横向排水型复合土工膜及横向排水方法与流程

1.本发明涉及铁路和公路路基排水技术领域，尤其涉及一种横向排水型复合土工膜及横向排水方法。


背景技术：

2.铁路和公路路基面地表水的渗透是路基主要病害之一，地表水入渗不能及时排走，会导致路基翻浆冒泥和路基冻胀，增加了路基养护维修工作，也给安全运营带来了隐患，尤其是无砟轨道铁路更易受其危害。
3.铁路和公路路基面形状均为三角形的，中心高两侧低，路基本体基床表层顶面、基床表层底面及基床底层顶面一般设置4％的排水坡，利用形成的横向排水坡将路基本体内的水分排出。常采用土工膜作为防渗排水结构，按照路基面形状铺设在路基表面或表面以下一定深度，通常还在土工膜上下铺设5cm后的中砂作为保护层。这样，上部地表水渗透到膜层后，在路基横向坡度作用下沿着膜面流向下坡方向，最后流到路基本体以外。如图1所示，土工膜由土工布1和塑料膜7构成，其中塑料膜7做为防渗材料，地表水渗入后沿着塑料膜7向下坡方向流动，最后流到路基本体以外。
4.但是，现有土工膜防渗排水结构，地表水渗入沿膜面纵向和横向流动，最后流到路基本体以外，增加了水在膜上的流动距离和流动时间，延长了水在路基内的停留时间，不利于路基养护。并且，现有土工膜结构内无直接排水通道，膜上土工布横纵向排水量较小，不满足路基排水性能需求；土工膜结构存在耐久性差的缺陷，在长期排水过程中细小土颗粒渗入土工布内部，易造成土工布横纵向排水通道堵塞或排水不畅。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种横向排水型复合土工膜，其可有效减少水在路基内的停留时间，增加路基的横向排水量，解决现有路基排水部不畅的问题。
6.本发明提供的一种横向排水型复合土工膜，包括防渗层、土工布和多个排水带；所述排水带为带状结构，其具有沿纵向平行延伸且密集排布的排水通道，所述多个排水带沿垂直于所述排水通道的方向间隔排布在所述防渗层上，所述排水带的底面与所述防渗层的顶面固定连接并紧密贴合，相邻的两个排水带与所述两个排水带之间的防渗层围合形成可定向排水的排水沟槽；所述土工布紧密贴合在所述多个排水带和所述防渗层的顶面上。
7.通过在防渗层和土工布之间间隔设置多个排水带，通过设置土工布可以保证排水不带走路基土体颗粒；通过设置防渗层可防止水向下渗入路基；通过在防渗层上间隔设置多个排水带，可在增加路基横向直接排水通道，增大排水量，避免堵塞，形成与路基横向排水坡度相适应的排水结构，有利于路基排水，有效解决现有路基排水部不畅导致的问题，有效解决路基排水不良导致路基下沉、翻浆冒泥和路基冻害，提高路基服役长效性；同时，增加横向排水通道可定向排水，利用排水带阻挡地表水渗入路基后沿防渗层的表面向路基的
纵向移动，从而有效减少水在路基内的停留时间，有利于路基养护。
8.优选地，所述排水带为毛细排水带，所述排水通道包括开设在所述毛细排水带内部的导水槽孔和开设在所述毛细排水带顶面上并与所述导水槽孔相连通的毛细槽沟，所述导水槽孔的横截面积大于所述毛细槽沟的横截面积。毛细排水带利用毛细抽吸作用、虹吸作用、重力作用以及表面张力自动达到吸水、过滤、封闭、排水的功能，可有效防止颗粒堵塞、增大排水范围、负压吸抽主动排水、表面张力产生负压防止水回漏。
9.优选地，所述毛细排水带的厚度不小于2mm，在其宽度方向每隔1～2mm开设直径为0.8～1.2mm的导水槽孔，开孔率大于20％，毛细槽沟的宽度为0.1～0.5mm。如此设计的毛细排水带可确保其具有毛细作用和虹吸作用，同时开孔率大于20％可尽量多的开设排水通道，提高毛细排水带的排水量。
10.优选地，所述毛细排水带的厚度不小于2mm，在其宽度方向每隔1.5mm开设直径为1mm的导水槽孔，毛细槽沟的宽度为0.3mm。如此设计的毛细排水带可确保其具有毛细作用和虹吸作用，并且可尽量多的开设排水通道，提高毛细排水带的排水量。
11.优选地，所述防渗层的底部还设置有土工布，所述土工布与所述防渗层的底面紧密贴合。通过在防渗层底部增设土工布，可防止防渗层从底部被刺穿。
12.优选地，所述排水带由高分子聚合物制成，优选由软质pvc材料制成，排水带的柔性设计确保在路基面形成坑洼时可将坑内水通过虹吸作用抽干。
13.优选地，所述土工布为无纺土工布，其由聚合物纤维制成。
14.优选地，所述土工布采用聚酯或聚丙烯制成，厚度为1～5mm。
15.聚酯或聚丙烯等聚合纤维材料具有耐压、耐腐蚀及强度高的特点，确保了土工布也具有排水、过滤土颗粒和防刺破的效果以及使用的长久性。
16.优选地，所述防渗层由高分子聚合物制成，优选由高密度聚乙烯原生树脂制成，其厚度为0.3mm～1.5mm。
17.高分子聚合物特别是高密度聚乙烯材料具有耐压、耐腐蚀及强度高的特点，使防渗层具有高耐疲劳性，确保了防渗层的防渗效果以及使用的长久性。
18.本发明还提供了一种横向排水方法，用来将路基中的水分吸收汇集并排出路基的外部，将如上所述的横向排水型复合土工膜铺设在有横向坡度的路基本体内，使所述复合土工膜中的排水沟槽和排水通道沿路基的横向延伸，通过所述排水沟槽和所述排水通道将路基本体内多余的水分沿线路横向排出。
19.与现有技术相比，本发明提供的横向排水型复合土工膜通过在防渗层和土工布之间间隔设置多个排水带，通过设置土工布可以保证排水不带走路基土体颗粒；通过设置防渗层可防止水向下渗入路基；通过在防渗层上间隔设置多个排水带，可在增加路基横向直接排水通道，增大排水量，避免堵塞，形成与路基横向排水坡度相适应的排水结构，有利于路基排水，有效解决现有路基排水部不畅导致的问题，有效解决路基排水不良导致路基下沉、翻浆冒泥和路基冻害，提高路基服役长效性；同时，增加横向排水通道可定向排水，利用排水带阻挡地表水渗入路基后沿防渗层的表面向路基的纵向移动，从而有效减少水在路基内的停留时间，有利于路基养护。排水带优选具有柔性变形和虹吸排水的毛细排水带，在路基面形成坑洼(局部下沉成坑范围10m)时可将坑内水通过虹吸作用抽干。
20.本发明提出的横向排水型复合土工膜可在工厂内一体化生产完成，生产工艺简便
可行，减少了现场施工工序及施工难度，便于推广应用。本发明的应用可有效解决路基本体排水问题。
21.横向排水型复合土工膜所用材料选择耐压、耐腐蚀及强度高的材料制作，使复合土工膜具有强变形能力和高耐疲劳性，确保其排水防渗效果以及使用的长久性。
22.上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
23.在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
24.图1为现有土工膜的结构示意图；
25.图2为本发明一实施例提供的横向排水型复合土工膜的结构示意图；
26.图3为图2中a处的放大图；
27.图4为本发明一实施例中毛细排水带的局部的结构示意图；
28.图5为本发明另一实施例中提供的横向排水型复合土工膜的结构示意图；
29.图6为图5中b处的放大图。
30.附图标记说明：
31.1、土工布；2、防渗层；3、毛细排水带；4、排水通道；5、导水槽孔；6、毛细槽沟；7、塑料膜。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
33.本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
34.在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
35.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
36.实施例1
37.如图2、图3所示，横向排水型复合土工膜包括防渗层2、土工布1和多个排水带。
38.防渗层2优选高密度聚乙烯膜，厚度为0.3mm～1.5mm，防渗层2做为防渗材料，地表水渗入路基后沿着防渗层2向下坡方向流动，最后流到路基本体以外。土工布1为无纺土工布1，是以聚合物纤维为原料制成的具有透水性的土工合成材料；土工布1不仅有防刺穿效果，也具有排水、过滤土颗粒的效果。排水带优选由柔性的pvc材质制成的毛细型排水带，其可提供排水通道4，提高路基排水量。
39.如图4所示，毛细排水带3为带状结构，毛细排水带3具有沿其纵向平行延伸且密集排布的排水通道4，排水通道4包括开设在毛细排水带3内部的导水槽孔5和开设在毛细排水带3顶面上并与导水槽孔5相连通的毛细槽沟6，毛细槽沟6是能产生毛细作用的狭窄缝隙，导水槽孔5的横截面积大于毛细槽沟6的横截面积。毛细排水带3上毛细槽沟6所产生的毛细作用可将路基中所含水分吸入导水槽孔5内，并借助于导水槽孔5的两端或任一段的水位落差段所生虹吸力以促进吸水并予以汇集而自槽孔的一端排出。毛细排水带3利用毛细抽吸作用、虹吸作用、重力作用以及表面张力自动达到吸水、过滤、封闭、排水的功能，可有效防止颗粒堵塞、增大排水范围、负压吸抽主动排水、表面张力产生负压防止水回漏，柔性设计确保在路基面形成坑洼时可将坑内水通过虹吸作用抽干。
40.多个排水带沿垂直于排水通道4的方向间隔排布在防渗层2上，排水带的底面通过胶粘的方式与防渗层2的顶面固定连接，排水带的底面与防渗层2的顶面紧密贴合，使水无法渗入两者的贴合面，从而阻挡防渗层2上水沿纵向流动。相邻的两个排水带与两个排水带之间的防渗层2围合形成可定向排水的排水沟槽。排水沟槽两侧的毛细排水带3阻挡地表水渗入路基后沿防渗层2的表面向路基的纵向移动，从而有效减少水在路基内的停留时间，有利于路基养护。
41.毛细排水带3与防渗层2组合形成的组件与土工布1粘接，使土工布1紧密贴合在多个排水带的顶面以及防渗层2的顶面上，粘接的部位可位于防渗层2上而不能位于毛细排水带3上，以避免粘接用的胶进入的排水通道4内，防止阻塞、封闭排水通道4。覆盖在毛细排水带3与防渗层2组合形成的组件上的土工布1不仅有防止防渗层2和毛细排水带3顶部被刺穿效果，也具有排水、过滤土颗粒的效果。
42.具体地，毛细排水带3是在软质pvc制成的带状结构上开设密集的导水槽孔5，在其宽度方向每隔1.5mm开设直径约1mm的导水槽孔5，再沿每个导水槽孔5的上方纵向剖开约0.3mm宽度的毛细槽沟6，从而在断面上形成内大外小、形状如“ω”的排水通道4。“ω”型的排水通道4由于毛细槽沟6狭小，本身带有阻碍颗粒进入的功能，抗淤堵性能优良。毛细排水带3的宽度约为20cm，厚度大于2mm，开孔率大于20％，压缩应变强度6.0mpa。
43.为便于现场施工，横向排水型复合土工膜的幅宽为5～10m，长度通常不低于50m。在每幅产品边缘3～5cm的位置，防渗层2的顶面与土工布1不相粘连，以此结构作为每幅产品预留的连接带，用于施工时幅间连接，连接时将两幅产品连接带的防渗层焊接在一起，封闭防渗。
44.毛细排水带3与防渗层2的连接除了采用胶粘的方式外，还可使毛细排水带3与防渗层2一体成型。
45.实施例2
46.在实施例1的提供的横向排水型复合土工膜基础上，在防渗层2的底部增设土工布1，土工布1与防渗层2的底面紧密贴合(参见图5)。通过在防渗层2底部增设土工布1，可防止
防渗层2从底部被刺穿。
47.实施例3
48.本发明还提供了一种横向排水方法，用来将路基中的水分吸收汇集并排出路基的外部，将本发明提供的横向排水型复合土工膜铺设在有横向坡度的路基本体内，使复合土工膜中的排水沟槽和排水通道4沿路基的横向延伸，排水沟槽和排水通道4将路基本体内多余的水分沿线路横向排出。通过设置排水带增大了横向排水量，通过间隔设置多个排水带，利用排水带阻挡了水沿防渗层2向路基纵向流动，缩短了水在防渗层2表面上的流动距离和流动时间，减少了水在路基内的停留时间，从而解决现有路基排水部不畅的问题。
49.最后应说明的是：以上实施方式及实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式及实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式或实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式或实施例技术方案的精神和范围。