以高聚物注浆补强防水的路堑立体防护结构的制作方法

本发明涉及道路工程领域，尤其涉及一种以高聚物注浆补强防水的路堑立体防护结构。

背景技术：

路面结构直接暴露在大气之中，经受着自然环境的影响，路面结构的强度和稳定性在很大程度上取决于所处环境的湿度，降雨造成的地面积水以及地下水侵入都会使路面产生病害，形成病害的因素很多，地下水的作用是其主要因素之一。地下水对路面结构的危害主要表现：一是在水泥混凝土路面的接缝与路肩处造成唧泥，影响行车安全，降低路面强度；二是地下水对沥青路面的侵蚀，使得沥青从石料表面剥落造成病害，影响路面使用寿命；三是移动荷载作用下引起的唧泥和高压水冲刷造成路面基层承载能力下降。因此路面结构良好的防水设施不仅是路面强度和稳定性的重要保证，而且能为延长路面使用寿命创造有利条件。

道路工程建设与自然环境密切相关，其工程规模大、项目多、涉及面广，土石填挖工程形成的大量土石裸露边坡，破坏了既有植被，对当地生态环境影响较大，以往通常采用单纯的工程防护，这些工程措施都导致原有植被破坏、水土流失、滑坡、边坡失稳等一系列生态环境和工程问题。

为了确保路堑边坡的强度与稳定性，对于路堑边坡进行防护和加固是必要的工程技术措施。随着道路等级的提高，为维护正常的交通运输，减少公路病害，确保行车安全，保持公路与自然环境协调，路堑边坡的防护和加固同样具有重要意义。

现有技术中，针对路堑的施工存在如下主要问题：

1、路堑涌水是比较常见的一种地质病害表现形式，路堑涌水会侵蚀路面结构，使得路面强度降低，影响路面使用寿命。现有的防水的措施主要是铺设复合防水板或复合土工膜、热拌沥青或者混凝土等措施。但这些常用方法并不能达到长期防水的作用。复合防水板或复合土工模的接缝往往成为渗水通道；同时，热拌沥青的质量控制要求非常高，价格不菲；混凝土是脆性材料，稍有胀缩，就容易开裂，失去防水作用。

2、现有技术中对于路堑高边坡的防护主要是利用外部防护结构固定土体，没有考虑对边坡结构本身进行加固，这种方式难大高，牢固性和稳定性并不理想。

技术实现要素：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种以高聚物注浆补强防水的路堑立体防护结构及施工方法，一方面防止因地下水反涌造成对路面结构的浸蚀，保持路面长期有效的防水效果；另一方面利用加固措施对路堑边坡进行加固防护，加强路堑边坡的稳定性和牢固性，避免边坡失稳滑塌。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明以高聚物注浆补强防水的路堑立体防护结构的特点是：所述立体防护结构包括路面防护结构和路堑边坡防护结构；

所述路面防护结构是自下而上铺筑在地基上的高聚物碎石防水层、防水板、缓冲过渡层和路面层；所述高聚物碎石防水层是通过设置在防水板上，并贯通防水板的注浆通道向碎石层中注入聚氨酯形成的防水结构；

所述路堑边坡防护结构是在路堑边坡上铺设土工管网；所述土工管网，是由PVC管构成的呈阵列排布的矩形网格，矩形网格中的PVC管相互连通；在所述土工管网中设置有向上凸伸的注浆管和排气管，并有向下凸伸的过浆管，高聚物浆料通过所述注浆管向土工管网中注浆形成注浆土工管网，所述高聚物浆料也通过所述过浆管向成形在路堑边坡中的柱孔中注浆，形成沿路堑边坡自坡脚往上间隔设置的多排加固柱。

本发明以高聚物注浆补强防水的路堑立体防护结构的特点也在于：所述土工管网是以PVC为材质的整体成型管网，在所述土工管网中分布有隔板，利用所述隔板将土工管网划分为相互独立的各区域，每一区域中至少包含有一注浆管、均匀分布的多个排气管，以及按设定位置分布的多个过浆管；在所述土工管网的矩形网格中设置有钢丝网，以所述钢丝网在矩形网格中作为加强联系；所述过浆管和注浆管设置在所述土工管网的矩形网格的结点位置上。

本发明以高聚物注浆补强防水的路堑立体防护结构的特点也在于：

所述PVC管的直径为20～25毫米，随着路堑边坡的角度的增大而增大，相邻PVC管的间距为400～500毫米，随着路堑边坡的角度的增大而减小；

所述过浆管的直径为14～18毫米，过浆孔凸出于PVC管底面的长度为50毫米；

所述注浆管的直径为14～18毫米，注浆管凸出于PVC管顶面的长度为100毫米；

所述排气管的直径为1～2毫米，排气管凸出于PVC管顶面的长度为20毫米。

所述加固柱的柱顶端处在土工管网的矩形网格的结点位置上，加固柱的长度为4000～5000毫米，加固柱与边坡的坡面垂直，加固柱的直径为16～20毫米。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明通过在路面结构底部设置高聚物碎石防水层和防水板，有效避免地下水反涌造成的对路面的侵蚀，其防水效果好、防水有效时间长，能够长期有效阻隔地下水向路面反涌。

2、本发明利用注浆土工管网与加固桩对路堑边坡进行加固防护，施工完成后的注浆土工管网和加固桩以及路堑边坡形成一体结构，避免了路堑边坡的失稳滑塌，提高行车安全性。相较于传统的边坡防护结构，本发明在加固桩的施工过程中，高聚物浆液通过土体裂隙渗入并加固了边坡土体，使得边坡更加稳定。

3、本发明中填筑的碎石层呈骨架结构，具有高强度，有利于路面结构的稳定，同时碎石骨架之间的孔隙提供了高聚物浆液扩散的通道。

4、本发明根据边坡高度，可以在边坡上将土工管网分段铺设，每完成一段土工管网的铺设之后随即进行注浆，保证了施工过程中边坡的稳定性，为施工人员的安全提供了保障。

5、本发明中土工管网一体成型，注浆施工快捷、便利。

附图说明

图1为本发明路堑立体防护结构示意图；

图2为本发明的土工管网结构示意图；

图3为本发明中土工管网上注浆管分布示意图；

图4为本发明中土工管网加强联系结构示意图；

图5为本发明中注浆挡板结构示意图；

图6为本发明中注浆挡板另一结构示意图；

图7为本发明的的防水板的结构示意图

图中标号：1高聚物碎石防水层，2防水板，3缓冲过渡层，4路面层，5路堑边坡，6土工管网，7加固柱，8凸棱，9注浆挡板，10顶边槽口，11注浆通道，12插口，13槽口，14三角支架，15为PVC管，16过浆管，17注浆管，18排气管，19钢丝网，20隔板，21卡钉。

具体实施方式

参见图1，本实施例中以高聚物注浆补强防水的路堑立体防护结构包括路面防护结构和路堑边坡防护结构。

如图1所示，路面防护结构是自下而上铺筑在地基上的高聚物碎石防水层1、防水板2、缓冲过渡层3和路面层4；高聚物碎石防水层1是通过设置在防水板2上，并贯通防水板2的注浆通道11向碎石层中注入聚氨酯形成的防水结构。这一结构形式能有效避免地下水反涌造成的对路面的侵蚀。

图1中所示，路堑边坡防护结构是在路堑边坡5上铺设土工管网6；土工管网6，是由PVC管15构成的呈阵列排布的矩形网格，矩形网格中的PVC管相互连通；在土工管网中设置有向上凸伸的注浆管17和排气管18，并有向下凸伸的过浆管16，高聚物浆料通过注浆管7向土工管网6中注浆形成注浆土工管网，高聚物浆料也通过过浆管6向成形在路堑边坡中的柱孔中注浆，形成沿路堑边坡自坡脚往上间隔设置的多排加固柱7，使注浆土工管网和加固桩以及路堑边坡形成一体结构，稳定边坡。

如图2、图3和图4所示，土工管网6是以PVC为材质的整体成型管网，在土工管网6中分布有隔板20，利用隔板20将土工管网6划分为相互独立的各区域，每一区域中至少包含有一注浆管17、均匀分布的多个排气管18，以及按设定位置分布的多个过浆管16；在土工管网6的矩形网格中设置有钢丝网19，以钢丝网19在矩形网格中作为加强联系；过浆管16和注浆管7设置在土工管网6的矩形网格的结点位置上。

具体实施中，PVC管15的直径为20～25毫米，随着路堑边坡的角度的增大而增大，相邻PVC管15的间距为400～500毫米，随着路堑边坡的角度的增大而减小；过浆管16的直径为14～18毫米，过浆孔16凸出于PVC管底面的长度为50毫米；注浆管17的直径为14～18毫米，注浆管17凸出于PVC管顶面的长度为100毫米；排气管18的直径为1～2毫米，排气管18凸出于PVC管顶面的长度为20毫米；加固柱7的柱顶端处在土工管网6的矩形网格的结点位置上，加固柱7的长度为4000～5000毫米，加固柱7与边坡的坡面垂直，加固柱7的直径为16～20毫米。

本实施例中以高聚物注浆补强防水的路堑立体防护结构的施工方法是按如下步骤进行：

步骤1：定位钻孔：按设计要求完成路堑开挖后，在路堑边坡5上按加固桩7的设定位置钻孔，形成柱孔，标注柱孔位。

步骤2：按如下不同形式实施边坡防护。

形式一：针对高度不大于8米的边坡

1.1、在边坡上铺设土工管网6，将土工管网6中的过浆孔16与对应位置上的柱孔一一对接，利用卡钉21固定土工管网6，在土工管网6上填筑一层16mm～20mm的覆土，并人工压实。

1.2、通过注浆管17进行注浆，注浆过程是按自下而上的顺序依次进行，通过位于注浆土工管15上表面的进浆管17注入高聚物注浆材料，完成边坡防护。

形式二：针对高度为8-20米的边坡

自下而上分段铺设土工管网6，每段土工管网6沿边坡向上的长度为4～5米，对于每一段土工管网6按步骤1.1-步骤1.2的相同方法进行施工，完成各段边坡防护。

形式三：针对高度大于20米的边坡

在边坡上按8米的高度间隔设置平台，形成多级边坡；自下而上针对每级边坡连同每级边坡上的平台逐级按步骤1.1-步骤1.2的相同方法进行施工，完成多级边坡防护。

步骤3、场地清平碾压完成后，在地基上沿路面宽度方向上固定注浆挡板9，在由注浆挡板9围成的空间内填筑厚度为200mm的级配碎石，在级配碎石上铺设防水板2，在防水板2上铺填厚度为20mm～30mm的覆土并压实作为缓冲过渡层3，保持注浆通道11凸出于缓冲过渡层3并畅通，以防水板2、注浆挡板9以及两侧边坡共同构成级配碎石所在的密闭空间。

步骤4、将高聚物浆液通过注浆通道11向级配碎石所在的密闭空间中进行注浆，一次注浆成型，在高聚物浆液达到强度后取下注浆挡板9；以体积为位置的高聚物浆液的用量V为其中，a为高聚物浆液的膨胀倍率，取值为：10～25；b为过量注浆系数，取值为：1.05～1.10；V₁为级配碎石所在的密闭空间的容量，V₂为级配碎石的体积，其中m为级配碎石质量，ρ为级配碎石密度。

步骤5、重复步骤3-步骤4，沿道路纵向逐段施工，直至完成整个道路中高聚物碎石防水层1、防水板2和缓冲过渡层3的铺筑。

步骤6、在缓冲过渡层3上铺筑路面层4，设置边沟，利用边沟实现路面排水，在路堑边坡上设置挂网客土喷播防护。

如图5、图6和图7所示，本实施例中设置注浆挡板9是高度为260mm、厚度为30mm、长度为2-3m的木板，在沿路面宽度方向上的注浆挡板9为分段设置，相邻注浆挡板9之间是以槽口13和插口12相互配合的承插结构；在注浆挡板9的顶面设有顶边槽口10，侧部设置三角支架14；防水板2采用聚氯乙烯板，防水板2的厚度为20mm，相邻的防水板2之间是以槽口和插口配互配合的承插结构，承插结构的插接宽度为50mm，在防水板2的底部设置有凸棱8，处在两侧的凸棱与注浆挡板9的顶边槽口10承插配合，其它位置上的凸棱与高聚物碎石防水层1形成固结。