一种利用废旧轮胎的路堤拓宽方法

本发明属于公路路堤拓宽工程，尤其涉及一种利用废旧轮胎的路堤拓宽方法。

背景技术：

1、随着我国经济的高速发展，机动车市场保有量的持续增长同时也引发了废旧轮胎黑色污染现象。因废旧轮胎具有强度高、韧性高、密度低、耐腐蚀、耐高温、防震性能优良等优点，欧美等发达国家已将其作为土建材料，我国当下正处于起步阶段。目前国内外的废旧轮胎再利用多聚焦于破碎体的再利用，即废旧轮胎经切割、粉碎和研磨等工序后，掺入土体中提升物理力学性能。然而，废旧轮胎的二次加工工序复杂，甚至会产生环境污染，整胎再利用将是消纳废旧轮胎的理想途径之一。

2、公路路堤拓宽面临的最为突出的技术难题是既有路堤和路堤拓宽部分之间的差异沉降，处理不善则易导致路面纵向裂缝、道面起伏甚至拓宽部分整体失稳。传统路堤拓宽方法中，路堤拓宽部分仍按照既有路堤的边坡坡比设计，修建于既有路堤外侧的原状地基土上，由于既有路堤下方的地基土在运营过程中已经完成一定程度的固结，通常需对路堤拓宽部分下方的原状地基土进行地基处理，以减小既有路堤和拓宽部分结合部位两侧的沉降速率差。

3、废旧轮胎具有比土工格室更强的三维立体结构性，将废旧轮胎、级配碎石和土工格栅结合形成的路堤加筋垫层，不仅具备一定的抗弯能力，而且内部还有侧向约束、竖向摩擦等作用能有效扩散从上部传来的竖向应力，能够在差异沉降条件下发挥很好的协调变形作用。将既有路堤的边坡进行开挖，然后修建面板垂直的“废旧轮胎-土工格栅”加筋土挡墙作为路堤的拓宽部分，即可充分利用既有路堤边坡下方固结地基的强度，从而大幅减小地基处理的范围。该技术可大量利用废旧轮胎，实现废旧轮胎的无害化再利用的同时，也能够降低工程造价，具有很好的环境效益和经济效益。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的发明目的是提供一种利用废旧轮胎的路堤拓宽方法，该方法适用于路堤高度小于路基工作区深度的低路堤拓宽工程，路堤拓宽部分的高度不大于3m、宽度为3.75m～7.5m，能够有效控制既有路堤和路堤拓宽部分之间的差异沉降，为公路路堤拓宽工程提供经济可行的技术方案。

2、本发明提供一种利用废旧轮胎的路堤拓宽方法，所述路堤拓宽方法适用于路堤高度小于路基工作区深度的低路堤拓宽工程，路堤拓宽部分的高度不大于3m、宽度为3.75m～7.5m，包括以下步骤：

3、步骤1、根据路堤拓宽施工要求拆除原有排水沟、隔离栅等设施，并对既有路堤需拓宽一侧的边坡及地基土进行清理，具体为：拓宽部分基底的地基土清除厚度不小于0.3m，既有路堤坡面的法向厚度清除不小于0.3m，清除后进行平整压实；

4、步骤2、废旧轮胎的预处理，具体过程为：切除废旧轮胎的胎侧和胎圈，保留废旧轮胎的胎面和胎肩，如图3所示；

5、步骤3、将经平整压实的边坡开挖成“梯田状”台阶，台阶的高度为经预处理的废旧轮胎平放后的高度、宽度不大于经预处理的废旧轮胎半径，然后平整既有路堤表面、台阶表面和侧面、地基土表面；

6、步骤4、根据设计要求，在拓宽部分基底的地基土外边缘处施工预设密度的刚性桩3，并在刚性桩3的顶部成型桩帽，成型的桩帽处于地基土表面上，其高度为经预处理的废旧轮胎的高度、直径不大于经预处理的废旧轮胎的内径；随后，在拓宽部分基底的地基土表面铺设土工格栅，桩帽处土工格栅部分被切除以使得土工格栅与桩帽相适配，将步骤2中经预处理的废旧轮胎套置于桩帽外、并压在土工格栅上；接着，在套置于桩帽外的废旧轮胎之间铺设经预处理的废旧轮胎，并在所铺设废旧轮胎的外侧再铺设一列经预处理的废旧轮胎；铺设完成后，采用土工扎带捆扎相邻的两个经预处理的废旧轮胎，从俯视角度观察，在拓宽部分基底的地基土外边缘处铺设有两列经预处理的废旧轮胎，外侧的一个废旧轮胎处于内侧的两个废旧轮胎夹角位置、其胎面与相邻的内侧两个废旧轮胎胎面相切，外侧的一个废旧轮胎的圆心、与该废旧轮胎相邻的内侧两个废旧轮胎的圆心三者之间的连线形成等边三角形，同样，内侧的一个废旧轮胎处于外侧的两个废旧轮胎夹角位置、其胎面与相邻的外侧两个废旧轮胎胎面相切，内侧的一个废旧轮胎的圆心、与该废旧轮胎相邻的外侧两个废旧轮胎的圆心三者之间的连线形成等边三角形，并且，处于外侧的废旧轮胎胎面抵紧拓宽部分基底的地基土外边缘的侧面；最后，在两列经预处理的废旧轮胎内以及废旧轮胎之间填充路堤填料，并压实；

7、步骤5、首先，将步骤2中经预处理的废旧轮胎铺设于步骤3中台阶自下而上的第一级阶面上，即铺设在步骤3中平整后的拓宽部分基底的地基土表面，其中，靠近台阶的第一级阶侧的废旧轮胎抵紧该第一级阶侧，靠近桩帽的废旧轮胎抵紧套置于桩帽外的废旧轮胎；接着，采用土工扎带捆扎相邻的两个经预处理的废旧轮胎，并在废旧轮胎内以及废旧轮胎之间装填级配碎石后压实；最后，将步骤4中铺设的土工格栅的两端进行返包；

8、步骤6、步骤5完成后，在其上铺设土工格栅；接着，在步骤3中台阶自下而上的第二级阶面上放置步骤2中经预处理的废旧轮胎，采用土工扎带捆扎相邻的两个经预处理的废旧轮胎，并在废旧轮胎内装填级配碎石，后压实，从俯视角度观察，第二级阶面上放置有一列经预处理的废旧轮胎；继而，在步骤4铺设的两列经预处理的废旧轮胎上堆叠放置经预处理的废旧轮胎，采用土工扎带捆扎相邻的两个经预处理的废旧轮胎，并在其内填充路堤填料，后压实；最后，在铺设的经预处理的废旧轮胎之间填充路堤填料，压实后将铺设的土工格栅的两端进行返包；其中，第二级阶面上放置的一列经预处理的废旧轮胎与堆叠放置的经预处理的废旧轮胎之间填充路堤填料，压实后形成路堤填料层；

9、步骤7、重复步骤6，至步骤3中台阶自下而上的最上一级阶面；步骤3中台阶自下而上的最上一级阶面完成步骤6的施工后，根据实际施工情况，再铺满一层路堤填料，将其压实后进行平整，至其表面与既有路堤表面处于同一水平面；

10、施工全部完成后，内装填级配碎石的废旧轮胎为废旧轮胎单元体，步骤5中铺设的土工格栅、土工格栅上铺设的废旧轮胎单元体以及废旧轮胎单元体之间填充的级配碎石形成“土工格栅-废旧轮胎-级配碎石”加筋垫层，处于拓宽部分外边缘处的内填充路堤填料的废旧轮胎以及废旧轮胎之间填充的路堤填料、土工格栅形成加筋土挡墙。

11、优选地，步骤4中，所述刚性桩是素混凝土桩、cfg桩或预应力管桩。

12、优选地，步骤3中，所述台阶需将既有路堤的边坡开挖至1:0.5的坡比后再进行“梯田状”台阶的开挖。

13、优选地，所述土工格栅为双向拉伸土工格栅，纵向和横向每延米拉伸屈服力不低于20kn/m。

14、优选地，所述废旧轮胎平放后的高度范围为175mm～350mm，外直径范围为500mm～800mm。

15、优选地，所述级配碎石的级配不均匀系数不得小于15。

16、优选地，所述路堤填料是砾砂土、砂土、碎石土、黄土或中低液限黏土中任一种或多种的混合，所述路堤填料的最大粒径不大于10cm。

17、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果：

18、1、在路基的某一深度z处，当车轮荷载引起的垂直应力与地基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/5～1/10时，该深度z范围内的路基称为路基工作区。在工作区范围内的路基，对于支承路面结构和车轮荷载影响较大，在工作区范围以外的路基，影响逐渐减小。低路堤通常指路堤高度小于路基工作区深度的路堤。本发明适用于路堤高度小于路基工作区深度的低路堤拓宽工程，路堤拓宽部分的高度不大于3m、宽度为3.75m～7.5m，能够有效控制既有路堤和路堤拓宽部分之间的差异沉降。

19、2、本发明利用废旧轮胎具有比土工格室更强的三维立体结构性，将废旧轮胎、级配碎石和土工格栅结合形成的路堤加筋垫层，不仅具备一定的抗弯能力，而且内部还有侧向约束、竖向摩擦等作用能有效扩散从上部传来的竖向应力，能够在差异沉降条件下发挥很好的协调变形作用，从而有效控制既有路堤和路堤拓宽部分之间的差异沉降，进而减少路面纵向裂缝、道面起伏甚至拓宽部分整体失稳等工程灾害。

20、3、本发明将既有路堤的边坡进行开挖，修建垂直的加筋土挡墙，充分利用既有路堤边坡下方固结地基的强度，从而大幅减小地基处理的范围，降低工程造价。

21、4、本发明可大量利用废旧轮胎，不仅能提高废旧轮胎的回收利用率，从而缓解废旧轮胎堆积造成的“黑色污染”现象，而且能减少传统废旧轮胎回收过程中易造成环境污染的二次加工工序，具有很好的环境效益。