一种黄土高填方沟谷地基排水结构的制作方法

本实用新型属于黄土高填方沟谷地基排水技术领域，具体涉及一种黄土高填方沟谷地基排水结构。

背景技术：

随着我国经济飞速发展与城市化进程的快速推进，许多地区都出现了建设用地紧张这一局面。在适度开发的前提下，“削山填沟”、“治沟造地”等填方工程成为我国国土资源开发利用和储备保护的重要决策和发展方向之一。黄土高填方工程填筑施工后将改变该区域的天然排水条件，如果先期排水系统设置不合理，工程后期极易造成地下水位上升，危及填筑体稳定性。尤其是黄土的“水敏特性”，使得整个黄土高填方工程对水环境的变化极为敏感，原始沟谷地基排水设置不当时，水位上升极易引起边坡失稳、造地面大面积沉降等现象，从而影响工程的质量安全与实用性。

常规的排水盲沟的基本构造有两种类型：一种是全碎石填筑的盲沟排水结构，此类构造形式结构稳定、结实，不易垮塌，但设置不当时容易发生淤堵、失效；另一种是碎石包裹大直径涵管的结构形式，形成中空的排水盲沟，该结构虽然短期内排水通畅，但是涵管混凝土和钢筋笼容易腐蚀、生锈，且在上覆高填方荷载作用下可能对圆形涵管，尤其是涵管下半圆部分造成劈裂、垮塌、破坏，缩短盲沟使用寿命，从而使上部造地面形成塌陷。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种黄土高填方沟谷地基排水结构，其设计新颖合理，通过在夹层细粒碎石反滤保护层外侧设置外层土工织物防护层，具备应力缓冲、变形协调、粗颗粒过滤三重作用，通过在夹层细粒碎石反滤保护层内侧设置内层土工织物反滤层，细颗粒反滤作用，保证水质清澈，保证内核粗粒排水层不被淤堵，能有效解决现有黄土高填方工程原始沟谷地基排水问题，避免工程后期水位上升造成工程过大湿化变形与沉降，有效保证黄土高填方工程的工程质量与安全，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种黄土高填方沟谷地基排水结构，其特征在于：包括沿原始沟谷地形中主沟延伸方向铺设在原黄土地基上的主盲沟和沿原始沟谷地形中支沟延伸方向铺设在原黄土地基上且与主盲沟连通的次盲沟，次盲沟与主盲沟连通位置处的基底面高程与该位置处的主盲沟的基底面高程相等，次盲沟和主盲沟均包括由外至内依次铺设的外层土工织物防护层、夹层细粒碎石反滤保护层、内层土工织物反滤层和内核粗粒排水层，次盲沟中的内核粗粒排水层的横断面面积小于主盲沟中的内核粗粒排水层的横断面面积，次盲沟的横断面和主盲沟的横断面均为全碎石断面，所述全碎石断面为正方形全碎石断面；所述次盲沟的数量为多个。

上述的一种黄土高填方沟谷地基排水结构，其特征在于：所述外层土工织物防护层和内层土工织物反滤层中的土工织物规格均不小于300g/m²，外层土工织物防护层和内层土工织物反滤层中的土工织物抗拉强度均不小于6kN/m，外层土工织物防护层和内层土工织物反滤层中的土工织物渗透系数均为5×10^-2cm/s～5×10^-1cm/s。

上述的一种黄土高填方沟谷地基排水结构，其特征在于：所述夹层细粒碎石反滤保护层中细粒碎石的粒径小于5cm，所述内核粗粒排水层中粗粒的粒径为5cm～20cm，所述夹层细粒碎石反滤保护层和所述内核粗粒排水层的含泥量均不大于5％。

上述的一种黄土高填方沟谷地基排水结构，其特征在于：所述主盲沟的正方形全碎石断面尺寸不小于2.5m×2.5m，次盲沟的正方形全碎石断面尺寸不小于1.5m×1.5m。

上述的一种黄土高填方沟谷地基排水结构，其特征在于：所述次盲沟和主盲沟的坡度为3°～45°。

上述的一种黄土高填方沟谷地基排水结构，其特征在于：所述原黄土地基中具有多个陡基岩，陡基岩位于相邻两段次盲沟节段或相邻两段主盲沟节段之间，所述陡基岩高度不大于2m，高度不大于2m的陡基岩通过人工修整的方式修整为高度不大于2m的斜坡基岩，所述斜坡基岩的坡度为30°～45°，斜主盲沟节段或斜次盲沟节段铺设在所述斜坡基岩上，相邻两段次盲沟节段通过斜次盲沟节段连通，相邻两段主盲沟节段通过斜主盲沟节段连通。

上述的一种黄土高填方沟谷地基排水结构，其特征在于：所述陡基岩高度大于2m，陡基岩两侧的次盲沟节段或主盲沟节段通过过渡直盲沟连通，过渡直盲沟与陡基岩之间铺垫有碎石过渡体，所述碎石过渡体中的碎石的粒径为10cm～30cm，所述碎石过渡体的含泥量不大于5％，过渡直盲沟的坡度为40°～45°，过渡直盲沟的横断面结构与次盲沟的横断面结构和主盲沟的横断面结构均相同。

上述的一种黄土高填方沟谷地基排水结构，其特征在于：所述原黄土地基的边缘沟谷坡体具有陡直岩质坡体，所述陡直岩质坡体内壁上设置有竖向排水盲沟，竖向排水盲沟的尺寸不大于次盲沟的尺寸，竖向排水盲沟的底部通过主连盲沟与主盲沟顶部连通，主连盲沟的尺寸不大于次盲沟的尺寸，主连盲沟的坡度为3°～5°。

上述的一种黄土高填方沟谷地基排水结构，其特征在于：所述陡直岩质坡体的顶部具有次盲沟，竖向排水盲沟的顶部通过次连盲沟与次盲沟连通，次连盲沟的尺寸不大于次盲沟的尺寸，次连盲沟的坡度为3°～5°，竖向排水盲沟的横断面结构、主连盲沟的横断面结构和次连盲沟的横断面结构均与次盲沟的横断面结构相同。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型根据原有水系情况，结合地形具体情况，以不改变或破坏原有水系的条件为原则，保护了原有沟谷水系环境不被破坏，便于推广使用。

2、本实用新型通过在夹层细粒碎石反滤保护层外侧设置外层土工织物防护层，具备应力缓冲、变形协调、粗颗粒过滤三重作用，通过在夹层细粒碎石反滤保护层内侧设置内层土工织物反滤层，细颗粒反滤作用，保证水质清澈，保证内核粗粒排水层不被淤堵，通过内核粗粒排水层专门承担排水作用，粒径粗大，孔隙率高，排水通畅，可靠稳定，使用效果好。

3、本实用新型采用次盲沟的横断面和主盲沟的横断面均为全碎石断面，全碎石断面为正方形全碎石断面，施工工艺简便，可操作性强，能有效解决现有黄土高填方工程原始沟谷地基排水问题，避免工程后期水位上升造成工程过大湿化变形与沉降，有效保证黄土高填方工程的工程质量与安全。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，通过在夹层细粒碎石反滤保护层外侧设置外层土工织物防护层，具备应力缓冲、变形协调、粗颗粒过滤三重作用，通过在夹层细粒碎石反滤保护层内侧设置内层土工织物反滤层，细颗粒反滤作用，保证水质清澈，保证内核粗粒排水层不被淤堵，能有效解决现有黄土高填方工程原始沟谷地基排水问题，避免工程后期水位上升造成工程过大湿化变形与沉降，有效保证黄土高填方工程的工程质量与全，便于在工程实践过程中推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型采用的排水结构的布置示意图。

图2为本实用新型主盲沟、次盲沟、过渡盲沟、竖向排水盲沟、主连盲沟和次连盲沟的结构断面示意图。

图3为本实用新型主盲沟和次盲沟的连通结构示意图。

图4为本实用新型过渡直盲沟与主盲沟或次盲沟的连接关系示意图。

图5为本实用新型竖向排水盲沟与主盲沟和次盲沟的连接关系示意图。

附图标记说明:

1—外层土工织物防护层；2—夹层细粒碎石反滤保护层；

3—内层土工织物反滤层；4—内核粗粒排水层；

5—原黄土地基；6—陡基岩；7—填方土层；

8—碎石过渡体；9—主盲沟；10—次盲沟；

11—过渡直盲沟；12—竖向排水盲沟；13—主连盲沟；

14—次连盲沟；15—陡直岩质坡体。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型所述的一种黄土高填方沟谷地基排水结构，包括沿原始沟谷地形中主沟延伸方向铺设在原黄土地基5上的主盲沟9和沿原始沟谷地形中支沟延伸方向铺设在原黄土地基5上且与主盲沟9连通的次盲沟10，次盲沟10与主盲沟9连通位置处的基底面高程与该位置处的主盲沟9的基底面高程相等，次盲沟10和主盲沟9均包括由外至内依次铺设的外层土工织物防护层1、夹层细粒碎石反滤保护层2、内层土工织物反滤层3和内核粗粒排水层4，次盲沟10中的内核粗粒排水层4的横断面面积小于主盲沟9中的内核粗粒排水层4的横断面面积，次盲沟10的横断面和主盲沟9的横断面均为全碎石断面，所述全碎石断面为正方形全碎石断面；所述次盲沟10的数量为多个。

需要说明的是，沿原始沟谷地形中主沟延伸方向铺设在原黄土地基5上的主盲沟9和沿原始沟谷地形中支沟延伸方向铺设在原黄土地基5上且与主盲沟9连通的次盲沟10的目的是根据原有水系情况，结合地形具体情况，以不改变或破坏原有水系的条件为原则，保护了原有沟谷水系环境不被破坏；次盲沟10与主盲沟9连通位置处的基底面高程与该位置处的主盲沟9的基底面高程相等，保证次盲沟10向主盲沟9排水的稳定，避免不同的水位压差对主盲沟9造成的干扰，次盲沟10和主盲沟9均包括由外至内依次铺设的外层土工织物防护层1、夹层细粒碎石反滤保护层2、内层土工织物反滤层3和内核粗粒排水层4，通过在夹层细粒碎石反滤保护层2外侧设置外层土工织物防护层1，具备应力缓冲、变形协调、粗颗粒过滤三重作用，通过在夹层细粒碎石反滤保护层2内侧设置内层土工织物反滤层3，细颗粒反滤作用，保证水质清澈，保证内核粗粒排水层4不被淤堵，通过内核粗粒排水层4专门承担排水作用，粒径粗大，孔隙率高，排水通畅，可靠稳定；次盲沟10中的内核粗粒排水层4的横断面面积小于主盲沟9中的内核粗粒排水层4的横断面面积的目的是避免次盲沟10的排水对主盲沟9的冲击，次盲沟10的横断面和主盲沟9的横断面均为全碎石断面，所述全碎石断面为正方形全碎石断面，施工工艺简便，可操作性强，能有效解决现有黄土高填方工程原始沟谷地基排水问题，避免工程后期水位上升造成工程过大湿化变形与沉降，有效保证黄土高填方工程的工程质量与安全。

本实施例中，所述外层土工织物防护层1和内层土工织物反滤层3中的土工织物规格均不小于300g/m²，外层土工织物防护层1和内层土工织物反滤层3中的土工织物抗拉强度均不小于6kN/m，外层土工织物防护层1和内层土工织物反滤层3中的土工织物渗透系数均为5×10^-2cm/s～5×10^-1cm/s。

本实施例中，所述夹层细粒碎石反滤保护层2中细粒碎石的粒径小于5cm，所述内核粗粒排水层4中粗粒的粒径为5cm～20cm，所述夹层细粒碎石反滤保护层2和所述内核粗粒排水层4的含泥量均不大于5％。

本实施例中，所述主盲沟9的正方形全碎石断面尺寸不小于2.5m×2.5m，次盲沟10的正方形全碎石断面尺寸不小于1.5m×1.5m。

本实施例中，所述次盲沟10和主盲沟9的坡度为3°～45°。

需要说明的是，次盲沟10和主盲沟9的坡度根据实际的地形坡度进行设置，次盲沟10和主盲沟9的坡度为3°～45°，当实际的地形坡度大于45°时，通过人工修正的方式调整至3°～45°坡度范围内。

如图4所示，本实施例中，所述原黄土地基5中具有多个陡基岩6，陡基岩6位于相邻两段次盲沟节段或相邻两段主盲沟节段之间，所述陡基岩6高度不大于2m，高度不大于2m的陡基岩6通过人工修整的方式修整为高度不大于2m的斜坡基岩，所述斜坡基岩的坡度为30°～45°，斜主盲沟节段或斜次盲沟节段铺设在所述斜坡基岩上，相邻两段次盲沟节段通过斜次盲沟节段连通，相邻两段主盲沟节段通过斜主盲沟节段连通。

需要说明的是，高度不大于2m的陡基岩6通过人工修整的方式修整为高度不大于2m的斜坡基岩，实际施工中，采用爆破的方式对陡基岩6进行削破。

本实施例中，所述陡基岩6高度大于2m，陡基岩6两侧的次盲沟节段或主盲沟节段通过过渡直盲沟11连通，过渡直盲沟11与陡基岩6之间铺垫有碎石过渡体8，所述碎石过渡体8中的碎石的粒径为10cm～30cm，所述碎石过渡体8的含泥量不大于5％，过渡直盲沟11的坡度为40°～45°，过渡直盲沟11的横断面结构与次盲沟10的横断面结构和主盲沟9的横断面结构均相同。

需要说明的是，陡基岩6高度大于2m时，若采用爆破的方式，需要消耗的炸药量大，施工存在安全隐患，因此，采用碎石过渡体8对陡基岩6进行支垫，保证主盲沟或次盲沟铺设平稳。

如图5所示，本实施例中，所述原黄土地基5的边缘沟谷坡体具有陡直岩质坡体15，所述陡直岩质坡体15内壁上设置有竖向排水盲沟12，竖向排水盲沟12的尺寸不大于次盲沟10的尺寸，竖向排水盲沟12的底部通过主连盲沟13与主盲沟9顶部连通，主连盲沟13的尺寸不大于次盲沟10的尺寸，主连盲沟13的坡度为3°～5°。

本实施例中，所述陡直岩质坡体15的顶部具有次盲沟10，竖向排水盲沟12的顶部通过次连盲沟14与次盲沟10连通，次连盲沟14的尺寸不大于次盲沟10的尺寸，次连盲沟14的坡度为3°～5°，竖向排水盲沟12的横断面结构、主连盲沟13的横断面结构和次连盲沟14的横断面结构均与次盲沟10的横断面结构相同。

需要说明的是，施工区域内具有陡直岩质坡体15，需进行排水补强处理，紧贴陡直岩质坡体15设置竖向排水盲沟12，竖向排水盲沟12与主盲沟9之间通过主连盲沟13连通，防止填方体与坡体的土岩交接面形成相对位移和天然雨水的人为下渗通道，避免工程后期水位上升造成工程过大湿化变形与沉降，有效保证黄土高填方工程的工程质量与安全。

本实用新型施工时，以不破坏原始沟底水系且不改变原有流向为基本原则，依据原始沟谷地形，对施工区域内原黄土地基5表层土清理；并对原始沟谷地形中主沟和支沟沿线进行地形勘察，勘察出原始沟谷地形中主沟和支沟沿线上原黄土地基5中存在的陡基岩6；

以原始沟谷地形中主沟沿线上原黄土地基5中的陡基岩6为控制点，在陡基岩6两侧的原黄土地基5中沿原始沟谷地形中主沟沿线开挖主盲沟沟槽；在主盲沟沟槽中分段进行铺设外层土工织物防护层1，相邻两段外层土工织物防护层1之间的搭接长度不小于30cm；在外层土工织物防护层1中填筑夹层细粒碎石反滤保护层2的底层，在夹层细粒碎石反滤保护层2的底层上铺设内层土工织物反滤层3，相邻两段内层土工织物反滤层3之间的搭接长度不小于30cm，在内层土工织物反滤层3上填筑内核粗粒排水层4，同时在外层土工织物防护层1与内层土工织物反滤层3之间填筑夹层细粒碎石反滤保护层2的中层；多段外层土工织物防护层1中靠近陡基岩6的一段且其靠近陡基岩6的一端预留有外层土工织物防护层节段，所述外层土工织物防护层节段的长度不小于30cm，多段内层土工织物反滤层3中靠近陡基岩6的一段且其靠近陡基岩6的一端预留有内层土工织物反滤层节段，所述内层土工织物反滤层节段的长度不小于30cm；

内核粗粒排水层4和夹层细粒碎石反滤保护层2填筑至主盲沟沟槽顶面后，翻卷覆盖内层土工织物反滤层3，内层土工织物反滤层3的搭接宽度不小于30cm；然后在内层土工织物反滤层3顶层铺设夹层细粒碎石反滤保护层2的顶层，翻卷覆盖外层土工织物防护层1，外层土工织物防护层1的搭接宽度不小于30cm，形成一段主盲沟节段；测量陡基岩6的高度，当陡基岩6高度不大于2m时，通过爆破陡基岩6的方式将陡基岩6修整为高度不大于2m的斜坡基岩，所述斜坡基岩的坡度为30°～45°，通过一段斜主盲沟节段连通陡基岩6两侧的两段主盲沟节段，斜主盲沟节段铺设在所述斜坡基岩上，斜主盲沟节段的结构与主盲沟节段的结构相同；当陡基岩6高度大于2m时，陡基岩6两侧的主盲沟节段通过过渡直盲沟11连通，过渡直盲沟11与陡基岩6之间铺垫有碎石过渡体8，所述碎石过渡体8中的碎石的粒径为10cm～30cm，所述碎石过渡体8的含泥量不大于5％，过渡直盲沟11的坡度为40°～45°，过渡直盲沟11的横断面结构与主盲沟9的横断面结构相同；

以原始沟谷地形中支沟沿线上原黄土地基5中的陡基岩6为控制点，在陡基岩6两侧的原黄土地基5中沿原始沟谷地形中支沟沿线开挖次盲沟沟槽，次盲沟10的构筑过程与主盲沟9的构筑过程一致；

将次盲沟10中的内核粗粒排水层4与主盲沟9中的内核粗粒排水层4连通，次盲沟10中的夹层细粒碎石反滤保护层2和主盲沟9中的夹层细粒碎石反滤保护层2的厚度一致且相互连通，保持次盲沟10与主盲沟9连通位置处的基底面高程与该位置处的主盲沟9的基底面高程相等；

对高填方施工区域内的沟谷坡体进行地质勘探，勘察施工区域内是否存在陡直岩质坡体15，当沟谷坡体中不存在陡直岩质坡体15时，施工结束；当沟谷坡体中存在陡直岩质坡体15时，紧贴陡直岩质坡体15设置竖向排水盲沟12，竖向排水盲沟12与主盲沟9之间通过主连盲沟13连通，所述主连盲沟13的结构尺寸均与次盲沟10一致，所述主连盲沟13的坡度为3°～5°；竖向排水盲沟12的铺设与填方土层7填筑施工同步，以填方作业面为工作平台，保证竖向排水盲沟12的盲沟断面高程高于填土作业面30cm以上，对暴露在外的竖向排水盲沟12的盲沟断面碎石进行防护，防止黄土填料掺入竖向排水盲沟12的盲沟断面碎石填料中；

当陡直岩质坡体15顶部不存在次盲沟10时，竖向排水盲沟12顺着沟谷坡体施工至填方土层7填土顶面以下20米停止施工；

当陡直岩质坡体15顶部存在次盲沟10时，竖向排水盲沟12通过次连盲沟14与陡直岩质坡体15顶部的次盲沟10相连通，次连盲沟14的结构尺寸均与次盲沟10一致，所述次连盲沟14的坡度为3°～5°；

当陡直岩质坡体15区域范围广时，紧贴陡直岩质坡体15平行设置多道竖向排水盲沟12，相邻两道竖向排水盲沟12的间距为50m～100m，多道竖向排水盲沟12均分别设置主连盲沟13与主盲沟9相连通。

本实用新型思路清晰、设计合理、步骤简明，可操作性强，依据原始沟谷地形，主沟铺设主盲沟，支沟铺设次盲沟，形成树枝状盲沟排水系统，并针对沟谷谷底局部区域地势突变时，进行人工处理和过渡，保证排水线路的整体坡度，再进行盲沟铺设，在沟谷坡体为岩质边坡时，为防止填方体与坡体的土岩交接面形成人为下渗通道，设置竖向排水盲沟12专项排水设施，结构稳固、孔隙率大、排水通畅、防淤堵性能强。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。