一种应用于道路工程中的固废双基结构

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，具体为一种应用于道路工程中的固废双基结构。

背景技术

地基是指建筑物下面支撑基础的土体或岩体。作为建筑地基的土层分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。地基有天然地基和人工地基(复合地基)两类。天然地基是不需要人加固的天然土层。人工地基需要人加固处理，常见有石屑垫层、砂垫层、混合灰土回填再夯实等。路基是轨道或者路面的基础，是经过开挖或填筑而形成的土工构筑物。路基的主要作用是为轨道或者路面铺设及列车或行车运营提供必要条件，并承受轨道及机车车辆或者路面及交通荷载的静荷载和动荷载，同时将荷载向地基深处传递与扩散。

沿海地区与河滩地区水塘密布，软土层深厚，土体性质较差，软土地基具有含水率高和压缩性大的特点，导致其承载能力低、沉降变形大，在施工前需要对其进行加固。在加固时常用的材料为石屑、碎石、混合灰土等，然而砂石等均为不可再生资源，地区分布不均，且自重大，购买和输运砂石等材料耗费较大，且砂石路基的抗沉降能力有限，容易导致地基失稳变形。有必要设计出通过对路基和地基部分分层压实及化学固化的方法来加固以解决软土路基地基承载力不足的问题。鉴于此，我们提出一种应用于道路工程中的固废双基结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于道路工程中的固废双基结构，该应用于道路工程中的固废双基结构，解决了背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应用于道路工程中的固废双基结构，包括地基结构、路基结构以及加固结构，所述地基结构包括持力层，所述持力层的顶部设有原淤泥层，所述原淤泥层的顶部设有固废回填层；

所述路基结构包括下路堤，所述下路堤的顶部设有上路堤，所述上路堤的顶部设有下路床，所述下路床的顶部设有上路床，所述上路床的顶部设有基层，所述基层的顶部设有功能层，所述功能层的顶部设有面层；

所述加固结构包括多个水泥搅拌桩，所述水泥搅拌桩嵌设在地基结构中，用以提高地基结构的强度和承载性能。

优选的，所述固废回填层的底层由碱渣与淤泥翻拌而成，顶层由碱渣进行分层压实而成，压实度不小于85％。

优选的，所述下路堤的材料为山场碎石，所述上路堤的材料由磷尾矿砂、黏土和石灰组成，所述下路床的材料由磷尾矿砂、碱渣、黏土和石灰组成，所述上路床的材料由碱渣、黏土和石灰组成。

优选的，所述上路床和下路床中的碱渣掺量均在30-40％之间，所述上路床、下路床和上路堤中的黏土掺量均在25％-70％之间，所述上路堤和下路床中的磷尾矿砂均在30％-45％之间，所述上路堤中的石灰掺量在2％-8％之间，所述上路床和下路床中的石灰掺量均在6％-7％之间。

优选的，所述路基结构的两侧均设有黏土包封A，所述黏土包封A的外侧设有种植土区，所述种植土区的外侧设有防护区，所述防护区的材料由秸秆纤维帘、定坡高秸秆纤维帘、预制砼衬砌拱和秸秆纤维帘组成。

优选的，所述固废回填层的顶部设有硬壳层，所述固废回填层内嵌设有水平格栅，所述固废回填层的顶部设有土工格栅。

优选的，所述水泥搅拌桩之间设有排水井，所述加固结构外侧设有排水沟。

优选的，多个所述水泥搅拌桩之间采用梅花形布置，且水泥搅拌桩之间的间距在1.2-2m之间。

优选的，所述水泥搅拌桩内的水泥掺量为55-75kg/m。

优选的，所述水泥搅拌桩的施工方式为干喷。

借由上述技术方案，本发明提供了一种应用于道路工程中的固废双基结构。至少具备以下有益效果：

(1)、该应用于道路工程中的固废双基结构，采用碱渣地基和碱渣土路基的双基模式，利用碱渣填筑沟塘等低洼地段作为地基，利用碱渣改性黏土回填分层压实的方式，形成碱渣地基，利用磷尾矿砂、碱渣复合改性黏土，外掺少量石灰进行稳定，形成碱渣路基，节省工程建设成本的同时减轻社会与环境问题，巨量使用碱渣等固废，以解决安全、环境及经济问题。

(2)、该应用于道路工程中的固废双基结构，利用水泥搅拌桩加固碱渣地基，与水平格栅形成整体提高了复合地基的承载力，碱渣改性黏土，外掺少量石灰进行稳定路基，改善其高含水率的特性。

(3)、该应用于道路工程中的固废双基结构，通过设置通过种植土和排水沟解决部分排水的问题，通过边部设置搅拌桩减轻圆弧滑动面的剪切影响。水泥搅拌桩，对底部进行加固，减少地基沉降。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分:

图1为本发明的整体结构截面图；

图2为本发明的地基施工流程图。

图中：1、防护区；2、种植土区；3、排水井；4、硬壳层；5、面层；6、功能层；7、基层；8、上路床；9、下路床；10、上路堤；11、下路堤；12、黏土包封A；13、水泥搅拌桩；14、排水沟；15、黏土包封B；16、原低洼处底部土层；17、水平格栅；18、固废回填层；19、原淤泥层；20、持力层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2，本发明提供的一种技术方案：

一种应用于道路工程中的固废双基结构，包括碱渣地基结构、碱渣路基结构以及加固结构。碱渣地基结构、碱渣路基结构组成的双基模式能够系统化地大量高效利用碱渣，双基模式下路基和地基均采用碱渣及碱渣混合土，使得土层之间土的性质相近。碱渣是指工业生产中制碱和碱处理过程中排放的碱性废渣，目前，碱渣都堆放在碱渣堆场里，堆高已达16-17m，已接近碱渣堆场挡墙设计高度18m，存在溃坝危险，本发明利用碱渣改性黏土制备填料，巨量使用碱渣等固废，以解决安全、环境及经济问题。碱渣地基结构外侧为原低洼处底部土层16和黏土包封B15，黏土包封B15位于原低洼处底部土层16的顶部。

本实施例中，碱渣地基结构包括持力层20，持力层20的顶部设有原淤泥层19，持力层20和原淤泥层19为土地原有结构，沟塘等低洼地段的原淤泥层19不进行清淤，原淤泥层19的顶部设有固废回填层18。固废回填层18的底层由碱渣与淤泥翻拌而成，使其产生充分反应，产生强度，尽量采用机械拌合和机械+人工拌合的方式。碱渣与淤泥翻拌层后，其顶部由碱渣进行分层压实而成，压实度不小于85％，碱渣分层压实后可根据需求在上部铺设水平格栅17，水平格栅17优选为钢塑格栅，但不限于此。固废回填层18的顶部设有硬壳层4，硬壳层4由2％的水泥形成，方便机械施工，固废回填层18的顶部设有土工格栅。土工格栅与加固结构、硬壳层4、固废回填层18形成下部碱渣地基整体结构。这样形成的碱渣地基按碱渣掺量为30％-40％计，每公里可节约38.4万元，按标段5.4km计算，约可节约207万元。

本实施例中，碱渣路基结构包括下路堤11，下路堤11的材料为山场碎石，下路堤11的顶部设有上路堤10，上路堤10的材料由磷尾矿砂、黏土和石灰组成，上路堤10的顶部设有下路床9，下路床9的材料由磷尾矿砂、碱渣、黏土和石灰组成，下路床9的顶部设有上路床8，上路床8的材料由碱渣、黏土和石灰组成，上路床8的顶部设有基层7，基层7的顶部设有功能层6，功能层6的顶部设有面层5。其中，上路床8和下路床9中的碱渣掺量均在30-40％之间，上路床8、下路床9和上路堤10中的黏土掺量均在25％-70％之间，上路堤10和下路床9中的磷尾矿砂均在30％-45％之间，上路堤10中的石灰掺量在2％-8％之间，上路床8和下路床9中的石灰掺量均在6％-7％之间，此时经济性最好。

进一步的是，路基结构的两侧均设有黏土包封A12，黏土包封A12的外侧设有种植土区2，种植土区2的外侧设有防护区1，防护区1的材料由秸秆纤维帘、定坡高秸秆纤维帘、预制砼衬砌拱和秸秆纤维帘组成。通过该方式稳固路基结构，起到绿色环保的作用。

本实施例中，加固结构包括多个水泥搅拌桩13，部分水泥搅拌桩13嵌设在地基结构中，用以提高地基结构的强度和承载性能。水泥搅拌桩13之间设有排水井3，通过连接排水泵排水，其作用是在自重和机械压实的作用下使土层中的水位上升，加固结构外侧设有排水沟14。多个水泥搅拌桩13之间采用梅花形布置，且水泥搅拌桩13之间的间距在1.2-2m之间，分为中间搅拌桩和边部搅拌桩，中间搅拌桩嵌设在地基结构中，以提高地基结构的强度和承载性能，边部搅拌桩嵌设于原低洼处底部土层16和黏土包封B15中，并沿行车方向布置，以提高路基和地基土体的剪切性能。水泥搅拌桩13内的水泥掺量为55-75kg/m，水泥搅拌桩13的施工方式为干喷，干喷必须在固废回填层18分层压实度达到85％之后进行，碱渣含水率高，干喷可以吸收碱渣中多余的水分，在碱渣双基下，碱渣能够更好创造碱性环境，对水泥的水化具有激发作用，进一步促进水泥搅拌桩13的强度发展，此外碱渣地基中碱渣自身具有胶凝性，采用水泥搅拌桩13加固后进一步提高其强度和承载性能。

本发明的一种应用于道路工程中的固废双基结构在施工时，首先对碱渣进行破碎，碱渣如湿润偏粘性，破碎难度相对较大，根据现场机械情况确定破碎后碱渣颗粒大小范围，碱渣破碎后对碱渣颗粒和塘底淤泥进行翻拌，利用碱渣吸水的特点，建议碱渣掺量25％-30％为宜，在翻拌时尽量采用机械拌合和机械加人工拌合的方式，若是道路等级较高或有宽阔场地，建议厂拌，效果更佳，若是道路等级较低或场地狭小，也可路拌，翻拌后在上层用碱渣回填，并进行分层压实，压实度不小于85％，在这个过程中，每层回填完成建议采用22吨单钢轮和25吨三钢轮机械进行压实，是否需要震动，强震还是弱震，根据现场确定。碱渣分层压实后可根据需求在上部铺设水平格栅17，水平格栅17的性质可以根据实际情况决定，建议使用钢塑格栅，地基回填后进行覆盖浇水养护。在回填完成后，在固废回填层18的顶部添加2％的水泥形成硬壳层4，方便机械施工。在确保碱渣分层压实度达到85％，且硬壳层4方便施工时，对回填的鱼塘施打水泥搅拌桩13，对底部进行加固，减少地基沉降，进行水泥搅拌桩13的干喷，碱渣地基下水泥搅拌桩13建议采用水泥掺量为55-75kg/m，确保7d无侧限抗压强度为0.5MPa，28d无侧限抗压强度为0.8MPa，90d无侧限抗压强度为1.3MPa，水泥搅拌桩13的单桩承载力能满足96.4kPa，复合地基承载力能达到132.3kPa，碱渣地基水泥搅拌桩的强度、单桩承载力、复合地基承载力均满足使用要求。随后按照下路堤11、上路堤、下路床9、上路床8、基层7、功能层6、面层5的顺序依次进行铺设，完成路基结构的施工，然后在路基两侧铺设黏土包封A12，找坡2-4％，在黏土包封B15外侧铺设种植土区2，最后在种植土区2铺设由秸秆纤维帘、定坡高秸秆纤维帘、预制砼衬砌拱和秸秆纤维帘组成，起到绿色环保的作用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。