CN108411893A - 一种防冻害渗水盲沟及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防冻害渗水盲沟及其施工方法，该渗水盲沟设置于冻土深度（9）以下且具有1%~2%纵坡比降，包括碎石透水层（6）、中粗砂渗滤层（4）、支承层（2）以及网孔排水管，并且使用两层透水土工布实现中间碎石透水层、外层中粗砂渗滤层包裹的圆柱形结构。能够有效、顺畅地将地基水下渗到冰冻线下，减少整个地基区域的地下渗水，有效防止冻害的发生；能够使地基渗水沿沟道自行排出；能够有效防止渗水盲沟周边土颗粒进入盲沟，防止盲沟堵塞，进而能够使盲沟永久使用。此外，本发明施工方法步骤简单，可以在较短时间内完成，这样既节省了时间又节约了工程成本，也可应用于一些填方地基工程地基排水工程中，值得大范围推广。

Description

一种防冻害渗水盲沟及其施工方法

技术领域

本发明涉及冻胀性地基处理技术处理技术领域，尤其涉及一种防冻害渗水盲沟及其施工方法。

背景技术

随着我国国家综合经济实力的迅速增强，长输油管线在经济建设中发挥着越来越重要的作用，在我国西北地区就有多条管线穿过，作为长输油管线的配套建筑的诸如油气管站等轻型建筑物也伴随大量出现。但是，在我国西北地区分布着广泛的冻土层，由于作为地基的冻土层含水率较大，并且地基土排水不畅，导致在冻结过程中会发生聚冰效应，会导致土体体积膨胀，产生冻胀力，使基础及其上部结构产生变形造成冻胀破坏，尤其会对冻土层上油气管站等轻型建筑物造成裂缝、倾斜、甚至倒塌，严重影响油气管站的正常使用，给人民带来极大的财产损失。

对于冻土层的冻胀性地基的处理主要是通过削弱其地基含水率和提升地基土的力学性质来达到防治冻害的目的。然而，就如何通过妥善处理地下水来防止冻胀灾害的发生，一直就是困扰工程建设的一个难题。因此，长期有效地处理地基地下水问题对于长输油管线的建设有着重要的意义。

根据以往工程实例，在路基冻害处理中会用到排水沟与盲沟相结合的处理方法，其对于路基有一定防冻害效果，但是它的盲沟设置包括保温板、透水土工布和防水土工布和在碎石中埋设排水管道，结构复杂且埋置深度相对较浅，同时该盲沟是针对路基结构以及路基旁边坡来使用，并不适用于轻型建筑冻胀性地基处理。

传统盲沟多以无纺土工布包裹级配砂石以及在碎石中埋置排水管道构成，但是其结构过于单一，容易使上层土颗粒进入盲沟沟道，久而久之易造成排水管道堵塞，使盲沟排水不畅，影响处理效果以及使用年限。可见，若在地基处理中使用传统盲沟，不但地基地下水不能够有效排除，而且日积月累会将地下水蓄存于地基中使地基土含水率增大且加剧冻害的发生。

鉴于以上，现有冻胀性地基处理方法对于油气站场等轻型建筑冻胀性地基处理已无法合理解决。为了满足国家经济建设需求和配合我国西北地区长输油管线的建设，目前对于一种适用于油气站场等轻型建筑物冻胀性地基处理的技术的需求已经迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种防冻害效果好、使用年限长的防冻害渗水盲沟，同时相应提供一种步骤简单、施工快速的施工方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种防冻害渗水盲沟，设置于冻土深度（9）以下且具有1%~2%纵坡比降，包括碎石透水层（6）、中粗砂渗滤层（4）、支承层（2）以及网孔排水管；

所述碎石透水层（6）位于中心、呈圆柱状并由内层透水土工布（5）完全包裹，其截面直径为1m~1.5m；

所述中粗砂渗滤层（4）围设在所述碎石透水层（6）外、呈环形并且其外侧由外层透水土工布（3）包裹，其厚度为20cm~25cm；

所述支承层（2）铺设在沟道底部原地基土（1）上，并位于所述中粗砂渗滤层（4）底部，其厚度为8cm~20cm；

所述网孔排水管的网孔进水端与所述盲沟的出水口相连。

优选的，所述中粗砂渗滤层（4）中，中砂粒径为0.35~0.5mm ，粗砂粒径为0.5mm以上，中砂与粗砂的体积比为3~5:1。

优选的，所述支承层（2）由碎石铺设形成，该碎石与所述碎石透水层（6）中碎石的粒径均为20mm~200mm。

相应地，本发明还提供了一种防冻害渗水盲沟的施工方法，该方法包括：

按预设纵坡比降，开挖梯形沟道（8）并清理整平，然后在所述沟道（8）底部铺设支承层（2）；

待所述支承层（2）铺设好后，铺设外层透水土工布（3）并在其上铺设中粗砂渗滤层（4）的下半部分；

待所述中粗砂渗滤层（4）下部分铺设好后，铺设内层透水土工布（5）并完成碎石透水层（6）的铺设和裹卷；

铺设所述中粗砂渗滤层（4）的上半部分，并完成所述外层透水土工布（3）对其的裹卷；

安置网孔排水管，并回填沟道使回填土层（7）高度达到原地面高度完成施工。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明中防冻害渗水盲沟使用两层透水土工布实现中间碎石透水层、外层中粗砂渗滤层包裹的圆柱形结构，（1）能够有效、顺畅地将地基水下渗到冰冻线下，减少整个地基区域的地下渗水，有效防止冻害的发生；（2）盲沟沟道具有一定的纵坡比降，能够使地基渗水沿沟道自行排出；（3）外层透水土工布能够有效防止渗水盲沟周边土颗粒进入盲沟，防止盲沟堵塞，进而能够使盲沟永久使用。

2、本发明施工方法步骤简单、结构合理，可以在较短时间内完成，这样既节省了时间又节约了工程成本，也可应用于一些填方地基工程地基排水工程中，值得大范围推广。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的一种防冻害渗水盲沟的正剖面结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种防冻害渗水盲沟的侧剖面结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种防冻害渗水盲沟在具体应用中渗水盲沟网的布置示意图。

图4为本发明实施例提供的一种防冻害渗水盲沟施工方法的流程图。

图中：1—原地基土，2—支承层，3—外层透水土工布，4—中粗砂渗滤层，5—内层透水土工布，6—碎石透水层，7—回填土层，8—沟道，9—冻土深度，10—垂直于山体渗水方向的渗水盲沟，11—站场内部的渗水盲沟，12—站场边部的渗水盲沟。

具体实施方式

参考图1~2，本发明实施例提供一种防冻害渗水盲沟，其设置于冻土深度9以下且具有1%~2%纵坡比降，该渗水盲沟具体包括碎石透水层6、中粗砂渗滤层4、支承层2以及网孔排水管（图中未示出）。

碎石透水层6位于中心、呈圆柱状并由内层透水土工布5完全包裹，其截面直径为1m~1.5m。碎石透水层6由碎石铺设形成，碎石粒径为20mm~200mm。

中粗砂渗滤层4围设在碎石透水层6外、呈环形并且其外侧由外层透水土工布3包裹，其厚度为20cm~25cm。中粗砂渗滤层4中，中砂粒径为0.35~0.5mm ，粗砂粒径为0.5mm以上，中砂与粗砂的体积比为3~5:1，比如4:1，这样比例的设置保证了地基水是细密、顺畅地下渗到冰冻线下而不是粗犷、坎坷地下排。

支承层2铺设在沟道底部原地基土1上，并位于中粗砂渗滤层4底部，其厚度为10cm~20cm。支承层2由碎石铺设形成，碎石粒径为20mm~200mm。

网孔排水管的网孔进水端与盲沟的出水口相连，具体埋设在碎石透水层6的中下部，用于将盲沟中渗不过来的水排出到预设安全位置。网孔排水管可以由钢管制成，其进水端由钢筋网片封底。

冻胀的三要素是土、温度和水。土中的含水率越大，冻胀性就大，土中含水率小，冻胀性就小；地基中在冻土深度9内有地下水的，冻胀性就大，反之，冻胀性就小。

在土层中垂直于地基渗水的方向埋设上述盲沟，地下水渗流会形成一个漏斗形渗流场，当地下水渗到盲沟时，由中粗砂渗滤层4渗到碎石透水层6，碎石透水层6中的水主要由两个走向：一部分沿沟道经由网孔排水管排出，一部分经由中粗砂渗滤层4底部渗出到下方。由此，阻止地下含水层中水分流向地基，降低地基地下水位，将地基地下水深到冻土深度9以下，使地基土保持干燥，减小了地基最大冻胀量值，从而达到了防止冻害发生的目的。

此外，粗砂渗滤层4上的外层透水土工布3能够过滤掉地下水中的一些土颗粒，从而不会造成土层土颗粒流失。

基于上述内容，在实际应用中，针对某一冻土区域的防冻害需求，可以采用整体上垂直于渗水方向的渗水盲沟网布置。

比如，兰州某油气站场位于山坡上，通过半挖半填形成，站场占地13500m²。自建成投运以来，新建围墙、变电所户外开关场、进站便道、办公楼、后部管道工艺区等均出现了不同程度的冻胀破坏，冻胀对站场地下阀门管道等造成了严重的破坏，严重影响了站场的正常使用，以及对站场工作人员的人生安全造成了巨大的威胁。为了保证站场正常工作及站场工作人员的人生安全，现对场区内地基地下水进行处理，即修建纵横渗水盲沟网形成地基下盲沟排水系统，盲沟排水系统主要由三种规格的渗水盲沟组成，参考图3，这三种渗水盲沟分别是垂直于山体渗水方向的渗水盲沟10、站场内部的渗水盲沟11和站场边部的渗水盲沟12。

基于上述实施例公开的防冻害渗水盲沟，本发明实施例相应提供了一种步骤简单、施工快速的施工方法，参考图4，该施工方法具体包括以下步骤：

（1）按预设纵坡比降，开挖梯形沟道8并清理整平，然后在沟道8底部铺设支承层2。

具体地，首先进行施工放样，采用机械开挖沟道8，沟道8开挖形状为梯形，结合人工对开挖后的沟道8进行清理整平，且沟道8的纵坡比降为1%~2%；沟道8开挖坡率为1:0.5。

在沟道8开挖结束后，采用机械和人工相结合进行铺设支承层2，支承层2的碎石应铺满整个沟道8底面。

（2）待支承层2铺设好后，铺设外层透水土工布3并在其上铺设中粗砂渗滤层4的下半部分。

具体地，待支承层2铺设好后开始铺设盲沟，首先铺设外层透水土工布3，沿其表面铺设中粗砂渗滤层4的下半部分，即待中粗砂渗滤层4的铺设高度达到碎石透水层6腰线位置。

（3）待中粗砂渗滤层4下部分铺设好后，铺设内层透水土工布5并完成碎石透水层6的铺设和裹卷。

其中，在内层透水土工布5上完成碎石透水层6的铺设后，沿碎石透水层6裹卷内层透水土工布5，并以钢丝固定锁紧。

（4）铺设中粗砂渗滤层4的上半部分，并完成外层透水土工布3对其的裹卷。

具体地，待内层透水土工布5裹卷完毕后，沿外层透水土工布3继续铺设中粗砂渗滤层4剩余部分，待中粗砂渗滤层4铺设至内层透水土工布5顶部后将外层透水土工布3沿中粗砂渗滤层4裹卷，并以钢丝固定锁紧。

其中，为保证碎石透水层6、中粗砂渗滤层4结构稳定，内层透水土工布5、外层透水土工布3的顶面搭接宽度不小于15cm~20cm。另外，可以理解的是，外层透水土工布3的长度应足以沿着中粗砂渗滤层4顶面包裹一圈，内层透水土工布5的长度应足以沿着碎石透水层6顶面包裹一圈。

（5）安置网孔排水管，并回填沟道8使回填土层7高度达到原地面高度完成施工。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种防冻害渗水盲沟，其特征在于，设置于冻土深度（9）以下且具有1%~2%纵坡比降，包括碎石透水层（6）、中粗砂渗滤层（4）、支承层（2）以及网孔排水管；

所述碎石透水层（6）位于中心、呈圆柱状并由内层透水土工布（5）完全包裹，其截面直径为1m~1.5m；

所述中粗砂渗滤层（4）围设在所述碎石透水层（6）外、呈环形并且其外侧由外层透水土工布（3）包裹，其厚度为20cm~25cm；

所述支承层（2）铺设在沟道底部原地基土（1）上，并位于所述中粗砂渗滤层（4）底部，其厚度为8cm~20cm；

所述网孔排水管的网孔进水端与所述盲沟的出水口相连。

2.如权利要求1所述的防冻害渗水盲沟，其特征在于，所述中粗砂渗滤层（4）中，中砂粒径为0.35~0.5mm ，粗砂粒径为0.5mm以上，中砂与粗砂的体积比为3~5:1。

3.如权利要求1所述的防冻害渗水盲沟，其特征在于，所述支承层（2）由碎石铺设形成，该碎石与所述碎石透水层（6）中碎石的粒径均为20mm~200mm。

4.一种权利要求1所述的防冻害渗水盲沟的施工方法，其特征在于，该方法包括：

按预设纵坡比降，开挖梯形沟道（8）并清理整平，然后在所述沟道（8）底部铺设支承层（2）；

待所述支承层（2）铺设好后，铺设外层透水土工布（3）并在其上铺设中粗砂渗滤层（4）的下半部分；

待所述中粗砂渗滤层（4）下部分铺设好后，铺设内层透水土工布（5）并完成碎石透水层（6）的铺设和裹卷；

铺设所述中粗砂渗滤层（4）的上半部分，并完成所述外层透水土工布（3）对其的裹卷；

安置网孔排水管，并回填沟道使回填土层（7）高度达到原地面高度完成施工。