CN107288120A - 一种新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构，包括抗浮锚杆、预应力锚杆、中空排水锚杆、纵向渗水沟、复合防渗膜、排水沟和挡水墙，所述抗浮锚杆安装在新路基和旧路基的纵向连接处，预应力锚杆固定在新路基边坡的内法线方向，挡水墙位于新路基边坡的坡脚处，排水沟位于挡水墙与路基边坡的接触位置，挡水墙之间采用中空排水锚杆进行横行锚固。该结构使得外部水无法浸入到路基内部，路基内部积水可以通过渗水沟排出，最大程度降低水对路基沉降的影响，还使得新旧路基能够紧密契合形成一个整体，防止新旧路基结合部的开裂，最大程度控制新旧路基的不均匀沉降，能够大大延长公路路基的使用寿命，节约后期的维修和养护费用。

Description

一种新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构

技术领域

本发明涉及土木工程道路拓宽改建领域，具体是一种新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构。

背景技术

自改革开放以来，我国的国民经济得到了迅速发展，尤其是最近几年，高速公路的交通量逐年递增。由于我国在早期修建的高速公路等级较低，加上当时的经济条件技术水平不足，早期修建的高速公路已经越来越不能满足如今日益增长的交通量。特别是一些营运量大的高速公路已经呈现交通量饱和的态势，使得高速公路本身所具有的高速、快捷、畅通的服务优势大打折扣。为了改善这种情况，提高高速公路的通行能力，最为行之有效、成本合理的方式便是对旧有道路进行拓宽改建。最近几年我国的新旧路基拼接技术已经有了很多经验，但在浸水路段新旧路基的拼接方面还缺乏一定的经验，存在很大的空白。老路在经过多年的使用以后，基本都可以完成沉降，所以在对这部分老路进行扩建填筑的时候，新填入的土方和之后运行的汽车都会引起相对应的附加沉降，而且新老路基之间必然会出现差异性沉降，这一情况会导致路基变形，在情况比较严重的时候，会直接出现路基拉裂等严重病害，对高速公路的正常运行带来影响。想要保证新老路基拼接的完整性，就必须要保证新老路基之间紧密连接，如果对连接部分处理不当，将会导致路面纵向发生裂痕。特别是在浸水路段，情况更为恶劣，浸水路基在水流的冲刷、浸蚀、软化等作用下，会造成路基湿润、坡脚掏空；浸水路基在水位升降的影响下，会使路基填料中的细粒料流失，以致路基失稳、边坡崩塌。由此可见，浸水路段新旧路基的拼接更加困难。所以在施工过程中，必须要注意力学分析以及相应的处理方式，深入了解开裂的机理，根据实际情况找到相对应的因素，才可以提升未来的施工效果。目前，国内外对于新旧路基拼接的措施主要有以下几种：第一，堆载排水固结法，该方法的主要施工目的就是对软土地基进行加固，工作原理是在软基表面增加约等于等载预压，让被加固的土体自身孔隙当中的水排干净，从而增加有效力，因为路基中土的孔隙体积变小，所以密实度会相应的增大，从而提升土体的强度，在经过预压之后，便可以完成工程所要求的大部分沉降，减少地基的沉降率，而且可以提升地基自身的承载力。但是这种方法工期较长，占用施工场地较大，堆载物的运输也较为繁琐，在施工场地有限，或者工期要求紧张的情况下很难应用。第二，粉煤灰的使用，粉煤灰属于电厂在煤炭燃烧的时候产生的灰色的粉末，这一粉末对电厂周围的生态环境以及水源都会产生比较严重的污染，长时间的积压粉煤灰，不仅会占用大部分土地，同时也给人们的生活带来了较大的不变。近些年来，通过研究发现，将粉煤灰应用到路基施工当中具有比较好的效果。因为粉煤灰和以往施工使用的颗粒土相比较，具有压缩性小，固结快等特点，这些特点在路基施工中可以有效的保证路基的稳定性，但是粉煤灰自身的聚力比较小，所以在施工过程中会对边坡稳定性产生比较明显的影响，另外，很难保证新路基填料与旧路基的一致，从而加大新旧路基结合部发生横向错台和纵向裂缝的几率。第三，粉喷桩复合地基，该方法可以根据实际的作用机理，减少传送到复合地基下方的附加应力，通过这种方式减少从新增荷载上产生的地基沉降，而且可以对新的地基进行加固处理，减少沉降的发生概率以及发生程度。粉喷桩可以减少拼接过程中老路地基发生侧滑的概率，一旦发生侧滑，也可以将侧滑程度最低化，从而保证了路堤的稳定性。该施工方式的施工周期比较短，可以有效的降低施工过程中用在维持正常运行时候所需要的实际费用，减少施工成本，但是这种施工方案往往需要封路，对于有些不能停止通行的公路，封路将会造成巨大的经济损失；而且，这种方法对原有路基的扰动也比较大，不符合新旧路基拓宽改建的原则。第四，削坡开挖台阶，削坡开挖台阶是目前新旧路基最常用的技术，在实际工程中，有的只是按不同边坡坡度开挖旧路边坡，未将旧路边坡开挖成台阶状；有的将旧路边坡开挖成台阶状。这种拼接技术是新旧路基拼接的基本技术，具有施工简洁，能够有效控制一定程度的不均匀沉降等优点。但是在复杂地质条件和等级要求较高的公路中，仅仅采用削坡开挖台阶的方案远远不能达到沉降控制要求，因此必须采取其他的措施进行补充和辅助。

鉴于此，为了充分实现浸水路段新旧路基的结合，保证新旧路基结合后的稳定性和整体性，同时还能够减少路基积水，最大程度的控制不均匀沉降，目前亟需一种在浸水路段既能够保证新旧路基的完整结合，又能达到充分排水、比传统新旧路基结合形式更加有效和实用的新型新旧路基结合综合措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构，包括抗浮锚杆、预应力锚杆、中空排水锚杆、纵向渗水沟、复合防渗膜、排水沟和挡水墙，所述抗浮锚杆安装在新路基和旧路基的纵向连接处，预应力锚杆采用垫板固定在新路基边坡的内法线方向并且预应力锚杆与旧路基相连，挡水墙位于新路基边坡的坡脚处，挡水墙的内部设置有排水渗管并且采用锚固钉固定，挡水墙的埋深度大于路基两侧的最低水位处，排水沟位于挡水墙与路基边坡的接触位置，挡水墙之间采用中空排水锚杆进行横行锚固，中空排水锚杆的端部均涂覆有防水漆层并且套有止水圈，纵向渗水沟位于新路基的底部并且纵向渗水沟内填有回填料，排水渗管的端部和中空排水锚杆的中空管两端均设置有防护网，复合防渗膜铺设在旧路基和挡水墙之间以及纵向渗水沟下方。

作为本发明进一步的方案：挡水墙采用防水混凝土和钢筋制作，预应力锚杆采用LY32型预应力锚杆，抗浮锚杆采用第二代螺丝钉锚杆，防护网采用防水不锈钢过滤网，排水渗管采用钢管和硬聚氯乙烯结合管，止水圈采用硅胶或者橡胶材料制作，防水漆层采用无溶剂型环氧树脂防水漆制作，回填料采用具有一定级配能够达到良好排水效果的碎石组成。

作为本发明再进一步的方案：纵向渗水沟的顶部铺设有反滤土工布并且纵向渗水沟的顶部宽度不小于40cm，排水沟的底部设置有防水层。

作为本发明再进一步的方案：复合防渗膜采用两布一膜，膜的厚度为0.5mm。

所述新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤一，对旧路基两侧水流进行拦挡引流，放样出加宽后边坡坡脚位置，修建挡水墙，预留排水渗管安置孔和中空排水锚杆的锚固孔；

步骤二，对旧路基进行测量放样，确定加宽位置，开挖台阶尺寸，沿着旧路基边坡角度分层逐级开挖，采取自下而上的开挖方式；

步骤三，开挖纵向渗水沟并且填筑回填料，在纵向渗水沟顶部铺设反滤土工布；

步骤四，由底层台阶开始铺设土工格栅，安置排水渗管，由下至上分层填筑碎石并且分层压实；

步骤五，路基顶面压实后，打入抗浮锚杆，抗浮锚杆的间距按照以下公式确定：

a是锚杆间距、排距，单位m；Q是锚杆设计锚固力，单位KN；H是冒落拱高度，单位m；被悬岩土的重力密度，单位KN/m³；K是安全系数，一般取K＝2；

步骤六，打入斜向的预应力锚杆，预应力锚杆间距按照步骤五的公式确定；

步骤七，在两端挡水墙预留的锚固孔中安放中空排水锚杆，并填塞空隙，通过垫板螺旋施加锚固力，在中空排水锚杆的中空管安置防护网；

步骤八，设置挡水墙和边坡之间的排水沟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该结构设计合理，采用了对老路基开挖台阶的拼宽台阶方式，通过采用抗浮锚杆、预应力锚杆、中空排水锚杆、挡水墙、纵向渗水沟、复合防渗膜和排水沟，使得外部水无法浸入到路基内部，路基内部积水可以通过渗水沟排出，从而最大程度降低水对路基沉降的影响，还使得新旧路基能够紧密契合形成一个整体，防止新旧路基结合部的开裂，从而最大程度控制新旧路基的不均匀沉降，能够大大延长公路路基的使用寿命，节约后期的维修和养护费用。

附图说明

图1为新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构的结构示意图。

图2为新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构中纵向渗水沟的横截面图。

图3为新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构中排水渗管的横截面图。

图4为新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构中排水渗管的侧视图。

图5为新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构中预应力锚杆的端部示意图。

图6为新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构中中空排水锚杆的端部示意图。

其中：1-抗浮锚杆，2-预应力锚杆，3-纵向渗水沟，4-回填料，5-排水沟，6-挡水墙，7-排水渗管，8-锚固钉，9-复合防渗膜，10-反滤土工布，11-中空排水锚杆，12-垫板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-6，一种新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构，包括抗浮锚杆1、预应力锚杆2、中空排水锚杆11、纵向渗水沟3、复合防渗膜9、排水沟5和挡水墙6，所述抗浮锚杆1安装在新路基和旧路基的纵向连接处，预应力锚杆2采用垫板12固定在新路基边坡的内法线方向并且预应力锚杆2与旧路基相连，挡水墙6位于新路基边坡的坡脚处，挡水墙6的内部设置有排水渗管7并且采用锚固钉8固定，挡水墙6的埋深度大于路基两侧的最低水位处，排水沟5位于挡水墙6与路基边坡的接触位置，挡水墙6之间采用中空排水锚杆11进行横行锚固，中空排水锚杆11的端部均涂覆有防水漆层并且套有止水圈，纵向渗水沟3位于新路基的底部并且纵向渗水沟3内填有回填料4，排水渗管7的端部和中空排水锚杆11的中空管两端均设置有防护网，复合防渗膜9铺设在旧路基和挡水墙之间以及纵向渗水沟下方。挡水墙6采用防水混凝土和钢筋制作，预应力锚杆2采用LY32型预应力锚杆，抗浮锚杆1采用第二代螺丝钉锚杆，防护网采用防水不锈钢过滤网，排水渗管7采用钢管和硬聚氯乙烯结合管，止水圈采用硅胶或者橡胶材料制作，防水漆层采用无溶剂型环氧树脂防水漆制作，回填料4采用具有一定级配能够达到良好排水效果的碎石组成。纵向渗水沟3的顶部铺设有反滤土工布10并且纵向渗水沟3的顶部宽度不小于40cm，排水沟5的底部设置有防水层，可以防止路面积水以及自然降水渗透到路基内部。复合防渗膜9采用两布一膜，膜的厚度为0.5mm，断裂强度180KN\m，纵横向CBR订破强力30KN，纵横向撕破强力0.62KN。

所述新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤一，对旧路基两侧水流进行拦挡引流，放样出加宽后边坡坡脚位置，修建挡水墙，预留排水渗管安置孔和中空排水锚杆的锚固孔；

步骤二，对旧路基进行测量放样，确定加宽位置，开挖台阶尺寸，沿着旧路基边坡角度分层逐级开挖，采取自下而上的开挖方式；

步骤三，开挖纵向渗水沟并且填筑回填料，在纵向渗水沟顶部铺设反滤土工布；

步骤四，由底层台阶开始铺设土工格栅，安置排水渗管，由下至上分层填筑碎石并且分层压实；

步骤五，路基顶面压实后，打入抗浮锚杆，抗浮锚杆的间距按照以下公式确定：

a是锚杆间距、排距，单位m；Q是锚杆设计锚固力，单位KN；H是冒落拱高度，单位m；被悬岩土的重力密度，单位KN/m³；K是安全系数，一般取K＝2；

步骤六，打入斜向的预应力锚杆，预应力锚杆间距按照步骤五的公式确定；

步骤七，在两端挡水墙预留的锚固孔中安放中空排水锚杆，并填塞空隙，通过垫板螺旋施加锚固力，在中空排水锚杆的中空管安置防护网；

步骤八，设置挡水墙和边坡之间的排水沟。

本发明的工作原理是：抗浮锚杆1可以防止新路基向上浮动位移和新旧路基的纵向相对位移；预应力锚杆2将新旧路基紧密的固定为一个整体，可以控制新旧路基的纵向和横向位移，预应力锚杆2采用垫板12固定，增加预应力锚杆2的锚固端在路基侧面的受力面积；挡水墙6既能阻挡路基两侧的水流侵蚀路基，又能控制路基边坡的下滑；挡水墙6之间采用中空排水锚杆11进行横向锚固，既能防止新旧路基的横向相对位移，又能达到良好的排水效果，中空排水锚杆11的中空管端设置有防护网，可以防止碎石等杂物进入中空管，避免造成管道阻塞；排水渗管7可以排出路面的渗水以及路基内部积水；纵向渗水沟3可以排除路基底部积水，降低新旧路基的不均匀沉降；排水沟5可以排除路面积水以及自然降水等。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构，其特征在于，包括抗浮锚杆、预应力锚杆、中空排水锚杆、纵向渗水沟、复合防渗膜、排水沟和挡水墙，所述抗浮锚杆安装在新路基和旧路基的纵向连接处，预应力锚杆采用垫板固定在新路基边坡的内法线方向并且预应力锚杆与旧路基相连，挡水墙位于新路基边坡的坡脚处，挡水墙的内部设置有排水渗管并且采用锚固钉固定，挡水墙的埋深度大于路基两侧的最低水位处，排水沟位于挡水墙与路基边坡的接触位置，挡水墙之间采用中空排水锚杆进行横行锚固，中空排水锚杆的端部均涂覆有防水漆层并且套有止水圈，纵向渗水沟位于新路基的底部并且纵向渗水沟内填有回填料，排水渗管的端部和中空排水锚杆的中空管两端均设置有防护网，复合防渗膜铺设在旧路基和挡水墙之间以及纵向渗水沟下方。

2.根据权利要求1所述的新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构，其特征在于，所述挡水墙采用防水混凝土和钢筋制作，预应力锚杆采用LY32型预应力锚杆，抗浮锚杆采用第二代螺丝钉锚杆，防护网采用防水不锈钢过滤网，排水渗管采用钢管和硬聚氯乙烯结合管，止水圈采用硅胶或者橡胶材料制作，防水漆层采用无溶剂型环氧树脂防水漆制作，回填料采用具有一定级配能够达到良好排水效果的碎石组成。

3.根据权利要求1所述的新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构，其特征在于，所述纵向渗水沟的顶部铺设有反滤土工布并且纵向渗水沟的顶部宽度不小于40cm，排水沟的底部设置有防水层。

4.根据权利要求1或2所述的新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构，其特征在于，所述复合防渗膜采用两布一膜，膜的厚度为0.5mm。

5.一种如权利要求1-4任一所述的新老路基在浸水路段稳固拼接的排水加固结构的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，对旧路基两侧水流进行拦挡引流，放样出加宽后边坡坡脚位置，修建挡水墙，预留排水渗管安置孔和中空排水锚杆的锚固孔；

步骤二，对旧路基进行测量放样，确定加宽位置，开挖台阶尺寸，沿着旧路基边坡角度分层逐级开挖，采取自下而上的开挖方式；

步骤三，开挖纵向渗水沟并且填筑回填料，在纵向渗水沟顶部铺设反滤土工布；

步骤四，由底层台阶开始铺设土工格栅，安置排水渗管，由下至上分层填筑碎石并且分层压实；

步骤五，路基顶面压实后，打入抗浮锚杆，抗浮锚杆的间距按照以下公式确定：

a是锚杆间距、排距，单位m；Q是锚杆设计锚固力，单位KN；H是冒落拱高度，单位m；被悬岩土的重力密度，单位KN/m³；K是安全系数，一般取K＝2；

步骤六，打入斜向的预应力锚杆，预应力锚杆间距按照步骤五的公式确定；

步骤七，在两端挡水墙预留的锚固孔中安放中空排水锚杆，并填塞空隙，通过垫板螺旋施加锚固力，在中空排水锚杆的中空管安置防护网；

步骤八，设置挡水墙和边坡之间的排水沟。