CN111827257A - 一种自排水固化土路基结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种自排水固化土路基结构及施工方法，包括路基和铺设于路基底部的碎石层；所述碎石层内设置有多根横向铺设的排水管；所述排水管的左端沿碎石层的左侧伸出，右端沿碎石层的右侧伸出；所述排水管的两端伸出碎石层的部分内部均插接有加热棒，利用吸水材料加热后失水特征形成自排水；所述排水管上开设有多个透水孔；所述排水管外部包裹透水滤膜；所述路基与碎石层之间设置有阴极钢丝格栅；所述路基的上部设置有阳极钢丝格栅。本发明通过电渗改变毛细水方向并从管道排出，解决因地下水的存在造成路基土体内部毛细水上升，在土体内部积聚不能排出而降低水稳性产生的工程问题。

Description

一种自排水固化土路基结构及施工方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体地说是涉及一种自排水固化土路基结构及施工方法。

背景技术

在堤坝、路堤等工程中，常常采用换填、改性、包边等措施对填土层进行处理，而在道路等工程建设完成后，路面结构层和排水***阻隔了路基填土，使其免受降雨等环境因素影响，但在路基下部，地下水位以上的土体，其含水量仍会受到环境等因素变化而变化，土体较大的基质吸力使得毛细水效应扩大，毛细水的上升将导致路基土内部的含水量增大，强度迅速降低，从而诱导土体开裂，沉降过大等事故。然而现在大多工程常采用土工格栅改变处理范围内土体的应力应变场，间接的提升土体强度，但该方法治标不治本，路基内部土的强度衰减依然不可避免。

土工格栅的吸水性具有较大的工程需要，例如在膨胀土地基上进行施工时，由于膨胀土较大的机质吸力使得毛细水的效应显著突出。毛细水上升导致膨胀土路基内部含水量进行周期性的变化，从而导致干湿循环效应，涨缩变形等等，强度迅速降低，这也是膨胀土路基经过2~3年出现工程病害的原因。

传统方法是在路基底部进行垫层处理或在内部加设土工格栅以提高土体强度。目前现有的土工格栅有：塑料土工格栅，经编土工格栅，复合型双向土工格栅，双向钢塑土工格栅，钢丝格栅等。就其设计思路主要集中在使用新材料、新经纬结构及新节点设计以期实现增强土工格栅的抗拉性、整体性及耐久性。而就土工格栅的吸水性进行相关设计及研究较少，尚无对路基内由基质吸力引起的毛细水上升的问题进行的设计及研究。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种自排水固化土路基结构及施工方法，通过电渗改变毛细水方向并从管道排出，解决因地下水的存在造成路基土体内部毛细水上升，在土体内部积聚不能排出而降低水稳性产生的工程问题。

技术方案：本发明提出一种自排水固化土路基结构，包括路基和铺设于路基底部的碎石层；所述碎石层内设置有多根横向铺设的排水管；所述排水管的左端沿碎石层的左侧伸出，右端沿碎石层的右侧伸出；所述排水管的两端伸出碎石层的部分内部均插接有加热棒；所述排水管上开设有多个透水孔；所述排水管外部包裹透水滤膜；所述排水管内部填充有吸水材料；

所述路基与碎石层之间设置有阴极钢丝格栅；所述路基的上部设置有阳极钢丝格栅。

进一步，所述排水管由中心向两端为倾斜向下延伸。

进一步，所述排水管与碎石层接触的中间部分上的透水孔面积占排水管中间部分表面积的比例不小于10%；所述排水管伸出碎石层的两端部分上的透水孔面积占排水管两端部分表面积的比例不小于80%。

进一步，所述排水管为不锈钢管。

进一步，所述加热棒、阴极钢丝格栅和阳极钢丝格栅通过太阳能电源供电。

一种自排水固化土路基结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、在排水管上开设透水孔，排水管内部填充吸水材料，排水管外部包裹透水滤膜8；

S2、铺设一层碎石层，在碎石层内部横向铺设多根排水管；所述排水管的左端沿碎石层的左侧伸出，右端沿碎石层的右侧伸出；所述排水管的两端伸出碎石层的部分插接加热棒；

S3、在碎石层上部铺设阴极钢丝格栅；

S4、铺设路基至一定高度后，再铺设一层阳极钢丝格栅，继续铺设路基至结束。

有益效果：（1）本发明通过电渗使路基内部毛细水流向阴极，被吸水材料吸收，形成排水网；解决路基内部因毛细水上升而造成强度降低，沉降增大等工程问题。

（2）根据吸水材料具有加热后失水特征，排水管两端伸出路基外，通过加热棒加热排水管两端的吸水材料，将排水管内的水强制排出；由于高分子吸水材料的通水性，排水管中部吸水材料中的水被吸至排水管左右两端，再由加热棒加热，如此往复，完成自排水。

（3）本发明采用太阳能电源，节约能源，绿色环保。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A截面图；

图3为本发明的排水管的纵截面图；

图4为本发明的排水管的横截面图；

图5为本发明的阴极钢丝格栅的结构示意图；

图6为本发明的排水管的排列示意图。

具体实施方式

如图1和图2，本发明提出一种自排水固化土路基结构，包括路基1和铺设于路基1底部的碎石层2。

如图6，所述碎石层2内设置有多根横向铺设的排水管3；所述排水管3的左端沿碎石层2的左侧伸出，右端沿碎石层2的右侧伸出；所述排水管3的两端伸出碎石层2的部分内部均插接有加热棒4。

如图3和图4，所述排水管3为不锈钢管，排水管3上开设有多个透水孔301；所述排水管3与碎石层2接触的中间部分上的透水孔301面积占排水管3中间部分表面积的比例不小于10%；所述排水管3伸出碎石层2的两端部分上的透水孔301面积占排水管3两端部分表面积的比例不小于80%。

所述排水管3外部包裹透水滤膜302；透水滤膜优选为O₉₅＜0.075mm的无纺滤膜。

所述排水管3内部填充有吸水材料303，吸水材料优选为高分子吸水树脂。

所述排水管3由中心向两端为倾斜向下延伸，本实施例所示倾角为2°。

所述路基1与碎石层2之间设置有如图5的阴极钢丝格栅5；所述路基1的上部设置有阳极钢丝格栅6。阴极钢丝格栅5和阳极钢丝格栅6均采用横纵等间距10cm的金属编织网，钢丝直径为2mm。

所述加热棒4、阴极钢丝格栅5和阳极钢丝格栅6通过太阳能电源7供电。太阳能电源7输出电压为20V，最大输出功率为60W。

一种自排水固化土路基结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、选用外径20mm，内径15mm的不锈钢管作为排水管3；用电钻在排水管3上开设透水孔301，排水管3内部填充吸水材料303，排水管3外部包裹透水滤膜302； 透水滤膜302与排水管3可通过热熔或化学试剂进行粘合；

S2、铺设一层10cm厚的碎石层2，在碎石层2内部横向铺设多根排水管3，多根排水管3等间距20cm铺设；所述排水管3的左端沿碎石层2的左侧伸出50cm，右端沿碎石层2的右侧伸出50cm；所述排水管3的两端伸出碎石层2的部分插接加热棒4；

S3、在碎石层2上部铺设阴极钢丝格栅5；

S4、铺设50cm路基1后，再铺设一层阳极钢丝格栅6，继续铺设路基1至结束。

工作原理：由于地下水的存在，路基1内部由于毛细水上升，出现上部含水率升高，且内部的水积聚无法排除，对路堤上部水稳特性造成影响，产生沉降；

开启太阳能电源7，为所述加热棒4、阴极钢丝格栅5和阳极钢丝格栅6供电；

路基1内部的水包括毛细水将从阳极钢丝格栅6通过电渗作用流向阴极钢丝格栅5，汇聚在阴极钢丝格栅5附近；阴极排水格栅5附近积聚的水通过透水滤膜302及透水孔301被吸水材料303吸收。

排水管3左右两端的吸水材料303中水受加热棒4加热后蒸发，由于高分子吸水材料303的通水性，排水管3中部吸水材料303中的水被吸至排水管3左右两端，再由加热棒4加热，如此往复，完成自排水。

Claims (6)

1.一种自排水固化土路基结构，其特征在于：包括路基（1）和铺设于路基（1）底部的碎石层（2）；所述碎石层（2）内设置有多根横向铺设的排水管（3）；所述排水管（3）的左端沿碎石层（2）的左侧伸出，右端沿碎石层（2）的右侧伸出；所述排水管（3）的两端伸出碎石层（2）的部分内部均插接有加热棒（4）；所述排水管（3）上开设有多个透水孔（301）；所述排水管（3）外部包裹透水滤膜（302）；所述排水管（3）内部填充有吸水材料（303）；

所述路基（1）与碎石层（2）之间设置有阴极钢丝格栅（5）；所述路基（1）的上部设置有阳极钢丝格栅（6）。

2.根据权利要求1所述的自排水固化土路基结构，其特征在于：所述排水管（3）由中心向两端为倾斜向下延伸。

3.根据权利要求2所述的自排水固化土路基结构，其特征在于：所述排水管（3）与碎石层（2）接触的中间部分上的透水孔（301）面积占排水管（3）中间部分表面积的比例不小于10%；所述排水管（3）伸出碎石层（2）的两端部分上的透水孔（301）面积占排水管（3）两端部分表面积的比例不小于80%。

4.根据权利要求3所述的自排水固化土路基结构，其特征在于：所述排水管（3）为不锈钢管。

5.根据权利要求4所述的自排水固化土路基结构，其特征在于：所述加热棒（4）、阴极钢丝格栅（5）和阳极钢丝格栅（6）通过太阳能电源（7）供电。

6.一种自排水固化土路基结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、在排水管（3）上开设透水孔（301），排水管（3）内部填充吸水材料（303），排水管（3）外部包裹透水滤膜（302）；

S2、铺设一层碎石层（2），在碎石层（2）内部横向铺设多根排水管（3）；所述排水管（3）的左端沿碎石层（2）的左侧伸出，右端沿碎石层（2）的右侧伸出；所述排水管（3）的两端伸出碎石层（2）的部分插接加热棒（4）；

S3、在碎石层（2）上部铺设阴极钢丝格栅（5）；

S4、铺设路基（1）至一定高度后，再铺设一层阳极钢丝格栅（6），继续铺设路基（1）至结束。

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