一种V字型冲沟高填方临时排水系统及其构筑方法与流程

本发明涉及一种v字型冲沟高填方临时排水系统及其构筑方法，属于v字型冲沟高填方临时排水技术领域。

背景技术：

山区地貌类型多为侵蚀构造、河谷阶地，受断层、褶皱等构造影响，地形起伏大，峰谷明显、沟壑纵横，其地形、水文、气候条件十分复杂，地表受水流不同程度侵蚀、冲刷影响，形成较多呈v字型自然冲沟。随着高等级公路向山区建设推进，路线布设受地形、线形指标条件限制，不可避免的产生较多v型冲沟高填方段落。

v字型自然冲沟为山区地表水或部分地下水主要排水廊道，存在长期水流或季节性雨源型水流，如汛期降雨较集中，则冲沟中水流较大，冬季降雨量少，则冲沟中水流较小。因此，公路路线为跨越v字型自然冲沟而设置的高填方路基，必须避免如下问题：

(1)在填筑过程中，填土材料的含水量大小对提高密实度起着很重要的作用。冲沟中水流浸入填方路基，填土材料含水量较最优含水量高得多，含水量过大过小都使夯压实效果难以达到要求，致使路堤工后沉降变形大，严重影响行车安全性和舒适性；

(2)汛期降雨集中，降雨强度大，v字型自然冲沟中水体汇集迅速，而填方路基填筑需分层压实，受填料来源、填料运输及填筑速率限制，施工周期较长，填筑过程中易于填方后缘形成堰塞湖，大量水往路基深处渗透，渗流易掏空填方基底，同时，路基填土抗剪强度及变形模量降低，引起填方路基滑移、失稳破坏。

目前，针对跨越v字型自然冲沟而设置的高填方路基排水措施中，常见的有沟底渗水盲沟和在填方底部埋设涵管两种，但沟底渗水盲沟排水能力受限，在水量较大区域不适用，而填方底部埋设涵管更多的用于冲沟常年有水且路基较矮段落，高填方段落则存在涵管压破、后期涵管处理及经济成本等问题，实际施工过程中运用较少。

鉴于此，为解决v字型自然冲沟中高填方路基临时排水问题，降低高填方路基填筑难度，亟待发明一种v字型冲沟高填方临时排水系统及其构筑方法，确保高填方路基的施工效率及安全稳定。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种v字型冲沟高填方临时排水系统及其构筑方法，适用于v字型自然冲沟中填方路基填筑过程中的临时排水，排水沟易设置，施工简便，尤其可防止施工过程中大量水体下渗填方路基，且构筑成本低，易于推广，可以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是：一种v字型冲沟高填方临时排水系统及其构筑方法，该临时排水系统，它包括v字型自然冲沟及填筑于v字型自然冲沟中的填方路基，在填方路基底部设置碎石盲沟，所述填方路基分层填筑，在分层填筑的填方路基一侧设有梯形排水沟，在梯形排水沟表面铺设有防水土工膜。

上述的碎石盲沟由盲沟顶板、滤水土工网、透水碎石及盲沟底座组成；所述透水碎石填筑于盲沟顶板及盲沟底座之间，在透水碎石两侧设有滤水土工网。

上述的透水碎石采用碎石、片块石或透水块石中的一种或多种的组合砌筑而成。

上述的梯形排水沟位于填方路基各分层顶部，梯形排水沟逐层交错改移于填方路基的一侧。

上述的梯形排水沟尺寸大小通过以下步骤确定：

i.确定该自然冲沟暴雨洪水流量q0及初始梯形排水沟底宽b、高h、坡比m，m一般取1～2；

ii.根据下式和式确定梯形排水沟最小过水断面面积a

式中，v为平均流速，r为水力半径，n为粗糙系数，i为水力坡度；

iii.反复迭代直至qi≥q0，确定最终底宽b、高h、坡比m。

上述的防水土工膜分段铺设于梯形排水沟表面，铺设宽度超过梯形排水沟顶，各段采用搭接形式铺设。

该v字型冲沟高填方临时排水系统的构筑方法，该方法步骤如下：a.在”v”字型自然冲沟及填方路基底部砌筑碎石盲沟；b.填筑填方路基第a层并计算尺寸填筑梯形排水沟，然后铺设防水土工膜，完成后将水流引入梯形排水沟中；c.填筑下一层第b层填方，在相对于a层梯形排水沟另一侧填筑出梯形排水沟，铺设防水土工膜，将水流引入本层梯形排水沟后，截断a层梯形排水沟并取出其内的防水土工膜；d.填筑下一层第c层填方，在相对于b层梯形排水沟另一侧填筑出梯形排水沟，铺设第a层中取出的防水土工膜，将水流引入本层梯形排水沟中，截断b层梯形排水沟并取出其内的防水土工膜；f.重复步骤c、d，直至填方路基第n层顶部，然后修筑地表永久排水沟。

与现有技术比较，本发明v字型冲沟高填方临时排水系统及其构筑方法，其有益效果如下：

(1)在高填方路基填筑前先施作碎石盲沟，满足基本地表渗流，然后填筑出梯形排水沟铺设防水土工膜，将后缘冲沟径流引入临时排水沟，施工简便快捷。

(2)通过碎石盲沟渗流下渗水和梯形排水沟排泄冲沟中径流两项措施，形成完善的排水系统，较常规的高填方排水方式，有效避免了填方路基施工期间受水浸泡变形失稳的问题。

(3)随着填方路基填筑，填方两侧不断改移抬升梯形排水沟，避免填方后缘形成堰塞湖，填筑至各层顶部时直接预留梯形排水沟，无需开挖，不影响下一层填方填筑、夯实施工，提高了施工安全性且较大的节约了施工工期，完成后直接铺设防水土工膜，且根据施工进程改移梯形排水沟，上一层的防水土工膜可回收以重复利用，减少临时排水措施工程量，降低施工成本。

(4)本申请可运用于水量较大的冲沟地形填方路基段落，适用范围更广、排水更彻底，提高了高填方路基的填筑质量及安全稳定性。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1是本发明v字型冲沟高填方临时排水系统及构筑方法示意图。

图2是本发明碎石盲沟剖视结构示意图。

图3是本发明梯形排水沟断面示意图。

图4是本发明梯形排水沟平面铺设示意图。

图5是本发明实施例的梯形排水沟示意图。

图6是本发明实施例的排水系统构筑过程示意图。

其中，v字型自然冲沟1；填方路基2；碎石盲沟3；盲沟顶板3-1；滤水土工网3-2；透水碎石3-3；盲沟底座3-4；梯形排水沟4；防水土工膜5。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例1.如图1所示，一种v字型冲沟高填方临时排水系统，它包括v字型自然冲沟1及填筑于v字型自然冲沟1中的填方路基2，在填方路基2底部设置碎石盲沟3，所述填方路基2分层填筑，在分层填筑的填方路基2一侧设有梯形排水沟4，在梯形排水沟4表面铺设有防水土工膜5。

图2示出，所述的碎石盲沟3由盲沟顶板3-1、滤水土工网3-2、透水碎石3-3及盲沟底座3-4组成；所述透水碎石3-3填筑于盲沟顶板3-1及盲沟底座3-4之间，在透水碎石3-3两侧设有滤水土工网3-2。

所述的透水碎石3-3采用碎石、片块石或透水块石中的一种或多种的组合砌筑而成。

所述的梯形排水沟4位于填方路基2各分层顶部，梯形排水沟4逐层交错改移于填方路基2的一侧，所述的梯形排水沟4尺寸大小通过以下步骤确定：

i.确定该自然冲沟1暴雨洪水流量q0及初始梯形排水沟4底宽b、高h、坡比m，m一般取1～2；

ii.根据下式1和式2确定梯形排水沟4最小过水断面面积a

式中，v为平均流速，r为水力半径，n为粗糙系数，i为水力坡度；

iii.反复迭代直至qi≥q0，确定最终底宽b、高h、坡比m。

所述的防水土工膜5分段铺设于梯形排水沟4表面，铺设宽度超过梯形排水沟顶，各段采用搭接形式铺设。

该v字型冲沟高填方临时排水系统的构筑方法，该方法步骤如下：

a.在”v”字型自然冲沟1及填方路基2底部砌筑碎石盲沟3；

b.填筑填方路基2第a层并计算尺寸填筑梯形排水沟4，然后铺设防水土工膜5，完成后将水流引入梯形排水沟4中；

c.填筑下一层第b层填方，在相对于a层梯形排水沟4另一侧填筑出梯形排水沟4，铺设防水土工膜5，将水流引入本层梯形排水沟4后，截断a层梯形排水沟4并取出其内的防水土工膜5且填筑；

d.填筑下一层第c层填方，在相对于b层梯形排水沟4另一侧填筑出梯形排水沟4，铺设第a层中取出的防水土工膜5，将水流引入本层梯形排水沟4中，截断b层梯形排水沟4并取出其内的防水土工膜5且填筑；

f.重复步骤c、d，直至填方路基2第n层顶部，然后修筑地表永久排水沟。

具体的，对v字型冲沟高填方临时排水系统的构筑过程，结合图5、图6，如下所述：

本实施例中高填方高20m，确定该自然冲沟中暴雨洪水流量q0＝9.9m³/s；根据步骤i初步确定梯形排水沟尺寸底宽b＝2m、高h＝1.5m、坡比m＝1，计算得出水力半径r＝1.05m，粗糙系数n＝0.015，水力坡度i＝0.02；根据步骤ii和iii中式(1)得出v＝9.74m/s，式(2)得出q＝10.2m³/s>q0＝9.9m³/s，确定的梯形排水沟尺寸满足泄水能力要求，则采用梯形排水沟尺寸底宽b＝2m、高h＝1.5m、坡比m＝1，如图4所示。

梯形排水沟尺寸确定后，确定防水土工膜分段长度15m，铺设宽度超过梯形排水沟顶0.5m，各段搭接长度0.5m，则每段所需防水土工膜面积108m²。

高填方路基高度20m，采用强夯分层压实，分层厚度5m，共分为4层，采用本例方法中构筑该高填方临时排水系统，构筑过程如下：

根据步骤a砌筑填方路基底部碎石盲沟，经b步于第一层左侧填筑已确定尺寸的梯形排水沟，然后将冲沟中水流引入沟中，填筑夯实第一层填方；再按步骤c填筑第二层填方路基，并于另一侧预留梯形排水沟，铺设防水土工膜，完成后截断第一层梯形排水沟并取出防水土工膜，同时将水流引入本层水沟；然后按步骤d填筑第三层填方路基，重复利用第一层防水土工膜，完成后截断第二层水沟并取出防水土工膜，同时将水流引入本层水沟；重复步骤d填筑第四层填方路基，重复利用第二层中防水土工膜，完成后截断第三层水沟并取出防水土工膜，同时将水流引入本层水沟，修筑完成永久排水沟后，再取出本层防水土工膜，则高填方路基填筑完成。

由此可见，采用本发明方法可以根据不同的自然冲沟洪水流量，确定相应排泄能力的排水沟，且根据施工进程对应改移临时排水沟的位置，对比常规的高填方排水方式，本发明可运用于水量较大的冲沟地形填方路基段落，适用范围更广、排水更彻底，提高了填方路基的填筑质量及安全稳定性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。