之間設置防水減振層并在路基和墊層之間設置了透水過濾層;可以在一定程度上使地下水上升進入墊層排出路面以外的同時,能有效阻斷路基細粒土或顆粒被地下水帶入透水墊層,避免路基細粒土或顆粒的流失,減少路面沉陷,還可避免路基細粒土或顆粒堵塞透水墊層的孔隙;避開了防水層與基層和墊層的直接接觸,層間接觸面相對較光滑,大大減小了基層與墊層之間的摩擦力,使得墊層凍脹或熱膨脹變形時,基層對它的層間切向約束作用極大減輕,從而避免了防水層材料的損害;由于薄膜類防水層具有一定的適應變形的能力,可起到應力吸收和協(xié)調變形的作用,利于基層受力;由于防水層的設置,阻斷了地下水繼續(xù)上升進入基層和面層,避免由于地下水上升引起的基層和面層凍脹破壞;因此,設置防水層后,阻止地下水進一步上升至基層和面層,有效解決地下水損壞的同時,將顯著減小冬季因地下水凍脹引起的路面病害和破壞問題,同時,還可以阻止地表水通過墊層進入路基,避免由此引起的路基水損和路面唧泥現(xiàn)象;由于有效阻止了地下水的上升,在透水墊層由于施工質量控制不好造成孔隙率降低的情況下,可以防止路基細粒土或顆粒堵塞透水墊層已有的孔隙,不會造成孔隙率進一步減小甚至堵塞;防水減振功能層能阻止地表水滲透進入內部對路面結構造成的破壞,同時通過落重沖擊實驗表明,防水減振功能層能夠有效提聞抗振動沖擊能力。[0008]上述結構雖然能夠一定程度的解決前述技術問題(主要解決了地表水從面層頂部自上而下進入基層和路基、地下水從路基頂面自下而上進入基層和面層),但是,填方路基的大氣降水、滲水路堤以及路基旁其他水源仍然可以通過路基邊坡或基底側面滲入路基內部,挖方路基邊坡(尤其是滲透性大的土質邊坡等)的雨水、地表滲水、地下水也會通過道路兩側和地基底部進入到路基路床,諸如此類,水從各種渠道或方式進入路基使之含水量超過路基設計最佳含水量,都會導致其強度和穩(wěn)定性的下降,程度稍嚴重就會引發(fā)路面結構的破壞。尤其對于膨脹土、凝灰?guī)r等具有遇水膨脹崩解、失水收縮性質敏感的土質或巖質路基材料,濕脹干縮效應明顯,含水量的輕微變化都會引起顯著的路面病害,所以,保證路基材料在最佳含水量下的穩(wěn)定非常重要,因此除了要防止外來水從各個方向進入路基使含水量增大外,還需要防止因氣候和環(huán)境改變而引起的路基水分蒸發(fā)、遷移流失而引起的含水量減小,這也是此類路基材料所形成的路面結構長期存在開裂、沉陷、坍塌等破壞且難以有效解決的主要問題。
[0009]此外,上述結構對路基自身承載力和受力穩(wěn)定性缺乏貢獻,在高填方路段常常將路基邊坡做成臺階型和較平緩的坡度,占地面積較大,而且在這些高填方路基路段和一些特殊路基路段,路基承載力和穩(wěn)定性的下降會引發(fā)潛在滑動面的形成并貫通連接,引起邊坡開裂、塌方以及路面結構的沉陷破壞等;同時,上述結構雖然對于路面上部主體來說,抗振效果有所改善,但由于路基兩側的粘連作用,地基在發(fā)生不均勻沉降及抗擊振動震動時,路基的獨立性、整體性和穩(wěn)定性不足,適應變形協(xié)調能力不強,易于出現(xiàn)局部病害,局部病害會進一步加深地表水和地下水對道路結構的不利影響。
[0010]因此,需要一種路面構造,各功能層具有全方位的防水效果,既避免地表大氣降水、地下水以及浸水路堤等水源從各個方向滲入使路基含水量增大而造成的路基路面破壞,也避免路基水分損失使含水量減小而對路基路面造成破壞;同時,功能層在保證全方位防水效果的基礎上,還具有加強、套箍約束增強路基路面承載力、穩(wěn)定性和耐久性的作用,并保證路基的整體性和獨立性,使路基路面整體在受到荷載、沖擊時能更好地協(xié)調受力變形,減少因振動沖擊、地震作用而出現(xiàn)的局部破壞。
實用新型內容
[0011]有鑒于此,本實用新型的目的是提供一種全面防水的路基,路面構造各功能層具有全方位的防水效果,保證路基含水量的穩(wěn)定控制,既避免外界水源進入路基,又能使路基含水量不致?lián)p失,從而避免路基含水量偏離最佳值而導致的路面破壞,同時對路基具有完全連續(xù)加強和包裹套箍約束增強作用,使路基路面整體的承載力和穩(wěn)定性顯著增強,在受到荷載及沖擊、震動時能更好地協(xié)調受力變形。
[0012]本實用新型的全面防水的路基,所述路基以密封的方式全包有路基防水增強層。
[0013]進一步,所述路基為多層結構,層與層之間由加強層分隔且與加強層之間具有較大的摩擦系數(shù);
[0014]進一步,所述路基為多層結構,每層均以密封的方式全包有路基防水增強層,且疊加形成路基整體;
[0015]進一步,所述路基防水增強層與路基之間具有較大的摩擦系數(shù);
[0016]進一步,多層路基結構形成的路基整體全包有路基外層增強層;[0017]進一步,所述加強層為兩布一膜復合土工膜、經(jīng)編復合增強復合土工膜或高強加筋復合土工膜;
[0018]進一步,所述路基防水增強層為兩布一膜復合防水土工膜、經(jīng)編復合增強防水復合土工膜或高強加筋復合防水土工膜。
[0019]本實用新型的有益效果在于:本實用新型的全面防水的路基,路基采用具有足夠強度(具有加強作用)且不透水材料全包的密封式防水增強結構,既隔斷了地上水、地下水等水源從各種途徑、各個方向(尤其是從路基側面)進入路基,也防止了路基水分的蒸發(fā)、遷移散失,使路基含水量在施工最佳含水量下處于穩(wěn)定控制,有效解決了因路基含水量增大或減小而導致其強度、承載力和穩(wěn)定性下降帶來的各種路基路面破壞現(xiàn)象,同時,還將顯著減小冬季因地下水凍脹引起的路基病害和破壞,還可以完全阻止地表水通過透水墊層進入路基,避免由此引起的路基水損和路面唧泥現(xiàn)象,使路面構造整體穩(wěn)定;同時阻斷路基細粒土或顆粒被地下水帶入透水墊層,避免路基細粒土或顆粒的流失,杜絕因路基問題導致的路面沉陷,當然,也就避免了路基細粒土或顆粒堵塞透水墊層的孔隙;該結構的路基對路基材料具有較好的適應性,特別是對于某些對水敏感的土質或巖質材料能夠適用,比如膨脹土、濕陷性土以及凝灰?guī)r等。這樣,在水敏感土質巖質地區(qū)修筑道路時,可以充分合理地利用當?shù)夭牧希瑴p少挖方棄土、填方接料轉運等造成的工程造價提高、能源消耗和環(huán)境破壞
坐寸ο
[0020]同時,由于路基采用全包結構,具有“完全連續(xù)加強增強”和“套箍約束”作用,顯著提高路基路面的承載力、穩(wěn)定性和抗震性,能很好地解決路基路面不均勻沉降問題,使高填方路段的路基能形成較陡的邊坡而保持穩(wěn)定,減少路基修筑的占地面積,同時徹底避免路基潛在滑動面的形成和貫通連接,延長道路整體的使用周期;同時,正常使用時,防水增強層也使路基本身受力狀況具有明顯的改善,同時,道路兩側由于防水增強層的分隔,沒有現(xiàn)有技術的粘連,也就使路基整體獨立而穩(wěn)定,在受到荷載及沖擊、震動時能更好地協(xié)調受力變形,增加路基以致道路構造的承受沖擊的能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]下面結合附圖和實施例對本實用新型的全面防水的路基作進一步說明。
[0022]圖1為本實用新型的結構示意圖;
[0023]圖2為本實用新型路基防水增強層的搭接連接結構;
[0024]圖3為本實用新型第二種結構示意圖;
[0025]圖4為本實用新型第三種結構示意圖;
[0026]圖5為本實用新型第四種結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]圖1為本實用新型的結構示意圖,圖2為本實用新型路基防水增強層的搭接連接結構;如圖所示:本實用新型的全面防水的路基,所述路基I以密封的方式全包有路基防水增強層6 ;如圖1所示,路基I在應用時,由上到下依次包括面層4、基層3和墊層2。
[0028]本實施例中,如圖3所示,所述路基I為多層結構,層與層之間由加強層7分隔且與加強層7之間具有透較大的摩擦系數(shù),較大的摩擦系數(shù)是指在受到具有使二者相對滑動的外力時,會產(chǎn)生較大的靜摩擦力,避免滑移;由于加強層7具有高的抗拉強度且與各層路基之間摩擦附著力大,在各層路基材料底部形成較強的約束作用,能顯著增強路基的承載力、穩(wěn)定性和耐久性,使路基均勻受力,減少常規(guī)路基的非均勻沉降變形,并能夠使層與層之間產(chǎn)生協(xié)同作用,避免局部沉降導致的連鎖的破壞作用;而在日常使用時,層與層之間的本結構利于路基整體強度的提高,延長路基的使用壽命;如圖3所示;形成多層結構,在保證路基I整體防水保水的能力的前提下,利于協(xié)同受力,抵抗外力的作用,加強層7在路基層間形成完全連續(xù)的加強,增強路基承載力和抵抗變形能力的同時,阻斷了潛在滑動面的形成和貫通連接。
[0029]當然,也可以采用如圖4所示,所述路基I也可以為多層結構,每層均以密封的方式全包有路基防水增強層6,且疊加形成路基整體,此時,所述路基防水增強層與路基之間以及路基最上層的防水增強層與路基上層之間具有靜摩擦力。如圖4所示,形成觀感上的獨立的多層結構,層與層之間相對獨立,對于較大的外力更能協(xié)同受力,避免不均勻沉降;同時,分層全包有路基防水增強層形成的疊加式路基,整體含水量控制更好,加強增強和套箍約束能力更顯著,路基承載力和穩(wěn)定性能夠更大幅度提升;形成多層結構,在保證路基I整體防水保水的能力的前提下,利于協(xié)同受力,抵抗外力的作用,層間的路基防水增強層6在路基層間形成完全連續(xù)的加強層,增強路基承載力和抵抗變形能力的同時,阻斷了潛在滑動面的形成和貫通連接。
[0030]本實施例中,所述防水增強層6與路基I之間之間較大的摩擦系數(shù);較大的摩擦系數(shù)是指在受到具有使二者相對滑動的外力時,會產(chǎn)生較大的靜摩擦力,避免滑移;防水增強層6對路基形成較強的約束作用,能顯著增強路基的承載力、穩(wěn)定性和耐久性,使路基均勻受力,減少常規(guī)路基的非均勻沉降變形,并能夠使上述多層分別全包實施例結構中層與層之間產(chǎn)生協(xié)同作用,避免局部沉降導致的連鎖的破壞作用,而在日常使用時,層與層之間的本結構利于路基整體強度的提高,延長路基的使用壽命;如圖4所示,在多層分別全包形成多層的獨立結構時,在保證路基I整體防水保水的能力的前提下,利于協(xié)同受力,抵抗外力的作用,使各層路基間形成完全連續(xù)的加強,增強路基承載力和抵抗變形能力的同時,阻斷了潛在滑動面的形成和貫通連接。
[0031]本實施例中,如圖5所示,多層路基結構形成的路基整體全包有路基外層增強層8 ;路基分層全包疊加后,在最外圍再包一層路基外層增強層8,以約束內部的各分層路基,進一步增加結構穩(wěn)定性;路基外層增強層8可以為兩布一膜復合防水土工膜、經(jīng)編復合增強防水復合土工膜或高強加筋復合防水土工膜等等具有加強效果的膜,均能實現(xiàn)發(fā)明目的。
[0032]本實施例中,所述加強層7為兩布一膜復合土工膜、經(jīng)編復合增強復合土工膜或高強加筋復合土工膜;本實施例采用兩布一膜復合土工膜,本結構層表面完全連續(xù)密封,不但具有較好的強度,還使路基各層之間不但具有較好的防水保水效果,還能增加整體的層間摩擦附著力,從而加強路基承載力和穩(wěn)定性,以保證路面構造的使用壽命。
[0033]本實施例中,所述路基防水增強層6為兩布一膜復合防水土工膜、經(jīng)編復合增強防水復合土工膜或高強加筋復合防水土工膜;本實施例為兩布一膜復合防水土工膜,不但具有較好的防水保水效果,還能增加整體的層間摩擦附著力,從而提高路基套箍約束能力,以保證路面構造的整體性、承載力和使用壽命;根據(jù)不同的路面狀況和使用環(huán)境,采用不同單位質量和抗拉強度的防水復合土工膜;比如膨脹土路基、鹽堿地路基或者重載路基,則應采用抗拉強度較大的路基防水增強層;本實施例采用經(jīng)編復合增強防水(滲)復合土工膜,單位面積質量400g/m2?600g/m2,經(jīng)緯向抗拉強度25kN/m?80kN/m。該復合土工膜具有高抗拉強度,低延伸率,縱橫向變形均勻,耐穿刺強度高,摩擦系數(shù)大,附著力特別強,耐酸、堿、鹽的腐蝕,抗老化耐久性好、防水性強等優(yōu)良特性,不僅能夠防止路基水分的增加與流失,由于其具有高的抗拉強度和摩擦附著力,套箍約束作用明顯,還能顯著增強路基的承載力、穩(wěn)定性和耐久性,使路基均勻受力,減少常規(guī)路基的非均勻沉降變形。
[0034]當然,路基I在正常使用時,由下到上依次還具有墊層2和基層3,基層3與墊層2之間設置不透水的防水減振功能層5,防水減振功能層5與基層3和墊層2均自然分離并具有靜摩擦力;改變了現(xiàn)有技術中各個功能層之間的緊密貼合的結構特征,使防水層與基層3和墊層2之間以及基層和墊層之間的直接接觸使各個功能層之間的變形相互影響降到最低;靜摩擦力的存在,利于保證路面構造整體性和協(xié)調性。
[0035]如圖所示,基層4以密封的方式全包有防水減振功能層5,所述防水減振功能層5為兩布一膜結構或者為防水土工膜、復合塑料編織布或塑料薄膜;本實施例為兩布一膜結構;當然,基層3的全包方式可采用整體全包或分層全包再疊加的結構,均能實現(xiàn)實用新型目的;由于基層采用全包結構,還能夠使基層形成整體或整體式疊加結構,減小基層出現(xiàn)不均勻沉降并且受到?jīng)_擊力能夠使道路整體協(xié)同受力,延長道路整體的使用周期;同時,正常使用時,也使基層本身受力狀況具有明顯的改善,可有效避免不均勻沉降導致的局部病害,增加基層以致道路構造的承受沖擊的能力。
[0036]本實施例中,所述基層3上鋪設有面層4,面層4為浙青混凝土復合面層、普通水泥混凝土面層、碾壓混凝土面層、改性混凝土面層或纖維混凝土面層;所述基層為柔性基層、半剛性基層或剛性基層;所述墊層為透水的有機料墊層、無機料墊層或有機料與無機料結合墊層;實際上,本實用新型中,當基層并未采用全包的密封結構時,可采用浙青路面結構;或者,基層采用全包的密封結構時,在其上再加鋪上基層(包括透水上基層)后,也可采用浙青路面結構。
[0037]最后說明的是,以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制,盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解,可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換,而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍,其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種全面防水的路基,其特征在于:所述路基以密封的方式全包有路基防水增強層。
2.根據(jù)權利要求1所述的全面防水的路基,其特征在于:所述路基為多層結構,層與層之間由加強層分隔且與加強層之間具有摩擦系數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的全面防水的路基,其特征在于:所述路基為多層結構,每層均以密封的方式全包有路基防水增強層,且疊加形成路基整體。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的全面防水的路基,其特征在于:所述路基防水增強層與路基之間具有摩擦系數(shù)。
5.根據(jù)權利要求3所述的全面防水的路基,其特征在于:多層路基結構形成的路基整體全包有路基外層增強層。
6.根據(jù)權利要求2所述的全面防水的路基,其特征在于:所述加強層為兩布一膜復合土工膜、經(jīng)編復合增強復合土工膜或高強加筋復合土工膜。
7.根據(jù)權利要求4所述的全面防水的路基,其特征在于:所述路基防水增強層為兩布一膜復合防水土工膜、經(jīng)編復合增強防水復合土工膜或高強加筋復合防水土工膜。
【文檔編號】E01C3/06GK203668784SQ201320653418
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權日:2013年10月21日
【發(fā)明者】馬銀華, 楊慶國, 易志堅 申請人:馬銀華