一种可消除新建路基固结沉降的路基结构及施工方法
【专利摘要】本发明属于土木工程地基处理领域，涉及一种可消除新建路基固结沉降的路基结构及施工方法，其中，该路基结构包括土工格栅、电热丝、外部电源、土壤湿度计以及湿度传感器；土工格栅是筒状结构；电热丝置于土工格栅内部；电热丝以及土壤湿度计分别与湿度传感器相连；湿度传感器上设置有能够反映土壤湿度值的显示表盘；湿度传感器接入外部电源。本发明提供了一种可有效提高路基强度和承载力以及有力保障了公路行车安全的可消除新建路基固结沉降的路基结构及施工方法。
【专利说明】
一种可消除新建路基固结沉降的路基结构及施工方法
技术领域
[0001]本发明属于土木工程地基处理领域，涉及一种路基结构及基于该路基结构的施工方法，尤其涉及一种可消除新建路基固结沉降的路基结构及施工方法。
【背景技术】
[0002]近年来公路交通运输业迅猛发展，尤其是在中西部地区，新建了大量的黄土公路，极大地带动了地方经济发展。然而由于新建路基黄土显著的结构性和强烈的水敏性，使得在修建过程中及修筑结束后出现很多问题，如路基固结沉降、次固结沉降、不均匀沉降、路基开裂(横向裂缝和纵向裂缝)等，严重制约了道路行车的安全性和舒适性。
[0003]目前处理新建路基固结沉降的技术主要有粧基加固、换填、注浆等，其中粧基加固技术主要适用于处置路基含水率整体偏大、路基病害区域范围较大、路面交通量较少的公路;换填技术主要适用于处置路基局部整体被水浸泡、含水率接近饱和、无法满足路基承载力要求的公路;注浆技术主要适用于处置路基局部小范围出现土体松动、空洞、不密实等病害的公路。上述路基加固技术加固效果良好，使用较广泛。然而不难发现，上述技术均是在路基出现病害后进行处置，对原有路基和路面正常交通都造成了较大影响，而且随着时间的推移处理过的区域和未处理的区域连接处有可能发生次生灾害，造成各大的经济损失。
[0004]因此，探求一种能够在建设过程中就解决新建路基常见病害的技术尤为必要。
【发明内容】
[0005]为了解决【背景技术】中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可有效提高路基强度和承载力以及有力保障了公路行车安全的可消除新建路基固结沉降的路基结构及施工方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种可消除新建路基固结沉降的路基结构，包括土工格栅，其特征在于:所述可消除新建路基固结沉降的路基结构还包括电热丝、外部电源、土壤湿度计以及湿度传感器;所述土工格栅是筒状结构;所述电热丝置于土工格栅内部;所述电热丝以及土壤湿度计分别与湿度传感器相连;所述湿度传感器上设置有能够反映土壤湿度值的显示表盘;所述湿度传感器接入外部电源。
[0008]作为优选，本发明所采用的电热丝采用环形布设、横向布设和/或纵向布设的方式置于土工格栅内部。
[0009]作为优选，本发明所采用的电热丝的外部包裹有导热层。
[0010]作为优选，本发明所采用的土工格栅是一层或多层。
[0011]作为优选，本发明所采用的土工格栅是多层时，相邻两层之间的间距不大于2m。
[0012]作为优选，本发明所采用的土工格栅的内径是2_3cm。
[0013]作为优选，本发明所采用的土壤湿度计通过湿度计导出线接入湿度传感器;所述电热丝通过电热丝导出线接入湿度传感器。
[0014]作为优选，本发明所采用的外部电源是蓄电池。
[0015]—种基于如上所述的可消除新建路基固结沉降的路基结构的施工方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤:
[0016]I)对新建路基场地进行整平处理，每层路基中的填料是35?40cm，压密后厚度为25cm±3cm；
[0017]2)在每层路基中钻芯取样，进行土体的物理力学试验，测试不同含水率下土体的物理力学指标，确定能够满足特重交通作用和路基土体自重应力作用下的土体含水率值，即路基土体湿度下限和上限；
[0018]3)在路基逐层填筑时根据路基均匀性确定土工格栅和土壤湿度计的埋设层数，其中土壤湿度计在埋设时湿度计导出线通过在该层路基表面挖刻沟槽引出至路基坡脚处，土工格栅铺筑完成后用不同粒径的细小碎石薄薄填筑一层，以刚覆盖格栅为标准，且土工格栅中电热丝的电热丝导出线与土壤湿度计的湿度计导出线放置在同一侧坡脚处；
[0019]4)在放有电热丝导出线以及湿度计导出线的坡脚处建立基站，安装湿度传感器以及外部电源，将电热丝导出线和湿度计导出线接入湿度传感器;湿度传感器接入外部电源；
[0020]5)重复步骤3)以及步骤4)将土工格栅和土壤湿度计埋设在相应层位，直至路基填筑完成;
[0021]6)设置路基土体湿度上下限，打开电热丝的控制开关，给路基土体加热，土体中的水分逐渐挥发，从碎石层缓慢排出，直至达到路基土体湿度下限，关闭电热丝的控制开关，此时路基的强度已完全满足运营路基强度要求。
[0022]本发明的优点是:
[0023]本发明提供了一种可消除新建路基固结沉降的路基结构及施工方法，其中该路基结构包括土工格栅、电热丝、外部电源、土壤湿度计以及湿度传感器;土工格栅是筒状结构；电热丝置于土工格栅内部；电热丝以及土壤湿度计分别与湿度传感器相连;湿度传感器上设置有能够反映土壤湿度值的显示表盘;湿度传感器接入外部电源。本发明利用土工格栅和电热丝的组合结构，其承载力较单独的土工格栅更大，组合使用后可有效提高了土体的承载力；同时，利用格栅中的电热丝加热土体，有效降低了土体含水率，使路基保持一种理想的干燥状态;再者，本发明铺筑土工格栅时采用不同级配的碎石加铺，可形成贯通通道，为土体中水蒸气的排出提供了便利;另外，本发明推荐的太阳能板供热技术，有效解决了路基病害长期处置野外能源供给的难题。本发明所提供的这种路基结构充分借鉴了生活中的“铺毯子技术”，具有节能环保、绿色低耗等优点。该系统消除路基病害是以预防为主，在病害出现前就使得新建路基土体达到了一个高强度、高承载力的状态，也有效排出了路基病害的罪魁祸首之一-水，从两方面保证了路基能够长期处于安全稳定的状态，延长了路基使用寿命，改善了公路的行车舒适性，提高了公路的行车安全性。本发明针对现有黄土路基铺筑后固结时间长、固结沉降大等问题，通过“铺毯子”原理在路基填筑过程中关键位置“盖”层“越子”，以达到消除路基固结沉降、提高路基整体稳定性的目的。
【附图说明】
[0024]图1为本发明所提供的可消除新建路基固结沉降的路基结构的结构示意图；
[0025]图2为本发明所采用的格栅电热丝第一种铺设方案示意图；
[0026]图3为本发明所采用的格栅电热丝第二种铺设方案示意图；
[0027]图4为本发明所采用的格栅电热丝第三种铺设方案示意图；
[0028]其中:
[0029]1-土工格栅;2-电热丝；3-电热丝插头;4-外部电源；7-土壤湿度计；8_沟槽;9_湿度计导出线；10-电热丝导出线；11-显示表盘;12-警示灯；13-湿度值设置按钮。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和具体的实施例对本发明的结构及其施工方法做进一步的详细说明:
[0031]参见图1，本发明提供了一种可消除新建路基固结沉降的路基结构，包括土工格栅I，可消除新建路基固结沉降的路基结构还包括电热丝2、外部电源4、土壤湿度计7以及湿度传感器;土工格栅I是筒状结构；电热丝2置于土工格栅I内部；电热丝2以及土壤湿度计7分别与湿度传感器相连;湿度传感器上设置有警示灯12、湿度值设置按钮13、应急检修按钮14以及能够反映土壤湿度值的显示表盘11、；湿度传感器接入外部电源4。土壤湿度计7将土壤湿度值反映至湿度值显示表盘11，有利于及时调整路基土壤湿度。
[0032]参见图2、图3以及图4，电热丝2采用环形布设、横向布设和/或纵向布设的方式置于土工格栅I内部，不同的布设形式其产生的热能不同，具体可根据路基情况而定。
[0033]电热丝2的外部包裹有导热层，优选是耐高温、导热性好的材料制成。
[0034]土工格栅I是一层或多层;土工格栅I是多层时，相邻两层之间的间距不大于2m。土工格栅I的内径是2-3cm0
[0035]土壤湿度计7通过湿度计导出线9接入湿度传感器；电热丝2通过电热丝导出线10接入湿度传感器。电热丝插头3直接接入外部电源4或者接入电热丝导出线10。
[0036]外部电源4是蓄电池，可由太阳能板或基站电缆线供给。
[0037]—种基于如前所述的可消除新建路基固结沉降的路基结构的施工方法，该方法包括以下步骤:
[0038]I)对新建路基场地进行整平处理，每层路基中的填料是35?40cm，优选40cm，压密后厚度为25cm±3cm;
[0039]2)在每层路基中钻芯取样，进行土体的物理力学试验，测试不同含水率下土体的物理力学指标，确定能够满足特重交通作用和路基土体自重应力作用下的土体含水率值，即路基土体湿度下限和上限；本实施例中确定能路基土体湿度下限和上限分别为4%和12% ；
[0040]3)在路基逐层填筑时根据路基均匀性确定土工格栅I和土壤湿度计7的埋设层数，其中土壤湿度计7在埋设时湿度计导出线9通过在该层路基表面挖刻沟槽8引出至路基坡脚处，土工格栅I铺筑完成后用不同粒径的细小碎石薄薄填筑一层，以刚覆盖格栅为标准，且土工格栅I中电热丝2的电热丝导出线10与土壤湿度计7的湿度计导出线9放置在同一侧坡脚处；
[0041 ] 4)在放有电热丝导出线10以及湿度计导出线9的坡脚处建立基站，安装湿度传感器以及外部电源4，将电热丝导出线10和湿度计导出线9接入湿度传感器;湿度传感器接入外部电源4;
[0042]5)重复步骤3)以及步骤4)将土工格栅I和土壤湿度计7埋设在相应层位，直至路基填筑完成；
[0043]6)设置路基土体湿度上下限，打开电热丝2的控制开关，给路基土体加热，土体中的水分逐渐挥发，从碎石层缓慢排出，直至达到路基土体湿度下限，关闭电热丝2的控制开关，此时路基的强度已完全满足运营路基强度要求，基本消除了新建路基的固结沉降，解决了路基固结沉降危害大的问题。
【主权项】
1.一种可消除新建路基固结沉降的路基结构，包括土工格栅(I)，其特征在于:所述可消除新建路基固结沉降的路基结构还包括电热丝(2)、外部电源(4)、土壤湿度计(7)以及湿度传感器;所述土工格栅(I)是筒状结构;所述电热丝(2)置于土工格栅(I)内部;所述电热丝(2)以及土壤湿度计(7)分别与湿度传感器相连;所述湿度传感器上设置有能够反映土壤湿度值的显示表盘(11);所述湿度传感器接入外部电源(4)。2.根据权利要求1所述的可消除新建路基固结沉降的路基结构，其特征在于:所述电热丝(2)采用环形布设、横向布设和/或纵向布设的方式置于土工格栅(I)内部。3.根据权利要求2所述的可消除新建路基固结沉降的路基结构，其特征在于:所述电热丝(2)的外部包裹有导热层。4.根据权利要求1或2或3所述的可消除新建路基固结沉降的路基结构，其特征在于:所述土工格栅(I)是一层或多层。5.根据权利要求4所述的可消除新建路基固结沉降的路基结构，其特征在于:所述土工格栅(I)是多层时，相邻两层之间的间距不大于2m。6.根据权利要求5所述的可消除新建路基固结沉降的路基结构，其特征在于:所述土工格棚'(I)的内径是2_3cm07.根据权利要求6所述的可消除新建路基固结沉降的路基结构，其特征在于:所述土壤湿度计(7)通过湿度计导出线(9)接入湿度传感器;所述电热丝(2)通过电热丝导出线(10)接入湿度传感器。8.根据权利要求7所述的可消除新建路基固结沉降的路基结构，其特征在于:所述外部电源(4)是蓄电池。9.一种基于如权利要求8所述的可消除新建路基固结沉降的路基结构的施工方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 1)对新建路基场地进行整平处理，每层路基中的填料是35?40cm，压密后厚度为25cm±3cm; 2)在每层路基中钻芯取样，进行土体的物理力学试验，测试不同含水率下土体的物理力学指标，确定能够满足特重交通作用和路基土体自重应力作用下的土体含水率值，即路基土体湿度下限和上限； 3)在路基逐层填筑时根据路基均匀性确定土工格栅(I)和土壤湿度计(7)的埋设层数，其中土壤湿度计(7)在埋设时湿度计导出线(9)通过在该层路基表面挖刻沟槽(8)引出至路基坡脚处，土工格栅(I)铺筑完成后用不同粒径的细小碎石薄薄填筑一层，以刚覆盖格栅为标准，且土工格栅(I)中电热丝(2)的电热丝导出线(10)与土壤湿度计(7)的湿度计导出线(9 )放置在同一侧坡脚处； 4)在放有电热丝导出线(10)以及湿度计导出线(9)的坡脚处建立基站，安装湿度传感器以及外部电源(4)，将电热丝导出线(10)和湿度计导出线(9)接入湿度传感器;湿度传感器接入外部电源(4); 5)重复步骤3)以及步骤4)将土工格栅(I)和土壤湿度计(7)埋设在相应层位，直至路基填筑完成； 6)设置路基土体湿度上下限，打开电热丝(2)的控制开关，给路基土体加热，土体中的水分逐渐挥发，从碎石层缓慢排出，直至达到路基土体湿度下限，关闭电热丝(2)的控制开关，此时路基的强度已完全满足运营路基强度要求。
【文档编号】E01C21/00GK105926395SQ201610461081
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】马林, 张军, 刘海, 赵建斌
【申请人】山西省交通科学研究院, 山西交科公路勘察设计院