CN110528347B - 应用于冲沟地段的透水路堤结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于冲沟地段的透水路堤结构及其施工方法，属于路基施工技术领域，该路堤结构包括铺设于冲沟沟底及沟壁的防水结构层，防水结构层上方铺中粗砂，冲沟内设多层硬质岩石块，硬质岩石块的底部及相邻两层硬质岩石块之间均铺土工格栅，路基两侧边坡的网箱装满碎石逐层码砌在每层硬质岩石块两侧，网箱与硬质岩石块间竖向铺设反滤土工布；顶层硬质岩石块上方覆盖中粗砂，延伸至沟壁外侧防水结构层两端返包顶层硬质岩石块，在顶部硬质岩石块上方依次铺设中粗砂及填料。本发明结构简单、方便运输、施工简便，耐腐蚀性能高，使用寿命长，对周围环境的影响小，造价低，减少施工所耗费的人力物力财力；同时容易回收，进一步降低材料损耗。

Description

应用于冲沟地段的透水路堤结构及其施工方法

技术领域

本发明属于路基施工技术领域，尤其涉及一种应用于冲沟地段的透水路堤结构及其施工方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，国家科技水平的不断提高，中国公路建设突飞猛进。中国公路里程不断增长，极大地促进了各地区的经济发展，方便沿线人民的出行，改善人民的生活方式。随着公路修建技术的不断提高，公路修建开始向地质条件复杂的山区发展，但由于山区的自然地质与地貌条件限制，很多特殊地段的施工存在各种各样的问题，冲沟地段的施工就是其中之一。特别是对于大型冲沟，设置过水涵洞等路基形式显得费力费事费财，而透水路基即填石路基因其取材和施工简单、降低成本、透水性以及强度均较高等优点，而被广泛应用。

公路填石路基技术涵盖了公路工程的方方面面。首先，填石路基碎石填料主要由开挖边坡与隧道爆破开采石料或其他建筑废弃石料组成，其性能决定了公路工程的整体性能；其次，由于构筑填石路基的原料多为粒径较大的填料，其透水性以及强度均较高。因此，与传统工程中应用的填石路基有较大的差异，传统填石路基多采用石料用于路基的填埋工作，而公路填石路基工程可有效替代传统填石路基工程，同时极大地降低了建设成本，并极大地提升了公路工程的整体质量及安全性能，具有较好的应用前景。国内填石路基的研究起步较晚，对大粒径碎石这一填料的工程特性和施工工艺没有较为系统深入的研究和完善的总结，并且以往的经验也缺少一定的理论指导和支持。所以，目前山区采用的填石路基都存在着各种各样的问题。在冲沟地段做填石路基之前，需要对沟壁以及沟底进行防渗处理，而一般的处理方法是用浆砌片石或混凝土进行处理，对于这种圬工材料，随着时间的积累以及温度的变化，难免会出现不同程度的开裂，导致水浸入路基当中，造成路基沉降。

如申请号为201620992224.X的名称为防止填石路基过水沉降的装置的发明专利，该专利提供了一种防止填石路基过水沉降的装置，能防止过水将填石路基中的沙石移位，确保了填石路基自身不会发生沉降，但是没有考虑透水路基底及侧壁可能会由于各种原因造成水浸入路基中，造成路基沉降、路基面层破损等，进一步体现出利用土工合成材料防水浸入路基的重要性。

综上所述，现有技术中在冲沟地段做填石路基存在整体结构防水处理不完善，容易导致水浸入路基，造成路基沉降的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于冲沟地段的透水路堤结构及其施工方法，旨在解决上述现有技术中冲沟地段做填石路基存在防水处理不完善，容易导致水浸入路基，造成路基沉降的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种应用于冲沟地段的透水路堤结构，包括铺设于冲沟的沟底及沟壁的防水结构层，所述防水结构层的上方覆盖中粗砂，所述冲沟内自下而上依次铺设多层硬质岩石块，硬质岩石块的底部及相邻两层硬质岩石块之间均铺设土工格栅，用于对路基两侧边坡加固的网箱逐层码砌在每层硬质岩石块的两侧，所述网箱内装满碎石，所述网箱紧邻硬质岩石块一侧竖向铺设反滤土工布；顶层的硬质岩石块上方覆盖中粗砂，延伸至沟壁外侧的防水结构层两端返包顶层硬质岩石块并固定，所述路堤结构的顶部硬质岩石块上方依次铺设中粗砂及填料。

优选的，所述防水结构层包括自下而上铺设的编织土工布、低透水性材料及无纺土工布，所述编织土工布、低透水性材料及无纺土工布通过针刺设备连成整体。

优选的，所述冲沟的底部为台阶形沟底，每级台阶的宽度不小于1.0m，每级台阶的顶面向内倾斜2%～3%。

优选的，所述土工格栅的长度为设计长度、相邻两层土工格栅间距b及返包长度L之和；所述设计长度0.7～0.8H，H为路基高度；所述冲沟的沟底台阶部分对应沟底低端一侧护坡铺设土工格栅，对应沟底高端的双侧护坡铺设土工格栅；所述土工格栅每隔1.5～2.4m在对应层的硬质岩石块压实面上满铺；所述土工格栅每隔1.5～2.0m用木楔或U形钉固定于硬质岩石块的压实面。

优选的，每层硬质岩石块的厚度为0.5～0.8m，每层中粗砂的铺设厚度均为0.1～0.3m。

优选的，所述网箱为镀锌钢丝六角网箱，所述网箱呈长方体，所述网箱的底边延长部延伸至每层硬质岩石块的下方，底边延长部的长度为0.3～0.5H，H为路基高度。

优选的，所述网箱的高度与每层硬质岩石块的高度相同，所述网箱的码砌坡度为1：0.5～1：0.05；所述反滤土工布竖向铺设于网箱和返包硬质岩石块的土工格栅之间。

优选的，所述网箱内碎石的粒径为0.05～0.15m，且粒径小于0.08m的碎石不超过15%，空隙率为30%～50%；所述硬质岩石块选用未风化、饱和单轴极限抗压强度大于30MPa的岩石。

优选的，每层土工格栅的两侧边缘均返包固定于其上层硬质岩石块的顶面，每层土工格栅的返包长度L为0.2～0.3H，H为路基高度。

本发明还提供上述透水路堤结构的施工方法，包括以下步骤：

（1）开挖冲沟的沟底台阶，清除草根及碎石；

（2）沟底清表后铺设防水结构层，并整平用中粗砂覆盖；防水结构层的两端沿两侧沟壁向上铺设并延长至沟壁外侧；

（3）冲沟的路堤边坡两侧码砌网箱，并在网箱内装填碎石；

（4）在网箱内侧竖向铺设反滤土工布；

（5）紧邻反滤土工布铺设土工格栅，在土工格栅上方填筑级配良好的硬质岩石块，完成后压实，将露出部分土工格栅返包并固定；

（6）重复（3）～（5），每隔1.5～2.4m将土工格栅在硬质岩石块的压实面上进行满铺；

（7）硬质岩石块的填筑高度直至计算的过水断面水平高度之上0.5～1.0m，并在顶层硬质岩石块的压实面上铺中粗砂；

（8）在顶层硬质岩石块的两侧边缘将返包过来的防水结构层整平、连接；

（9）在顶部防水结构层上铺中粗砂，随后在其上进行填料填筑碾压至路床顶。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明具有结构简单、施工简便、方便运输的优点，借助防水结构层、土工格栅及反滤土工布的耐腐蚀性来提高路基使用寿命，而且对周围环境的影响非常小，造价也很低，极大程度的减少施工所耗费的人力物力财力；同时本发明所采用的防水结构层、土工格栅及反滤土工布等土工合成材料容易回收，进一步降低材料损耗。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明提供的一种应用于冲沟地段的透水路堤结构在冲沟沟底处的断面图；

图2是图1中冲沟沟底底部的局部放大图；

图3是图1中网箱的结构示意图；

图4是本发明的顶部结构示意图；

图5是冲沟内路堤结构的断面图；

图中的标记为：1-防水结构层，2-土工格栅，3-反滤土工布，4-硬质岩石块，5-网箱，51-底边延长部，6-碎石，7-中粗砂，8-沟底，9-沟壁，10-填料；11-台阶。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示的一种应用于冲沟地段的透水路堤结构，包括铺设于冲沟的沟底8及沟壁9的防水结构层1，所述防水结构层1的上方覆盖中粗砂7，所述冲沟内自下而上依次铺设多层硬质岩石块4，硬质岩石块4的底部及相邻两层硬质岩石块4之间均铺设土工格栅2，用于对路基两侧边坡加固的网箱5逐层码砌在每层硬质岩石块4的两侧，所述网箱5内装满碎石6，所述网箱5紧邻硬质岩石块4一侧竖向铺设反滤土工布3；顶层的硬质岩石块4上方覆盖中粗砂7，延伸至沟壁9外侧的防水结构层1两端返包顶层硬质岩石块4并固定；所述路堤结构的顶部硬质岩石块4上方依次铺设中粗砂7及填料10。

预先防水结构层1铺设于整个沟底范围内，整平后用中粗砂7覆盖，路基两侧边坡码砌装满碎石6的网箱5，土工格栅2铺设于路基中间，其上填筑级配良好的硬质岩石块4碾压并返包，每层硬质岩石块填筑至与网箱5上表面齐平，反滤土工布3位于镀锌钢丝六角网箱5与返包土工格栅2之间。每层硬质岩石块的厚度为0.5～0.8m，由硬质岩石块4填筑而成的高度为高于计算的过水断面水平高度0.5～1.0m，填筑碾压完成后，整平用中粗砂7覆盖，将两侧防水结构层1及土工格栅2返包连接并整平，用中粗砂7覆盖，随后其上进行符合要求的填料填筑碾压至路床顶。其中，每层中粗砂7的铺设厚度均为0.1～0.3m。

作为一种优选结构，所述防水结构层1包括自下而上铺设的编织土工布、低透水性材料及无纺土工布，所述编织土工布、低透水性材料及无纺土工布通过针刺设备连成整体。防水结构层的整体抗拉断裂强度不小于120kN/m，CBR顶破强力≥5.0kN；低透水性材料遇水膨胀20～30倍，可形成胶状防水层，渗透系数小于≤3×10-9cm/s，厚度为10～20mm。施工时，防水结构层1采用搭接的形式铺设，搭接宽度为20～40cm。

如图1所示，所述冲沟的底部为台阶形沟底8，每级台阶11的宽度不小于1.0m，每级台阶11的顶面向内倾斜2%～3%。

如图1、3所示，所述网箱5为镀锌钢丝六角网箱，采用优质低碳钢丝编织，编织所得的网箱5呈长方体、且其网箱5的底部带有底边延长部51，形状呈反向“横6”形。其中，所述网箱5的底边延长部51延伸至每层硬质岩石块4的下方，底边延长部51的长度为0.3～0.5H，H为路基高度；土工格栅2在每层硬质岩石块4的边缘返包硬质岩石块4后压在其上方保证了镀锌钢丝六角网箱的安全稳定。编织网箱的钢丝抗拉强度不小于35kg/m²，直径不得小于3.0mm，钢丝表面采用热镀锌保护，镀锌量不小于250g/m2。网箱5的高度与每层硬质岩石块4的高度相同，所述网箱5的码砌坡度为1：0.5～1：0.05，充填碎石6至与锌钢丝六角网箱上表面齐平。

如图1、2所示，反滤土工布3竖向铺设于网箱5和返包硬质岩石块4的土工格栅2之间。反滤土工布3的有效孔径保证透水不透砂。

作为一种优选结构，所述网箱5内碎石6的粒径为0.05～0.15m，且粒径小于0.08m的碎石不超过15%，空隙率为30%～50%；所述硬质岩石块4选用未风化、饱和单轴极限抗压强度大于30MPa的岩石。

如图1、2所示，每层土工格栅2的两侧边缘均返包固定于其上层硬质岩石块4的顶面，每层土工格栅2的返包长度L为0.2～0.3H，H为路基高度。

根据路基施工要求，所述土工格栅2的长度为设计长度、相邻两层土工格栅间距b及返包长度L之和（如图2所示）；所述设计长度0.7～0.8H，H为路基高度；所述冲沟的沟底8台阶11部分仅在对应沟底8低端一侧护坡铺设土工格栅2，利用多层硬质岩石块4将沟底8铺满后开始在对应两侧护坡的每层硬质岩石块4上铺设土工格栅2；所述土工格栅2每隔1.5～2.4m在对应层的硬质岩石块4压实面上满铺；所述土工格栅2每隔1.5～2.0m用木楔或U形钉固定于硬质岩石块4的压实面。施工人员在铺设每层土工格栅时，预先将土工格栅预留出L+b的长度后再将剩余长度的土工格栅铺设在硬质岩石块4靠近护坡的一侧；土工格栅2每隔1.5～2.4m在对应层的硬质岩石块4压实面上满铺，其余中间间隔层的硬质岩石块4上两端土工格栅中间会预留长度不同的空档没有土工格栅。

本发明还提供了上述应用于冲沟地段的透水路堤结构的施工方法，具体施工步骤如下：

（1）冲沟的沟底8台阶11开挖，清除草根、碎石等；

（2）沟底8清表后铺设防水结构层1，并整平用中粗砂7覆盖；

（3）冲沟路堤边坡两侧码砌镀锌钢丝六角网箱5，并在网箱5内装填碎石6；

（4）镀锌钢丝六角网箱5内侧竖向铺设反滤土工布3；

（5）紧邻反滤土工布3铺设土工格栅2，其上填筑级配良好的硬质岩石块4，完成后压实，将露出部分土工格栅2返包并固定；

（6）重复（3）～（5），每隔1.5～2.4m将土工格栅2进行满铺；

（7）硬质岩石块4填筑直至计算的过水断面水平高度之上0.5～1.0m，并上铺中粗砂7；

（8）在顶层硬质岩石块4的两侧边缘将返包过来的防水结构层1整平、连接；

（9）在顶部防水结构层1上铺中粗砂7，随后其上进行符合要求的填料填筑碾压至路床顶。

总之，将防水结构层放置在冲沟内壁及填石路基的硬质岩石块顶部，在填石路基过水时，可以起到防止水流浸入路基当中，保护路基稳定的作用。同时采用该结构的路基边坡可以做的很陡，节省了用地面积。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (7)

1.一种应用于冲沟地段的透水路堤结构，其特征在于：包括铺设于冲沟的沟底及沟壁的防水结构层，所述防水结构层的上方覆盖中粗砂，所述冲沟内自下而上依次铺设多层硬质岩石块，由硬质岩石块填筑而成的高度为高于计算的过水断面水平高度0.5～1.0m；硬质岩石块的底部及相邻两层硬质岩石块之间均铺设土工格栅，用于对路基两侧边坡加固的网箱逐层码砌在每层硬质岩石块的两侧；所述网箱为镀锌钢丝六角网箱，所述网箱内装满碎石，所述网箱紧邻硬质岩石块一侧竖向铺设反滤土工布；顶层的硬质岩石块上方覆盖中粗砂，延伸至沟壁外侧的防水结构层两端返包顶层硬质岩石块并固定，所述路堤结构的顶部硬质岩石块上方依次铺设中粗砂及填料；所述防水结构层包括自下而上铺设的编织土工布、低透水性材料及无纺土工布，所述编织土工布、低透水性材料及无纺土工布通过针刺设备连成整体；防水结构层的整体抗拉断裂强度不小于120kN/m，CBR顶破强力≥5.0kN；低透水性材料遇水膨胀20～30倍，形成胶状防水层，渗透系数小于≤3×10^-9cm/s，厚度为10～20mm；

所述网箱内碎石的粒径为0.05～0.15m，且粒径小于0.08m的碎石不超过15%，空隙率为30%～50%；所述硬质岩石块选用未风化、饱和单轴极限抗压强度大于30MPa的岩石；

每层硬质岩石块的厚度为0.5～0.8m，所述土工格栅每隔1.5～2.4m在对应层的硬质岩石块压实面上满铺。

2.根据权利要求1所述的应用于冲沟地段的透水路堤结构，其特征在于：所述冲沟的底部为台阶形沟底，每级台阶的宽度不小于1.0m，每级台阶的顶面向内倾斜2%～3%。

3.根据权利要求2所述的应用于冲沟地段的透水路堤结构，其特征在于：每层土工格栅的两侧边缘均返包固定于其上层硬质岩石块的顶面，每层土工格栅的返包长度L为0.2～0.3H，H为路基高度；所述土工格栅的长度为设计长度、相邻两层土工格栅间距b及返包长度L之和；所述设计长度0.7～0.8H；所述冲沟的沟底台阶部分对应沟底低端一侧护坡铺设土工格栅，对应沟底高端的双侧护坡铺设土工格栅；所述土工格栅每隔1.5～2.0m用木楔或U形钉固定于硬质岩石块的压实面。

4.根据权利要求3所述的应用于冲沟地段的透水路堤结构，其特征在于：每层中粗砂的铺设厚度均为0.1～0.3m。

5.根据权利要求3所述的应用于冲沟地段的透水路堤结构，其特征在于：所述网箱呈长方体，所述网箱的底边延长部延伸至每层硬质岩石块的下方，底边延长部的长度为0.3～0.5H，H为路基高度。

6.根据权利要求4所述的应用于冲沟地段的透水路堤结构，其特征在于：所述网箱的高度与每层硬质岩石块的高度相同，所述网箱的码砌坡度为1：0.5～1：0.05；所述反滤土工布竖向铺设于网箱和返包硬质岩石块的土工格栅之间。

7.根据权利要求3-6任一项所述的应用于冲沟地段的透水路堤结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）开挖冲沟的沟底台阶，清除草根及碎石；

（2）沟底清表后铺设防水结构层，并整平用中粗砂覆盖；防水结构层的两端沿两侧沟壁向上铺设并延长至沟壁外侧；

（3）冲沟的路堤边坡两侧码砌网箱，并在网箱内装填碎石；

（4）在网箱内侧竖向铺设反滤土工布；

（5）紧邻反滤土工布铺设土工格栅，在土工格栅上方填筑级配良好的硬质岩石块，完成后压实，将露出部分土工格栅返包并固定；

（6）重复（3）～（5），每隔1.5～2.4m将土工格栅在硬质岩石块的压实面上进行满铺；

（7）硬质岩石块的填筑高度直至计算的过水断面水平高度之上0.5～1.0m，并在顶层硬质岩石块的压实面上铺中粗砂；

（8）在顶层硬质岩石块的两侧边缘将返包过来的防水结构层整平、连接；

（9）在顶部防水结构层上铺中粗砂，随后在其上进行填料填筑碾压至路床顶。

Images