本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种复合排水隔离垫、基床排水结构及边坡分层排水结构，用于铁路、公路、道路等路基工程基床及边坡排水。
背景技术
当降雨表水大量下渗或地下毛细水上升进入到铁路、公路等路基工程基床时，将引起基床含水量增大，土体或填料软化、强度降低，导致路基发生基床下沉、翻浆冒泥等病害，特别是引起不良土质的膨胀、溶陷、塌陷等变形破坏，影响工程的正常使用；另外，多雨地区当路基填料为遇水易风化、软化的软质岩、细粒土等时，路基面或边坡表水下渗后难以及时排出，本体填料含水量增加，甚至形成水囊，路基填料强度降低，常造成路基过量沉降、边坡坍滑、斜坡路基滑移等病害产生。
为防止上述病害产生，对于路基基床以往常采用三七土、水泥砂浆或混凝土、复合土工膜、排水板等进行基床封闭或隔断处理；对于路基边坡常采用排水渗沟、排水斜孔等措施进行疏排，但从材料本身性质、施工方便性和实际应用效果看，上述措施均存在一定的缺陷或不足，如三七土等改良土类材料自身存在遇水易软化问题；砂浆或混凝土类存在层薄易开裂而防水失效问题；复合土工膜、排水板等土工材料则普遍存在排水速度慢易滞留、排水能力不足、材料老化易破损以及在列车长期荷载（特别是动荷载）作用下防排水性能较短时间内大幅降低甚至失效；用于路基边坡排水的排水渗沟、排水斜孔等疏排水措施，均在路基填筑成型后施工，因其处理深度、范围有限或施工存在较大困难，难以起到疏排水作用等问题。
为解决上述防排水材料的不足，需要研发一种具有防、排多种功能一体，施工简便，使用期限长，成本低廉的新型防排水材料，特别是具有在较大法向应力（如列车或填土荷载、施工碾压等）作用下能较好保持防排水性能，快速将渗水排出基床或路基填筑体外，确保路基的长期稳定。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中用于基床封闭或隔断处理、边坡疏排水常见材料不同程度存在功能单一、性能不足、材料老化易破损、施工困难等问题。
为此，本发明提供了一种复合排水隔离垫，包括由上而下依次设置的透水层、排水层和隔水层，所述透水层、排水层和隔水层的相邻两层之间通过层间热粘结工艺复合形成整体式结构，所述透水层的一端向外延伸设置有用于搭接相邻复合排水隔离垫的透水层的上搭接段，所述隔水层向外延伸设置有用于搭接相邻复合排水隔离垫的隔水层的下搭接段，所述上搭接段和下搭接段异侧布置。
进一步的，所述排水层为三维立体网状结构，其孔隙率大于75%，抗压强度不小于60kpa。
进一步的，所述透水层采用短纤针刺非织造土工布，其垂直渗透系数≥0.1cm/s，等效孔径o95为0.075～0.20mm。
进一步的，所述隔水层为聚烯烃类树脂薄膜、聚酯类树脂薄膜或聚酰胺类树脂薄膜，其垂直渗透系数不大于1*10-11cm/s。
进一步的，所述上搭接段和下搭接段的长度为10～20cm，所述上搭接段与相邻复合排水隔离垫的透水层的搭接处，以及下搭接段与相邻复合排水隔离垫的隔水层的搭接处均通过连接件缝合连接，且所述连接件贯穿透水层、排水层和隔水层设置。
进一步的，上述复合排水隔离垫的厚度为3.5～8.5mm，单位面积质量≥850g/m2，平面通水量≥5l/m.min。
进一步的，上述复合排水隔离垫还包括铺设于隔水层底部的中粗砂保护层，所述中粗砂保护层厚度不小于0.05m。
另外，本发明还提供了一种基床防排水结构，包括路基土体层，基床本体以及上述复合排水隔离垫，所述基床本体包括基床底层和基床表层，所述基床底层设置在路基土体层上，所述基床表层设置在基床底层上，所述复合排水隔离垫设置在基床底层底部或基床表层底部，且所述复合排水隔离垫的隔水层一侧朝下铺设。
进一步的，所述基床本体为路堤基床或非硬质岩路堑基床。
本发明还提供了一种边坡分层防排水结构，包括沿边坡坡度方向和线路纵向上均交替铺设的路基填筑体层和上述复合排水隔离垫，且所述复合排水隔离垫的隔水层一侧朝下铺设,沿边坡坡度方向上相邻两个所述复合排水隔离垫之间间距为1.2～2.4m，线路纵向上相邻两个所述复合排水隔离垫之间间距为4.0～8.0m。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种复合排水隔离垫具有良好的渗排水、隔水功能，一方面能够顺利地将上部下渗或积水快速排出，避免下渗软化基底，同时又能通过隔水层隔断基底毛细水的上升；还具有透水而保土、防淤堵性能以防止细颗粒流失，以及具备在上部重力或荷载作用、施工碾压下的防顶破性能等，能确保路基的长期稳定，可广泛适用于铁路、公路、城市道路等路基基床防排水、路基边坡疏排水，具有良好的社会经济和技术效益。
(2)本发明提供的这种复合排水隔离垫用于基床和边坡防排水，有效解决了现有基床和边坡防排水在材料本身性质、施工方便性等存在的不足。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明复合排水隔离垫的结构示意图；
图2是本发明复合排水隔离垫的幅间搭接示意图；
图3是本发明路堤基床防排水结构示意图；
图4是本发明非硬质岩路堑基床防排水结构示意图；
图5是本发明边坡分层防排水结构示意图；
图6是图5中沿a-a方向的截面示意图。
附图标记说明：1、透水层；2、排水层；3、上搭接段；4、隔水层；5、下搭接段；6、连接件；7、复合排水隔离垫；8、路基土体层；9、基床底层；10、基床表层；11、路堑排水侧沟；12、排水渗沟；13、路基填筑体层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，本实施例提供了一种复合排水隔离垫，包括由上而下依次设置的透水层1、排水层2和隔水层4，所述透水层1、排水层2和隔水层4中相邻两层之间通过层间热粘结工艺复合形成整体式结构，所述透水层1的一端向外延伸设置有用于搭接相邻复合排水隔离垫的透水层1的上搭接段3，所述隔水层4向外延伸设置有用于搭接相邻复合排水隔离垫的隔水层4的下搭接段5，所述上搭接段3和下搭接段5异侧布置，通过上搭接段3和下搭接段5的设置可使得多个复合排水隔离垫可根据实际路基情况进行组合使用，而且相邻两个复合排水隔离垫之间的连接不存在间隙，从而有效避免渗水渗入路基基床，保证了其对路基工程的防水效果；优选的，所述上搭接段3和下搭接段5的长度为10～20cm。本实施例中透水层1的作用一方面是反滤和排水作用，能保证顺利、及时排出上部（如路基基床、上部填土等）来水，另一方面能保土、防淤堵，可避免基床、填土细颗粒的大量流失，又可防止细颗粒渗入反滤排水层形成淤积堵塞从而影响基床的长期稳定；排水层2的作用是有足够的排水能力，能够尽快将渗水排出基床或路基填筑体外，避免积水软化基床；隔水层4的作用一方面是防止上部来水下渗，另一方面是能隔断下部土体的毛细水的上升通道；透水层1、排水层2和隔水层4通过热粘结工艺形成整体具有较大的抗压强度，同时亦需保障各层间有较大的剥离强度。该复合排水隔离垫集排水、隔水多种功能于一体，应用领域广，使用期限长，施工简便，成本低廉等特点，特别是具有在较大法向应力（如列车或填土荷载、施工碾压等）作用下，能较好保持防排水性能，快速将渗水排出基床或路基填筑体外或隔断基底毛细水上升通道，确保路基的长期稳定。
细化的实施方式，所述排水层2为三维立体网状结构，其材料可以采用具有大孔隙率的立体网状材料，孔隙率大于75%，可以热可塑性合成树脂为主要原料进行纺丝，在丝条未凝固条件下使丝条旋转、并令丝条多点相互粘结形成三维立体网状结构，抗压强度不小于60kpa。所述透水层1采用短纤针刺非织造土工布，其垂直渗透系数≥0.1cm/s，等效孔径o95为0.075～0.20mm。所述隔水层4采用具一定韧性和强度的柔性或半刚性薄层状隔水材料，可以为聚烯烃类树脂薄膜、聚酯类树脂薄膜或聚酰胺类树脂薄膜，优选聚乙烯土工膜，其垂直渗透系数不大于1*10-11cm/s，且具有对硫酸盐、氯盐、碳酸盐具有长期耐腐蚀性和抗老化性能；而通过上述透水层1、排水层2和隔水层4复合而成的复合排水隔离垫的厚度为3.5～8.5mm，其对应单位面积质量≥850g/m2，平面通水量≥5l/m.min，进一步保证了该复合排水隔离垫的渗排水效果。
进一步的，为了提高上搭接段3和下搭接段5与相邻复合排水隔离垫之间的连接强度，即相邻两个复合排水隔离垫之间的连接强度，如图2所示，所述上搭接段3与相邻复合排水隔离垫的透水层1的搭接处，以及下搭接段5与相邻复合排水隔离垫的隔水层4的搭接处均通过连接件6缝合连接，且所述连接件6贯穿透水层1、排水层2和隔水层4设置；通过连接件6将上搭接段3或下搭接段5与相邻复合排水隔离垫的透水层1、排水层2和隔水层4连接成一个整体，从而提高了多个复合排水隔离垫组合的连接强度，保障各复合排水隔离垫间不易剥离；其中，连接件6可以是钢钉或柔性丝线，钢钉可通过便携式钢钉枪（原理同订书机）打入贯穿复合排水隔离垫，柔性丝线则通过缝合方式贯穿复合排水隔离垫。
而在将上述复合排水隔离垫用于防排水施工过程中，将复合排水隔离垫的隔水层4一侧朝下设置，当复合排水隔离垫下方的填料呈碎石、角砾状时，为防止施工碾压时隔水层4被填料顶破而损坏，优化的该复合排水隔离垫还包括铺设于隔水层4底部的中粗砂保护层（图中未标示），所述中粗砂保护层厚度不小于0.05m。
另外，上述实施例的复合排水隔离垫可用于基床和边坡防排水，对于基床防排水结构，如图3和图4所示，包括路基土体层8，基床本体以及上述复合排水隔离垫7，所述基床本体可以是路堤基床（如图3所示）或非硬质岩路堑基床（如图4所示），包括基床底层9和基床表层10，所述基床底层9设置在路基土体层8上，所述基床表层10设置在基床底层9上，所述复合排水隔离垫7设置在基床底层9底部或基床表层10底部，且所述复合排水隔离垫7的隔水层4一侧朝下铺设，而对于复合排水隔离垫7是选择铺设于基床表层10底部还是基床底层9底部，主要根据路堤基床底层、路基路基土体层填料的水稳性、路堑地段岩的水稳性、地下水发育程度等因素确定。对于非硬质岩路堑基床，优化的，如图4所示，还可在路基两侧设置路堑排水侧沟11，同时在路堑排水侧沟11下设置排水渗沟12，当复合排水隔离垫7设置在基床底层9底部时，将在路基两侧的复合排水隔离垫7端部连接至排水渗沟12，通过复合排水隔离垫7将渗水快速排至排水渗沟12排出，而当复合排水隔离垫7设置在基床表层10底部时，则将在路基两侧的复合排水隔离垫7端部连接至路堑排水侧沟11，通过复合排水隔离垫7将渗水快速排至路堑排水侧沟11排出，进一步提高了对路基基床的防排水效果。
对于边坡防排水结构，如图5和图6所示，包括沿边坡坡度方向和线路纵向上均交替铺设的路基填筑体层13和上述复合排水隔离垫7，复合排水隔离垫7随路基填筑并每隔1.2～2.4m间距铺设于两侧边坡的一定范围内，复合排水隔离垫7在线路纵向上间距为4.0～8.0m，且所述复合排水隔离垫7的隔水层4一侧朝下铺设；通过在边坡施工过程中铺设复合排水隔离垫4，用于实现后续对边坡的防排水目的，有效解决了现有路基边坡填筑成型后再施工排水渗沟、排水斜孔等疏排水措施所产生的处理深度、范围有限或施工存在较大困难，难以起到疏排水作用的问题。
综上所述，本发明提供的这种复合排水隔离垫具有良好的渗排水、隔水功能，一方面能够顺利地将上部下渗或积水快速排出，避免下渗软化基底，同时又能通过隔水层隔断基底毛细水的上升；还具有透水而保土、防淤堵性能以防止细颗粒流失，以及具备在上部重力或荷载作用、施工碾压下的防顶破性能等，能确保路基的长期稳定，可广泛适用于铁路、公路、城市道路等路基基床防排水、路基边坡疏排水，具有良好的社会经济和技术效益。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。