專利名稱：一種粘土包邊尾礦砂路基結(jié)構(gòu)及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用尾礦砂進(jìn)行路基建設(shè)及施工方法，屬于路基技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
尾礦屬于礦選后的廢棄物，是エ業(yè)固體廢棄物的主要組成部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國累計(jì)生產(chǎn)尾砂約59. 7億噸，尾礦砂堆棄需要占用大量的土地，同時(shí)還會(huì)造成環(huán)境污染和可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。冶金礦山企業(yè)每生產(chǎn)ー噸鐵精礦，產(chǎn)生約2噸的尾礦廢棄物，其中堆存的鐵尾礦量占全部尾礦存放總量的近1/3。尾礦牧場多采用尾礦庫集中堆放方式，個(gè)別尾礦區(qū)將尾
礦直接排入河流及荒地，不但占用大量土地、堵塞河流，對周圍環(huán)境也產(chǎn)生了負(fù)面影響。因此國內(nèi)外對尾礦的綜合利用都非常重視。尾礦砂是選礦廠在一定的技術(shù)條件下將礦石磨細(xì)，選取鐵粉后排放的固體廢棄物，具有礦粒度細(xì)、數(shù)量大等特點(diǎn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，公路、鉄路建設(shè)需求越來越大，需要大量的路基填料，為了有效利用尾礦砂進(jìn)行路基填筑，提出了粘土包邊尾礦砂路基結(jié)構(gòu)及其施工方法發(fā)明專利。經(jīng)檢索，在文獻(xiàn)《尾砂礦作為路基填料的探討》(《公路》1998年第11期44_47頁)中關(guān)于施工エ藝中公開了ー種尾礦砂路堤結(jié)構(gòu)示意圖，該路基結(jié)構(gòu)是在地面上先做粘土封層，然后進(jìn)行尾礦砂路基填筑，這種結(jié)構(gòu)未設(shè)排水系統(tǒng)，很難使路基內(nèi)部尾砂礦中的水排出，從而降低路基穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種粘土包邊尾礦砂路基結(jié)構(gòu)及其施工方法，該路基充分利用廢棄的尾礦砂進(jìn)行路基鋪設(shè)，路基結(jié)構(gòu)抗沖刷能力強(qiáng)，且成本低，能夠避免尾礦產(chǎn)生的污染。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是ー種粘土包邊尾礦砂路基結(jié)構(gòu)，其特征在于所述路基結(jié)構(gòu)的主體為置于地表的尾礦砂，所述尾礦砂的兩側(cè)面和上表面包有粘土層，尾礦砂的底部兩側(cè)開設(shè)有排水盲溝，所述排水盲溝把尾礦砂與外界連通。對上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)ー步限制，所述排水盲溝為沿路基橫斷面方向上開設(shè)，排水盲溝的長度大于尾礦砂側(cè)面粘土層的厚度，排水盲溝的底部鋪設(shè)透水土工布，排水盲溝內(nèi)部用透水材料包好的碎石填滿。本發(fā)明中的排水盲溝位于尾礦砂底部兩側(cè)，沿路基長度方向，每隔30 50m設(shè)置一道，用于排除尾礦砂內(nèi)多余的水，排水盲溝內(nèi)部用碎石填滿，碎石的顆粒度要與排水盲溝的高度吻合，用于撐起排水盲溝，防止沉降。對上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)ー步限制，所述尾礦砂兩側(cè)面的粘土層的厚度控制在I. 5 2. 5m之間，尾礦砂頂部的粘土層厚度為30 50cm。本發(fā)明利用粘土層對尾礦砂進(jìn)行包邊和封頂，可以克服尾礦砂粘聚カ小，提高路基填筑時(shí)的邊坡抗沖刷能力，尾礦砂頂部的粘土層主要起到封層的目的，避免尾礦砂遇水后強(qiáng)度降低。ー種粘土包邊尾礦砂路基的施工方法，其特征在于包括如下步驟(1)清理地表清除路基用地范圍內(nèi)的垃圾、有機(jī)物殘?jiān)霸孛嬉韵?00 300mm內(nèi)的草皮、農(nóng)作物的根系和表土，并集中堆放在棄土場內(nèi)，以備臨時(shí)用地復(fù)耕、路基邊坡綠化時(shí)使用；
(2)備料根據(jù)填層段落的長度及寬度，按松鋪系數(shù)計(jì)算每層需要的尾礦砂及包邊土填筑數(shù)量，按照提前劃定的卸料分段網(wǎng)格，逐格卸土并保證虛鋪厚度滿足設(shè)計(jì)要求；
(3)攤鋪由于包邊的粘土層與尾礦砂芯同步施工，在攤鋪過程中避免兩種填料混雜，使用推土機(jī)和刮平機(jī)配合完成攤鋪施工，同時(shí)配合人工整理尾礦砂和粘土填料的交界處，形成整齊的交界線；
(4)尾礦砂芯碾壓應(yīng)遵循從壓實(shí)后的包邊土向路基中心的原則，碾壓時(shí)的軌跡重疊寬度不小于1/3軌跡寬，采用靜壓一輕震一強(qiáng)震一輕震一輪胎碾靜壓的方式，壓路機(jī)的碾壓行駛速度不超過4km/h ；
(5)開設(shè)排水盲溝碾壓完成并檢驗(yàn)合格后，在壓實(shí)后的路基面上沿橫斷面方向，分別 在兩側(cè)開挖排水盲溝，清理排水盲溝底部，鋪設(shè)透水土工布，排水盲溝內(nèi)回填碎石后用土工布將其包裹好，然后回填至壓實(shí)的路基面；
(6)粘土封層重復(fù)以上3 5步驟填筑路基至設(shè)計(jì)高度后，在頂部鋪設(shè)30 50cm厚的粘土層，進(jìn)行封層施工。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于
1)由于筑路所用的尾礦砂為礦山開采的廢棄物，通過用粘土層把尾礦砂進(jìn)行包邊封頂后，可以用于路基填料，變廢為寶，節(jié)省道路修建的材料費(fèi)，該技術(shù)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益；
2)本發(fā)明中的施工方法簡單易行，直接進(jìn)行尾礦砂攤鋪碾壓即可，不需復(fù)雜的現(xiàn)場拌合エ藝，有利于加快施工進(jìn)度，實(shí)施快速施工，主要設(shè)備為攪拌混料設(shè)備和壓路機(jī)等普通施エ機(jī)械；
3)本發(fā)明有利于路基土體排水，使路基保持干燥，提聞路基穩(wěn)定性。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。圖I是本發(fā)明中路基結(jié)構(gòu)的截面示意 其中1、排水盲溝，2、粘土層，3、尾礦砂。
具體實(shí)施例方式根據(jù)附圖I可知，本發(fā)明具體涉及ー種粘土包邊尾礦砂路基結(jié)構(gòu)，該路基結(jié)構(gòu)的主體為置于地表的尾礦砂3，尾礦砂3的兩側(cè)面和上表面包有粘土層2，尾礦砂3的底部兩側(cè)開設(shè)有排水盲溝1，排水盲溝I把粘土層2與外界連通，尾礦砂3兩側(cè)面的粘土層2的厚度控制在I. 5 2. 5m之間，尾礦砂3頂部的粘土層2厚度為30 50cm。排水盲溝I為沿路基橫斷面方向上開設(shè)，排水盲溝I的長度大于尾礦砂3側(cè)面粘土層2的厚度，排水盲溝I的底部鋪設(shè)透水土工布，排水盲溝I內(nèi)部用土工布包好的碎石填滿。該路基結(jié)構(gòu)可以避免礦砂粘聚カ較小，并且可以提高路基填筑時(shí)邊坡抗沖刷能力。本發(fā)明中粘土包邊尾礦砂路基結(jié)構(gòu)的施工方法如下
1、清除路基用地范圍內(nèi)的垃圾、有機(jī)物殘?jiān)霸孛嬉韵轮辽?00 300mm內(nèi)的草皮、農(nóng)作物的根系和表土，并集中堆放在棄土場內(nèi)，以備臨時(shí)用地復(fù)耕、路基邊坡綠化時(shí)使用；
2、根據(jù)填層段落(路段)的長度及寬度，按松鋪系數(shù)計(jì)算每層需要的尾礦砂及包邊土填筑數(shù)量，按照提前劃定的卸料分段網(wǎng)格，逐格卸土。由于包邊土與尾礦砂芯同步施工，所以在攤鋪過程中避免兩種填料混雜，應(yīng)使用推土機(jī)和刮平機(jī)配合完成攤鋪施工，同時(shí)配合人工整理尾礦砂和粘土填料的交界處，形成整齊的交界線；
3、首層攤鋪完成后可以使包邊粘土的虛鋪厚度略大于尾礦砂10cm，其余各層的填筑攤鋪可以根據(jù)首層壓實(shí)的情況調(diào)整尾礦砂與包邊土的攤鋪厚度差，以便使壓實(shí)后的尾礦砂與包邊土齊平；
4、尾礦砂芯碾壓應(yīng)遵循從壓實(shí)后的包邊土向路基中心的原則，碾壓時(shí)的軌跡重疊寬度不小于1/3軌跡寬；
5、碾壓一般采用靜壓一輕震一強(qiáng)震一輕震一輪胎碾靜壓的方式，壓路機(jī)的碾壓行駛速度不超過4 km/h ；
6、碾壓完成并檢驗(yàn)合格后，在壓實(shí)后的路基面上沿橫斷面方向，分別在兩側(cè)開挖長度約2. O 3. O m(大于包邊粘土寬度O. 5m)，寬度O. 5 I. O m，高30 50cm的排水盲溝。清理排水溝底部，鋪設(shè)透水土工布，盲溝內(nèi)回填30cm厚的碎石后用土工布將其包裹好，然后回填至壓實(shí)的路基面。7、重復(fù)以上2 6エ序填筑至設(shè)計(jì)高度后,進(jìn)行頂部30 50 cm厚的粘土封層施エ。本發(fā)明與背景技術(shù)中提及的公開技術(shù)對比，該路基結(jié)構(gòu)是直接在地面上鋪筑尾礦砂，在兩側(cè)的粘土包邊中做排水盲溝，相比與在地面上做粘土層的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明有利于路基土體排水，使路基保持干燥，提高路基穩(wěn)定性。本發(fā)明的施工方法是針對純尾礦砂進(jìn)行攤鋪碾壓，并且碾壓エ序?yàn)殪o壓一輕震一強(qiáng)震一輕震一輪胎碾靜壓的エ序，具體的碾壓遍數(shù)可由現(xiàn)場試驗(yàn)確定。本發(fā)明專利施工エ序簡單，直接進(jìn)行尾礦砂攤鋪碾壓即可，不需復(fù)雜的現(xiàn)場拌合エ藝，有利于加快施工進(jìn)度，實(shí)施快速施工。而公開技術(shù)中的施工方法，用于本發(fā)明中路基結(jié)構(gòu)的施工，是很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求的。本發(fā)明中步驟5中所述的靜壓、輕震、強(qiáng)震、輪胎碾靜壓均為路基修筑時(shí)的常規(guī)施エ方式，但碾壓エ序是本發(fā)明所提出的。
權(quán)利要求
1.一種粘土包邊尾礦砂路基結(jié)構(gòu)，其特征在于所述路基結(jié)構(gòu)的主體為置于地表的尾礦砂(3)，所述尾礦砂(3)的兩側(cè)面和上表面包有粘土層(2)，尾礦砂(3)的底部兩側(cè)開設(shè)有排水盲溝(I )，所述排水盲溝(I)把尾礦砂(3)與外界連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種粘土包邊尾礦砂路基結(jié)構(gòu)，其特征在于所述排水盲溝(I)為沿路基橫斷面方向上開設(shè)，排水盲溝(I)的長度大于尾礦砂(3)側(cè)面粘土層(2)的厚度，排水盲溝(I)的底部鋪設(shè)透水土工布，排水盲溝(I)內(nèi)部用透水材料包好的碎石填滿。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種粘土包邊尾礦砂路基結(jié)構(gòu)，其特征在于所述尾礦砂(3)兩側(cè)面的粘土層(2)的厚度控制在I. 5 2. 5m之間，尾礦砂(3)頂部的粘土層(2)厚度為30 50cm。
4.一種粘土包邊尾礦砂路基的施工方法，其特征在于包括如下步驟 (1)清理地表清除路基用地范圍內(nèi)的垃圾、有機(jī)物殘?jiān)霸孛嬉韵?00 300mm內(nèi)的草皮、農(nóng)作物的根系和表土，并集中堆放在棄土場內(nèi)，以備臨時(shí)用地復(fù)耕、路基邊坡綠化時(shí)使用； (2)備料根據(jù)填層段落的長度及寬度，按松鋪系數(shù)計(jì)算每層需要的尾礦砂及包邊土填筑數(shù)量，按照提前劃定的卸料分段網(wǎng)格，逐格卸土并保證虛鋪厚度滿足設(shè)計(jì)要求； (3)攤鋪由于包邊的粘土層與尾礦砂芯同步施工，在攤鋪過程中避免兩種填料混雜，使用推土機(jī)和刮平機(jī)配合完成攤鋪施工，同時(shí)配合人工整理尾礦砂和粘土填料的交界處，形成整齊的交界線； (4)尾礦砂芯碾壓應(yīng)遵循從壓實(shí)后的包邊土向路基中心的原則，碾壓時(shí)的軌跡重疊寬度不小于1/3軌跡寬，采用靜壓一輕震一強(qiáng)震一輕震一輪胎碾靜壓的方式，壓路機(jī)的碾壓行駛速度不超過4km/h ； (5)開設(shè)排水盲溝碾壓完成并檢驗(yàn)合格后，在壓實(shí)后的路基面上沿橫斷面方向，分別在兩側(cè)開挖排水盲溝，清理排水盲溝底部，鋪設(shè)透水土工布，排水盲溝內(nèi)回填碎石后用土工布將其包裹好，然后回填至壓實(shí)的路基面； (6)粘土封層重復(fù)以上3 5步驟填筑路基至設(shè)計(jì)高度后，在頂部鋪設(shè)30 50cm厚 的粘土層，進(jìn)行封層施工。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粘土包邊尾礦砂路基結(jié)構(gòu)及其施工方法，屬于路基技術(shù)領(lǐng)域。路基結(jié)構(gòu)的主體為置于地表的尾礦砂，尾礦砂的兩側(cè)面和上表面包有粘土層，尾礦砂的底部兩側(cè)開設(shè)有排水盲溝，所述排水盲溝把粘土層與外界連通，該路基結(jié)構(gòu)的施工步驟包括清理地表、備料、攤鋪、尾礦砂芯碾壓、開設(shè)排水盲溝、粘土封層。本發(fā)明的路基充分利用廢棄的尾礦砂進(jìn)行路基鋪筑，路基結(jié)構(gòu)抗沖刷能力強(qiáng)，且成本低，能夠避免尾礦產(chǎn)生的污染，該技術(shù)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。
文檔編號(hào)E01C3/00GK102704364SQ20121021961
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者呂鵬, 周喬勇, 張保儉, 楊廣慶, 熊保林 申請人:石家莊鐵道大學(xué)