一种适用于季节性冻土地区的路基防冻和截排水设施及施工方法与流程

本发明属于季节性冻土区公路或机场路基工程技术领域，涉及一种适用于季节性冻土区路基防冻排水设施及施工方法。

背景技术：

季节性冻土是冬季冻结春季融化的土层。在我国季节性冻土区面积大约513.7万平方千米，占国土面积的53.5％。随着我国经济的发展，在季节性冻土区人类的经济活动愈加紧密，工程建设不断开展，相应公路和机场工程也愈来愈多。冻土作为构筑物地基，在冻结状态时，具有较高的强度和较低的压缩性或不具压缩性。冻土融化后则承载力降低，压缩性增高，使地基产生融沉；相反，在冻结过程中又产生冻胀，对地基均为不利。

目前，常用换填垫层防止冻融现象发生。即便按此方法，路肩仍出现冻融破坏，且由于路面较宽，换填垫层工程量较大，造价较高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种综合考虑季节性冻土区道路周边地表水和地下水处理、结构形式简单、截排水性能好、垫层用材少的季节冻土区的路基防冻和截排水设施及施工方法，能够阻止冻融对路基路面的破坏，便于运营期间维护。

本发明所采用的技术方案是：

一种适用于季节性冻土地区的路基防冻和截排水设施，包括基层下铺设有被反滤层包裹的级配碎石层，路基两侧沟槽周边铺设反滤层，路基两侧沟槽反滤层内铺砌有截排水层，道路两侧铺设有被反滤层包裹的级配碎石层，截排水层上铺设碎石层，碎石层上铺设反滤层，然后铺设保温层，保温层上铺砌素土层，素土层上铺砌地表植被层。

本发明所采用的另一个技术方案是：

一种建设上述适用于季节性冻土地区的路基防冻和截排水设施的施工方法，具体按以下步骤进行：

步骤1：在基层下铺设一层由反滤层包裹的级配碎石层，修建基层，然后修建面层；级配碎石层厚20cm；

步骤2：确定季节性冻土地区上限的位置，在路基两侧开挖有一定顺坡的沟槽，沟槽宽1m，深入季节性冻土上线以下0.7m；

步骤3：采用小型振动压路机夯实沟槽底部土体，沟槽底部30cm深度内的密实度达92％以上，沟槽底部和侧壁铺设无纺土工布反滤层；

步骤4：在铺设的无纺土工布反滤层内铺设截排水层，然后在面层和基层两侧铺设碎石层，在截排水层上铺设碎石层；

步骤5：在碎石层5上铺设保温层，在碎石层4侧面和顶面铺设保温层；

步骤6：在沟槽内保温层上分层回填、分层压实黏土至距地表20cm处，密实度达90％以上，形成素土层；

步骤7：在素土层上植草皮，形成地表植被层。

本发明首次将路基防冻垫层和保温截排水机理应用到季节性冻土地区路基的防冻设施中，具有以下几个优点：

1.结构形式简单，截排水性能和路基防冻性能好，适用于季节性冻土地区的路基防冻和截排水设施，施工方便。

2.路基防冻碎石垫层铺设厚度减小，节约用材，节省造价。

3.施工工艺简单。

4.截排水层阻止了地表水和地下水对路基的破坏，同时又避免周围土颗粒进入截排水层。

5.保温层起到良好的保温作用，在冬季使得截排水层内的水不会冻结而顺利排走，进而阻止了路基的冻融破坏。

6.本发明的路基防冻和截排水设施结构稳定、不宜失效，具有简单实用，维护费用低的优点。

附图说明

图1为本发明的路基防冻和截排水设施断面结构示意图。

图中，1.碎石层，2.反滤层，3.截排水层，4.碎石层，5.碎石层，6.保温层，7.素土层，8.地表植被层，9.季节冻土上限。

具体实施方式

本发明提供了一种适用于季节性冻土地区的路基防冻和截排水设施及施工方法，该设施包括基层下碎石层及碎石层的反滤层，道路两侧截排水设施的反滤层、截排水层、碎石反滤层、保温层、素土层和地表植被层。施工时，在基层下铺设碎石层，在道路两侧开挖一定顺坡的沟槽，沟槽底部和侧壁铺设反滤层，在反滤层内铺砌截排水层和碎石层，在道路两侧铺设碎石层，三部分碎石层相连，将水汇集至截排水层，在道路两侧碎石层侧面和顶面铺设保温层，保温层上分层回填素土，表层植草皮。本路基防冻和排水设施通过碎石层和截排水层汇集排水，用保温层保障排水层内的水不会冻结并排水场外，保证路基在运营期间不会发生冻融破坏。

以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明所述的路基防冻和截排水设施，设置有基层下铺设有被反滤层2包裹的级配碎石层1，路基两侧沟槽周边铺设反滤层2，路基两侧沟槽反滤层2内铺砌有截排水层3，道路两侧铺设有被反滤层2包裹的级配碎石层4，截排水层3上铺设碎石层5，碎石层5上铺设反滤层，然后铺设保温层6(此处碎石层5与保温层6之间的“反滤层”：在图1中为加黑加粗的一圈，仅做示意)，保温层6上铺砌素土层7，素土层7上铺砌地表植被层8。

本发明所采用的另一个技术方案是：

一种建设上述适用于季节性冻土地区的路基防冻和截排水设施的施工方法，具体按以下步骤进行：

本发明所述的路基防冻和截排水设施，具有结构形式简单不宜失效、防冻性能和截排水性能好、造价低等优点，是保持季节性冻土地区道路质量的重要措施，以下为本发明的施工方法。

1、在道路施工时，开挖至路槽设计标高下20cm处，采用振动压路机压实底部土层，使其下土层压实度符合规范要求后，然后铺设反滤层在路槽底面下开挖20cm在基层下铺设由无纺土工布反滤层2包裹的级配碎石层1，压实，之后按设计要求修建道路基层和面层，无纺土工布包裹的碎石层一方面可以将水引至截排水层，一方面可阻断毛细水的上升，在冬季冻结时减小冻胀对路基的影响。

2、结合地质勘探情况确定季节性冻土上限9的位置，在道路两侧开挖有一定顺坡的沟槽，沟槽宽1.2～1.5m，深入季节性冻土上限以下0.7m，采用挖掘机开挖，挖出的土堆至沟侧一定距离，以便回填时用；

3：采用小型振动压路机夯实沟槽底部土体，沟槽底部30cm深度内的密实度达92％以上，沟槽底部和侧壁铺设无纺土工布反滤层2；

反滤土工布采用符合国家标准的无纺土工布，土工布规格不小于300g/m²，抗拉强度不小于6kN/m，渗透系数为5×10^-2～5×10^-1cm/s。使用土工布可节省工程量，有效防止土颗粒进入截排水层和碎石层，且施工方便；

4：在铺设的无纺土工布反滤层2内铺设截排水层3，然后在面层和基层两侧铺设碎石层4，在截排水层3上铺设碎石层5；面层和基层两侧铺设无纺土工布包裹的碎石层一方面可以将水引至截排水层，一方面可减小道路两侧土冻胀对道路的侧向挤压破坏；截排水层上的碎石其作用在于将水引致截排水层和防止土颗粒进入截排水层；

截排水层分层堆砌压实平整，确保其稳定性，为保证排水效果，截排水层材料选用孔隙率较大的大粒径碎石铺设而成，为保证截排水层的耐久性及有效性，选用单轴抗压强度不小于25MPa，粒径7～15cm的碎石铺砌而成，且严禁采用遇水软化的石料，碎石应坚硬、不易风化，风化等级为中风化、微风化、未风化；

碎石层1、4和5由级配均匀、不易风化、遇水不软化、粒径2～7cm的碎石铺砌而成，铺砌时下部铺设大粒径碎石，上部铺设小粒径碎石。

5、在无纺土工布包裹的碎石层5上铺设保温层6，在无纺土工布包裹的碎石层4侧面和顶面铺设保温层6；保温层6采用60mm的保温隔热板，两层交错铺设，能够起到较好的保温作用。

6、在沟槽内保温层上分层回填、分层压实素土至距地表20cm处，密实度达90％以上，形成素土层7；

7、在素土层7上植草皮，形成地表植被层8。

本发明的内容不限于所列举实例，实例为本发明的一种表现形式，本领域的技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的形式上变换，如路基下碎石垫层位置变化，均为本发明的权利要求所涵盖。