一种季冻区湿地填方路基两侧浅层水连通结构的制作方法

本发明提供一种季冻区湿地填方路基两侧浅层水连通结构，属于道路建设技术领域。

背景技术：

季冻区湿地路基的修筑严重阻断了路基两侧湿地浅层水系的连通，导致植物生长区上游水位上升，下游水位降低，破坏了湿地水系原有平衡，危害了湿地两侧植物生长，同时对局部路段生态环境带来严重的负面影响。现阶段工程建设中主要利用多设置涵洞来增加地表水系连通，但是增加涵洞数量无疑会增加工程造价且面临较长的施工期。为了解决以上问题，科技人员将碎石盲沟与波纹钢管组合装置横向铺筑在路基底部。碎石盲沟设置在地表以下，主要用于干旱季节路基两侧地下潜水层水系的沟通，波纹钢管设置在地表，用于解决雨量丰沛季节路基两侧过量地表水的沟通，较好的解决了路基对湿地水系的阻滞问题。但随着该装置的运营使用，大量的淤泥从进水口不断填充碎石盲沟的空隙和波纹钢管的底部，出水口由于水流的冲刷，造成局部水土流失，使装置的作用逐渐失效，同时对路基稳定性带来不利影响。

技术实现要素：

本发明提供一种季冻区湿地填方路基两侧浅层水连通结构，解决了碎石盲沟与波纹钢管组合装置进水口淤泥堵塞和出水口冲刷导致的水土流失问题，实现湿地路基两侧浅层水系连通结构系统运行的长期有效性，并最大程度减缓路基修筑对湿地水系的破坏，对保护生态环境产生积极的影响。

本发明所述的一种季冻区湿地填方路基两侧浅层水连通结构，其技术解决方案如下：

主要包括结构主体、入水口端部、出水口端部三大部分组成；

所述的结构主体由碎石盲沟与波纹钢管构成；碎石盲沟横断面为矩形型式；波纹钢管置于横向碎石盲沟正上方，碎石盲沟为波纹钢管提供稳定基础；波纹钢管轴向设置预拱度，当地基残余沉降完成后，波纹钢管的管底与原地面标高保持相同；波纹钢管的管壁内外涂沥青；

所述的入水口端部由碎石盲沟、集水井、预制扩体边沟、石料堆砌体过滤装置、钢制篦子过滤装置构成；碎石盲沟位于地表以下，碎石盲沟的前段延长至预制扩体边沟正下方，集水井设置于预制扩体边沟正下方，集水井侧面与碎石盲沟的前端相连，接触面位于预制扩体边沟中心线正下方，钢制篦子过滤装置固定于波纹钢管管口处，石料堆砌体过滤装置堆砌于钢制篦子过滤装置的外侧；预制扩体边沟用于入水口端部地下水和地表水的集聚，为U型结构，顶部与排水边沟顶同等高度；波纹钢管入水口端部设于边沟靠近路基一侧，由石料堆砌体过滤装置和钢制篦子过滤装置组成；用于阻挡枯枝杂草等水体漂浮物进入波纹钢管中，石料堆砌体过滤装置为梯形形状，顶部高度达到波纹钢管管高中心位置，钢制篦子过滤装置为圆形形状，直径与波纹钢管直径相等；

所述的出水口端部由碎石盲沟、波纹钢管、碎石围护体构成；碎石盲沟位于地表以下，波纹钢管置于碎石盲沟正上方，碎石盲沟与波纹钢管端部位于路基坡脚外边缘侧，波纹钢管出水口处设碎石维护体，用于减缓出水水流速度，降低对出口端地表土体的冲刷，梯形设置。

本发明工作过程如下：

入水口端部，水汇聚在集水井和预制扩体边沟处，潜水层的水经地表下的碎石盲沟通道流向出水口端部，丰富的地表水经石料堆砌体过滤装置和钢制篦子过滤装置将枯枝等杂物过滤后通过波纹钢管流向出水口端部。出水口端部，碎石盲沟、波纹钢管中快速流出的水经碎石围护体后缓缓流出。

本发明的积极效果在于：本发明采用进水口增设过滤装置及出水口增设碎石维护体结构，实现湿地路基两侧浅层水系连通结构系统运行的长期有效性，并最大程度减缓路基修筑对湿地水系的破坏，对保护生态环境产生积极的影响；解决了碎石盲沟与波纹钢管组合装置进水口淤泥堵塞和出水口冲刷导致的水土流失问题。

本发明具有易于施工、结构耐久、工程造价低、效果明显等优点，并在湿地路段填方路基两侧湿地保护的设计上取得了突破性的进步。从工程实施效果看，路基两侧水系通畅，且本结构与生态敏感湿地自然结合，与周边环境和谐统一，没有明显的涵洞修筑带来的圬工痕迹。

本发明与涵洞相比，不仅施工简单、速度快，而且工程造价低。按照工程预算，本结构造价约为涵洞工程造价的1/3左右，同时具有明显的经济效益。本发明解决了路基修筑对两侧水系隔断的影响，保证了潜水和地表水的有效连通，使两侧水位处于原始状态，降低两侧植被死亡率60%以上，对于生态环境保护具有明显的环境效益。

本发明在湿地软土路段承载平台完成后，利用公路路基现场施工的挖掘机按设计方案进行反开挖，并辅以适当人工即可迅速完成施工，施工工艺和施工组织简单，无需其他特殊的施工设备。

本发明碎石盲沟填料采用水稳定性好的砾石，碎石盲沟外围用透水土工布包裹；波纹钢管以碎石盲沟为基础，采用碳素结构钢，其性能符合GB/T 700要求，抗拉强度不小于350MPa，管壁内外涂总厚度不小于1mm的沥青涂层；入水口端部的集水井和预制扩体边沟有效汇聚了潜水和地表水，石料堆砌体过滤装置和钢制篦子过滤装置防止杂物堵塞，增强了结构的长期使用性；出水口端部的碎石围护体大大降低了出水口端部局部的水土流失，保护了出水口端部生物群落的生长。从材料到施工工艺控制，本结构经久耐用，利于生态环境保护。

附图说明

图1为发明结构示意图；

图2为发明结构剖视图；

图3为发明结构出水口示意图；

图4为发明结构入水口示意图；

图中，1、碎石盲沟；2、波纹钢管；3、集水井；4、预制扩体边沟；5.1、过滤装置；5.2、过滤装置；6、碎石围护体；A、主体；B、入水口端部；C、出水口端部。

具体实施例

通过以下实施例进一步举例描述本发明，并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。

实施例1

本段高速公路采用四车道高速公路标准，设计速度采用80公里/小时，整体式路基宽度采用24.5m，位于山岭重丘区，地下水系较丰富，不良地质地段多为山涧沟谷地表排水不畅，部分路段已沼泽化，腐殖土较厚，典型的地层结构是：表层0～1.5m草炭土及淤泥质土，呈软塑状态，下部土质较好，局部路段淤泥厚度7m以上，路基两侧水位高差1m以上。

由于本段汇水面积较大，为保证路基两侧植物根系水系的连贯性，在桥涵两侧各50m外，平均每间隔60m增加修建横跨路基的碎石盲沟1和波纹钢管2组合水连通主体A结构。碎石盲沟1横断面为矩形型式，宽度为120cm，高度为80cm，底部距地表面为100cm，顶部铺设20cm碎石至地表面。碎石采用粒径3～5cm、水稳定性好的砾石为宜，碎石表面应清洁。碎石盲沟1外围用透水土工布包裹，土工布单位面积质量宜≥300g/m²、垂直渗透系数≥0.01cm/s。采用直径为75cm的波纹钢管2置于横向碎石盲沟1正上方，波纹钢管2轴向设置预拱度，沿轴向采用双向0.8%横坡度，以防止地基沉降盆对钢管排水性能的影响，管底与原地面标高相同。波纹钢管2所用材料性能应符合：波纹钢管2材料采用碳素结构钢时，其性能应符合GB/T 700要求，抗拉强度不小于350MPa，规格为内径75cm，壁厚2mm。波纹钢管2所用的钢板、钢带应符合GB 912 或GB/T 3274的规定，其尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T 709的规定。采用连续热镀锌钢板及钢带加工波纹钢管（板）时，其性能、尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T 2518规定，抗拉强度不小于350MPa。

入水口端部B：碎石盲沟1入水口端部设于排水边沟中心位置，增设集水井3、预制扩体边沟4、石料堆砌体过滤装置5.1、钢制篦子过滤装置5.2。集水井3用于入水口端部地下水的集聚，长度为200cm、宽度为50cm、高度为150cm，采用粒径大于5cm、水稳性好的砾石填充，集水井3顶部与排水沟沟底同等高度。预制扩体边沟4用于入水口端部地下水和地表水的集聚，长度为250cm、厚度和高度根据现场情况设定，U型结构，顶部与排水边沟顶同等高度。由石料堆砌体过滤装置5.1长方体形状，采用粒径大于10cm石料堆积，顶部与波纹钢管2管顶同等高度。

出水口端部C：碎石盲沟1与波纹钢管2出水口端部共同位于排水边沟外边缘侧≥3m处，波纹钢管2出水口处设碎石维护体6，梯形设置，采用粒径大于10cm石料堆积。

本段落共设置14道该水连通结构。该段落位于长白山区，是典型的生态敏感区，在该地区进行公路工程建设对自然保护区的生物多样性造成极大的影响，特别是对地震断裂带或地面沉降区域，软弱地基区域及水土资源、自然资源宝贵的区域，其破坏后果十分严重，可能会导致地质不稳定、土壤流失、改变水流方向，甚至改变局部气候、破坏野生生物栖息地，造成不可挽回的损失。科技工作者采用本专利进行了方案设计并付诸实施，水系的有效连通减缓了公路建设对湿地生物的破坏，带来了巨大的生态环保效益和社会效益。

实施例2

本段高速公路采用四车道高速公路标准，设计速度采用80公里/小时，整体式路基宽度采用24.5米，位于山岭重丘区，地下水系较丰富且地表排水不畅，该区域为典型的草炭土湿地，淤泥厚度7m以上。

由于本段属典型山间盆地，为保证路基两侧植物根系水系的连通性，修建了5道横跨路基的碎石盲沟1+波纹钢管2组合水连通主体A结构。碎石盲沟1、波纹钢管2材料及设置同例1。

入水口端部B：碎石盲沟1入水口端部设于排水边沟中心位置，增设集水井3、预制扩体边沟4、石料堆砌体过滤装置5.1、钢制篦子过滤装置5.2。集水井3用于入水口端部地下水的集聚，长度为300cm、宽度为50cm、高度为200cm，采用粒径大于5cm、水稳性好的砾石填充，集水井3顶部与排水沟沟底同等高度。预制扩体边沟4用于入水口端部地下水和地表水的集聚，长度为350cm、厚度和高度根据现场情况设定，U型结构，顶部与排水边沟顶同等高度。由石料堆砌体过滤装置5.1长方体形状，采用粒径大于10cm石料堆积，顶部与波纹钢管2管顶同等高度。

出水口端部C：碎石盲沟1与波纹钢管2出水口端部共同位于排水边沟外边缘侧≥3m处，波纹钢管2出水口处设碎石维护体6，梯形设置，采用粒径大于10cm石料堆积。

该段落位于长白山区典型的生态敏感区，在该地区进行公路工程建设对自然保护区的生物多样性造成极大的影响，特别是对多年形成的草炭土湿地及水土资源破坏十分严重，并可能会导致地质不稳定、土壤流失、改变水流方向，甚至改变局部气候、破坏野生生物栖息地，造成不可挽回的损失。科技工作者采用本专利进行了方案设计并付诸实施，水系的有效连通减缓了公路建设对湿地生物的破坏，带来了巨大的生态环保效益和社会效益。

实施例3

本段高速公路采用四车道高速公路标准，设计速度采用80公里/小时，整体式路基宽度采用24.5米，位于山岭重丘区。该段属靖宇水源保护区、东风湿地保护区，地下水系较丰富且地表排水不畅，该区域为典型的草炭土湿地，淤泥厚度8m以上。

为保证路基两侧植物根系水系的连通性，修建了4道横跨路基的碎石盲沟1和波纹钢管2组合水连通主体A结构。碎石盲沟1、波纹钢管2材料及设置同例1。

入水口端部B：碎石盲沟1入水口端部设于排水边沟中心位置，增设集水井3、预制扩体边沟4、石料堆砌体过滤装置5.1、钢制篦子过滤装置5.2。集水井3用于入水口端部地下水的集聚，长度为400cm、宽度为50cm、高度为200cm，采用粒径大于5cm、水稳性好的砾石填充，集水井3顶部与排水沟沟底同等高度。预制扩体边沟4用于入水口端部地下水和地表水的集聚，长度为450cm、厚度和高度根据现场情况设定，U型结构，顶部与排水边沟顶同等高度。由石料堆砌体过滤装置5.1长方体形状，采用粒径大于10cm石料堆积，顶部与波纹钢管2管顶同等高度。

出水口端部C：碎石盲沟1与波纹钢管2出水口端部共同位于排水边沟外边缘侧≥3m处，波纹钢管2出水口处设碎石维护体6，梯形设置，采用粒径大于10cm石料堆积。

该段落位于靖宇水源保护区和东风湿地保护区，本专利的实施对路基两侧生物多样性保护、水资源保护具有重要意义，同时带来巨大的社会效益。