冻土地区有轨电车路基的冻害防护系统及其使用方法与流程

本发明涉及有轨电车路基保护技术领域，特别涉及冻土地区有轨电车路基的冻害防护系统及其使用方法。

背景技术：

随着我国有轨电车事业的飞速发展，在严寒地区修建有轨电车工程已愈来愈来普遍。严寒地区路基常面临着冻胀问题，容易导致路基沉降或抬升变形，严重地阻碍有轨电车的正常运行。

在冻土地区回填路基通常采用换填冻胀不敏感材料、设置隔离层、排水沟等措施，但根据相关工程的实际经验，上述措施在多年冻胀后存在很大的失效风险。有轨电车的变形控制要求更严，破坏修复的代价也更大。

因此，如何针对冻土地区实现路基的冻害防护成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供冻土地区有轨电车路基的冻害防护系统及其使用方法，实现的目的是通过控制对路基处地下水位的控制，降低路基的含水量，彻底消除冻土地区气温过低路基结冰产生的冻害。

为实现上述目的，本发明公开了冻土地区有轨电车路基的冻害防护系统，包括若干地下水位探测装置、降水装置和控制系统；

若干所述地下水位探测装置均布于有轨电车路基的基床底部，采集所述有轨电车路基下方的地下水位高度，且每一所述地下水位探测装置均与所述控制系统连接，将采集到的所述地下水位高度传送给所述控制系统；

所述控制系统根据所述地下水位高度控制所述降水装置对相应的所述有轨电车路基进行降水；

所述降水装置包括抽水设备和若干降水单元，所述抽水设备根据所述控制系统的指令将相应的所述降水单元中的地下水抽出送入地面水系；

若干所述降水单元分别设置于所述有轨电车路基两侧的地下，每一所述降水单元均与相应的所述地下水位探测装置对应设置，每一所述地下水位探测装置至少与一根所述降水单元对应。

优选的，所述降水单元包括蓄水主体、真空抽水管和地下水过滤层；所述蓄水主体竖直设置，上端位于地面、与所述真空抽水管连接，下端插入所述地下水过滤层内；

所述地下水过滤层是设置于轨电车路基的基床底部下方的土体内的砂石和/或砾石层；

所述真空抽水管的另一端与所述抽水设备连接，并籍由所述抽水设备形成真空。

更优选的，所述蓄水主体的上端设有封口钢板；所述封口钢板呈环形，直径较大的外缘与所述蓄水主体的上端连接，直径较小的内孔与所述真空抽水管的管壁连接；

所述蓄水主体内靠近上端与所述真空管之间的间隙采用混凝土填充；

所述蓄水主体外，所述封口钢板上方，所述真空管与地面之间采用微膨胀纤维混凝土填补。

更优选的，所述蓄水主体内靠近上端与所述真空管之间填充混凝土的间隙的长度不小于1米。

更优选的，所述真空管与地面之间采用微膨胀纤维混凝土填补的厚度不少于20毫米。

更优选的，所述蓄水主体外设有保温层。

更优选的，所述蓄水主体上端的保温层外设有钢片止水环。

更优选的，所述蓄水主体上端的保温层外设有遇水膨胀密封胶。

本发明还提供所述的冻土地区有轨电车路基的冻害防护系统的使用方法，步骤如下：

步骤1、在所述有轨电车路基的基床底部埋设若干所述地下水位探测装置，并对应每一所述地下水位探测装置设置最少一根所述降水单元；

步骤2、在所述控制系统设置冻胀危险水位和冻胀安全水位；

步骤3、利用所述地下水位探测装置对地下水位进行实时动态探测，并反馈至所述控制系统；

步骤4、任一所述地下水位探测装置采集到的所述地下水位高度高于所述冻胀危险水位时，所述抽水设备控制所述抽水设备对相应的所述降水单元进行抽水，将所述降水单元中的地下水抽出送入地面水系。

本发明的有益效果：

本发明通过在路基特定部位设置水位探测装置及降水装置，根据实际水位动态控制地下水标高，彻底规避冻胀病害，有效地拓展了严寒地区有轨电车路基的施工方法，推动了行业技术进步，具有良好经济、社会效益。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本发明一实施例中地下水位探测装置和降水单元设置于有轨电车路基的结构示意图。

图2示出本发明一实施例的运行逻辑示意图。

图3示出本发明一实施例中降水单元结构示意图。

图4示出本发明图3中a处局部放大结构示意图。

具体实施方式

实施例

如图1和如2所示，冻土地区有轨电车路基的冻害防护系统，包括若干地下水位探测装置1、降水装置和控制系统；

若干地下水位探测装置1均布于有轨电车路基2的基床底部，采集有轨电车路基2下方的地下水位高度，且每一地下水位探测装置1均与控制系统连接，将采集到的地下水位高度传送给控制系统；

控制系统根据地下水位高度控制降水装置对相应的有轨电车路基2进行降水；

降水装置包括抽水设备和若干降水单元3，抽水设备根据控制系统的指令将相应的降水单元3中的地下水抽出送入地面水系4；

若干降水单元3分别设置于有轨电车路基2两侧的地下，每一降水单元3均与相应的地下水位探测装置1对应设置，每一地下水位探测装置1至少与一根降水单元3对应。

本发明的原理在于，当地下水位高于冻胀危险水位时，控制系统自动激活降水装置开始降水；随着水位降低至冻胀安全水位时，控制系统终止降水装置，停止降水。

本发明通过动态控制路基工程区域地下水位，保证水位始终处于冻胀危险水位以下，从而彻底规避路基冻胀病害。

如图3所示，在某些实施例中，降水单元3包括蓄水主体31、真空抽水管32和地下水过滤层5；蓄水主体31竖直设置，上端位于地面、与真空抽水管32连接，下端插入地下水过滤层5内；

地下水过滤层5是设置于轨电车路基2的基床底部下方的土体内的砂石和/或砾石层；

真空抽水管32的另一端与抽水设备连接，并籍由抽水设备形成真空。

如图4所示，在某些实施例中，蓄水主体31的上端设有封口钢板34；封口钢板34呈环形，直径较大的外缘与蓄水主体31的上端连接，直径较小的内孔与真空抽水管32的管壁连接；

蓄水主体31内靠近上端与真空管之间的间隙采用混凝土填充；

蓄水主体31外，封口钢板34上方，真空管与地面之间采用微膨胀纤维混凝土填补35。

在某些实施例中，蓄水主体31内靠近上端与真空管之间填充混凝土的间隙的长度不小于1米。

在某些实施例中，真空管与地面之间采用微膨胀纤维混凝土填补35的厚度不少于20毫米。

在某些实施例中，蓄水主体31外设有保温层33。

在某些实施例中，蓄水主体31上端的保温层33外设有钢片止水环37。

在某些实施例中，蓄水主体31上端的保温层33外设有遇水膨胀密封胶36。

本发明还提供的冻土地区有轨电车路基的冻害防护系统的使用方法，步骤如下：

步骤1、在有轨电车路基2的基床底部埋设若干地下水位探测装置1，并对应每一地下水位探测装置1设置最少一根降水单元3；

步骤2、在控制系统设置冻胀危险水位和冻胀安全水位；

冻胀危险水位和冻胀安全水位可结合《铁路路基设计规范》(tb10001－2016)和工程实际经验综合确定。

步骤3、利用地下水位探测装置1对地下水位进行实时动态探测，并反馈至控制系统；

步骤4、任一地下水位探测装置1采集到的地下水位高度高于冻胀危险水位时，抽水设备控制抽水设备对相应的降水单元3进行抽水，将降水单元3中的地下水抽出送入地面水系4。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。