一种用于排出路基内部水分的装置及应用方法与流程

本发明涉及到采用排出路基内水分的方法以降低路基内填料含水率的技术。

背景技术：

路基作为道路的承重构筑物，起到承受着本身的自重和路面荷载的重要作用，但路基填料的含水率对路基的承载能力及使用寿命有着重要的影响。路基填料的含水率过大，不但会使路基产生土质松软、边坡塌陷以及路基下沉等病害，同时在冰冻区或盐渍土区，还会造成冻胀及盐胀等病害，影响行车的安全性及舒适性。现阶段导致路基内含水量较大的原因主要包括：（1）在路基施工过程中，对路基填料质量控制不严，导致路基含水量较高且难以排出。（2）在道路运营过程中，由于路面破裂渗水、路肩渗水、路基边坡渗水，造成路基内部含水量较大，若道路的排水系统无法及时将路基内多余的水分及时排出，则就会造成路基病害的发生。

在现阶段道路施工及运营过程中，为了降低路基内填料的含水率，主要采用以下的方法：（1）严格控制路基填料的含水率，同时完善路基的防水措施，及时修复路面裂缝，同时防止路基边坡渗水。（2）完善路基的排水设施，将雨水、雪水及其他的外界水分及时排离路基。但由于具体原因，以上两种方法对路基内部填料含水率的控制效果欠佳。因此，一种可以有效地进行路基内水分降低的装置及应用方法则是现阶段道路养护所迫切需要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于排出路基内水分的装置及应用方法。

本发明是一种用于排出路基内部水分的装置及应用方法，一种用于排出路基内部水分的装置，包括集湿管1、进气管2和排气管3，集湿管前端4有一锥形尖端5，锥形尖端5与集湿管前端4固接在一起；集湿管后端6则通过法兰盘7与进气管2和排气管3相连。

本发明的用于排出路基内部水分的装置的应用方法，其步骤为：

步骤（1）根据路基填料土质及含水率的不同，确定集湿管1的布置间距、布置方式；

步骤（2）若为新建路基，则在路基填筑时，直接将集湿管1埋在确定好的位置；若为既有路基，则采用锤击等方式在路基边坡部位向路基内锤进集湿管1；

步骤（3）集湿管1位置固定后，安装进气管2和排气管3，同时将排水管19与集水箱20进行连接；安装好后，可进行集湿管1效果的测试；

步骤（4）应用过程中，可根据集湿管1内收集到的水的实际情况，定期打开集水箱20的阀门21进行放水，放完水后随时关闭阀门21。

本发明的有益效果是：通过集湿管管壁上的开孔，将路基土体内的湿气及水分进行收集，通过集湿管排除路基，从而可降低路基土体内的水分，避免路基土体内由于含水量过大而导致的路基病害。本发明的结构形式比较简单，实用性强，特别是在降低路基土体内水分方面可以起到良好的效果，同时不会产生环境污染，经济效益显著，具有很好的应用价值。

附图说明

图1是排水装置的立面图，图2是排水装置的侧面图，图3是排水装置的俯视图，图4是集湿管的俯视图，图5是集湿管的i-i断面图，图6是排水装置的b-b断面图，图7是排水装置的c-c断面图，图8是排水装置的d-d断面图，图9是排水装置的e-e断面图，图10是排气管的f-f断面图，图11是集湿管的g-g断面图，图12是集湿孔构造图，图13是有效影响圆及有效影响区域示意图，图14是集湿管布置示意图，图15是集湿管布置间距示意图。

具体实施方式

本发明是一种用于排出路基内部水分的装置及应用方法，用于排出路基内部水分的装置，包括集湿管1、进气管2和排气管3，集湿管前端4有一锥形尖端5，锥形尖端5与集湿管前端4固接在一起；集湿管后端6则通过法兰盘7与进气管2和排气管3相连。

以上所述的用于排出路基内部水分的装置，集湿管1为一矩形管，管内有横隔板8将集湿管1分为左室9和右室10，在集湿管前端4的横隔板8断开，形成通气孔11，左室9、右室10在通气孔11处连通；集湿管1管壁上设有集湿孔12，集湿孔12为圆形孔，孔内设有间距较密的丝网13。

以上所述的用于排出路基内部水分的装置，集湿管1管壁上的集湿孔12仅在管壁的上壁设置和侧壁的大部分设置，在靠近侧壁底部及下壁不设置；同时集湿管1在路基内安置时不是水平安置，而是集湿管前端4高于集湿管后端6，即前端斜向上，使集湿管1有预设的倾斜度。

以上所述的用于排出路基内部水分的装置，进气管上端14与集湿管1的左室9相连，进气管下端15向下弯曲。

以上所述的用于排出路基内部水分的装置，排气管3为一矩形管，排气管底端16通过法兰盘7与集湿管1的右室10连接，排气管中段17为一竖向长管，排气管顶端18为弯曲段。

以上所述的用于排出路基内部水分的装置，排气管3底部连接一排水管19，排水管19连接一个集水箱20，集水箱20为一封闭的箱体，能同时与多个集湿管1的排水管19进行连接，在集水箱20侧面底部有一阀门21。

以上所述的用于排出路基内部水分的装置，集湿管在横断面上的有效影响圆22半径为r1，集湿管的有效影响区域23为有效影响圆22的部分区域；集湿管1的布置间距应保证各集湿管1有效影响区域23可以将需排湿路基横断面进行完全覆盖；在有效影响区域的角度β满足100°≤β≤140°的情况下，集湿管1的布置采用并列布置，集湿管1的水平间距l1和竖向间距l2应满足下式：

水平间距：l1=2r1cos(90°-β/2)；

竖向间距：l2=2r1sin(90°-β/2)。

本发明的用于排出路基内部水分的装置的应用方法，其步骤为：

步骤（1）根据路基填料土质及含水率的不同，确定集湿管1的布置间距、布置方式；

步骤（2）若为新建路基，则在路基填筑时，直接将集湿管1埋在确定好的位置；若为既有路基，则采用锤击等方式在路基边坡部位向路基内锤进集湿管1；

步骤（3）集湿管1位置固定后，安装进气管2和排气管3，同时将排水管19与集水箱20进行连接；安装好后，可进行集湿管1效果的测试；

步骤（4）应用过程中，可根据集湿管1内收集到的水的实际情况，定期打开集水箱20的阀门21进行放水，放完水后随时关闭阀门21。

下面结合附图进一步展开本发明：

如图1、图2、图3、图6、图7所示，用于排出路基内部水分的装置，包括集湿管1、进气管2和排气管3三部分，集湿管前端4有一锥形尖端5，主要作用是在顶推力的作用下将集湿管1顶进路基，锥形尖端5与集湿管前端4固接在一起。集湿管后端6则通过法兰盘7与进气管2和排气管3相连。

如图3、图4、图5、图9、图11、图12所示，集湿管1为一矩形管，管内有横隔板8将集湿管1分为左室9和右室10，在集湿管前端4部位横隔板8断开形成通气孔11，左室9、右室10在通气孔11处连通，使气流在集湿管内进行循环。集湿管1管壁上设有集湿孔12，集湿孔12为圆形孔，孔内设有间距较密的丝网13，以保证湿气和水分进入集湿管1，而路基填料颗粒则被挡在集湿管1外。

如图1、图3、图4所示，集湿管1管壁上的集湿孔12仅在管壁的上壁设置和侧壁的大部分设置，在靠近侧壁底部及下壁不设置，以保证若集湿管1内水分过大而形成液态水，液态水不会再渗到集湿管1下部的路基内。同时集湿管1在路基内安置时不是水平安置，而是集湿管前端4高于集湿管后端6，使集湿管1有一定的倾斜度，以保证液态水及时排到进气管2与排气管3部位而排出路基外。在保持集湿管1的倾斜率时，可通过调整角度α保持排气管3的竖直。

如图3、图6、图7所示，进气管上端14与集湿管1的左室9相连，外界的气流从进气管2进入集湿管1，在集湿管1的左室9内向内到达集湿管1前端4部位，然后通过通气孔11进入右室10，顺着右室10向外到达排气管3，从排气管3排出，从而将集湿管1内的水分带出路基。

如图1、图6所示，进气管下端15向下弯曲，以保证在外界有雨雪时不会落到进气管内。同时集湿管1左室9内如有液态水，也可顺着进气管2排出。

如图1、图7、图10所示，排气管3为一矩形管，排气管底端16通过法兰盘7与集湿管1的右室10连接，排气管中段17为一竖向长管，排气管3在太阳的照射下温度会升高，从而使排气管3内气体温度升高，造成排气管3内外气体温度差，从而达到将集湿管1内的气体向外抽排的目的；排气管顶端18为弯曲段，以保证在外界有雨雪时不会落到排气管3内。

如图1、图7、图8所示，排气管3底部连接一排水管19，以收集集湿管1右室10内可能产生的液态水，排水管19连接一个集水箱20。集水箱20为一封闭的箱体，可同时与多个集湿管1的排水管19进行连接，收集各个集湿管1内产生的液态水，在集水箱20侧面底部有一阀门21，阀门21平时关闭，需放水时打开阀门21将集水箱20里的水放掉，然后关闭阀门21。

如图13、图14、图15所示，集湿管在横断面上的有效影响圆22半径为r1，由于集湿管1下部未开孔，加上水分在重力作用下有向下渗透的特点，因此确定集湿管的有效影响区域23为有效影响圆22的部分区域。集湿管1的布置间距应保证各集湿管1有效影响区域23可以将需排湿路基横断面进行完全覆盖，以便有效排出路基断面内的湿气。当有效影响区域的角度β满足100°≤β≤140°时，集湿管1的布置采用并列布置，集湿管1的水平间距l1和竖向间距l2应满足下式：

水平间距：l1=2r1cos(90°-β/2)；

竖向间距：l2=2r1sin(90°-β/2)。

本发明的用于排出路基内部水分的装置的应用方法，其步骤为：

（1）根据路基填料土质及含水率的不同，确定集湿管1的有效影响区域，从而确定集湿管1的布置间距、布置方式；

（2）若为新建路基，则在路基填筑时，直接将集湿管1埋在确定好的位置；

（3）若为既有路基，则采用锤击等方式在路基边坡部位向路基内锤进集湿管1；

（4）集湿管1位置固定后，安装进气管2和排气管3，同时将排水管19与集水箱20进行连接，安装与连接过程中注意密封效果；

（5）安装好后，可进行装置效果的测试。进行测试时，可在进气管处释放有色气体，若该气体可顺畅地从排气管3排出，则认为该装置具有良好的排湿效果；

（6）应用过程中，可根据集湿管内收集到的水的实际情况，定期打开集水箱20阀门21进行放水，放完水后随时关闭阀门21。