CN114960697B - 一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，包括从下向上设置的路堤路基、基层及面层，路堤路基两坡面均设置有防冲刷持水层，路堤的路基与防冲刷持水层之间设置有若干渗透管，面层的两边均设置有储水沟，储水沟设置有多个漏水口，储水沟的下端设置有补水沟，渗透管的上端与补水沟的下端连通；补水沟的下端连通有多个升降滑槽，升降滑槽的一侧壁为蒸发调节层；升降滑槽内放置有吸水膨胀袋，升降滑槽内滑动连接有位于吸水膨胀袋上端的升降滑板，储水沟的下端开设有多个出水孔，升降滑板的上端设置有堵水轴。本发明在路堤坡面设置有防冲刷持水层，并且能够自动补水，具有良好的持水性及抗雨水冲刷能力，维持公路的结构稳定性。

Description

一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构

技术领域

本发明涉及公路建设技术领域，特别涉及一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构。

背景技术

干热河谷是指高温、低湿河谷地带，大多分布于热带或亚热带地区。区域内光热资源丰富，气候炎热少雨，雨季降雨过于集中，有严重的季节性缺水问题，干热河谷地区全年降雨主要集中在6～9月份，而其植物萌发关键期在4～5月份，植物萌发缺少必要的水分，植被覆盖率低，并且由于降水集中导致水土流失严重，生态十分脆弱，寒、旱、风、虫、草、火等自然灾害特别突出。我国干热河谷主要分布于金沙江、元江、怒江、南盘江等沿江的四川攀枝花、云南和贵州等地区，云贵高原山势平缓，土层较厚，但是植被稀少，森林覆盖率不足5％，放眼望去，全是裸露的红土。

干热河谷地区的公路很多都有路堤结构，路堤是指路基顶面高于原地面的填方路基，路基是路面的基础，是在原地面上开挖或填筑压实而成的。但在干热河谷地区，由于气候炎热少雨，路堤坡面的水分蒸发量大，导致路堤坡面水分含量极低，路堤坡面由于缺水极其松散，雨季抗雨水冲刷能力差，降雨则会使路堤坡面泥土流失严重，导致公路结构稳定性逐渐变差。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，在路堤坡面设置有防冲刷持水层，并且能够自动为路堤坡面补水，具有良好的持水性，防止路堤坡面泥土失水而变得松散，抗雨水冲刷能力强，防止路堤坡面泥土流失，维持公路的结构稳定性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，包括从下向上设置的路堤路基、基层及面层，所述路堤路基两坡面均沿其坡度方向设置有防冲刷持水层，所述路堤的路基与所述防冲刷持水层之间设置有若干沿其长度方向分布的渗透管，所述渗透管开设有多个渗透孔，所述面层的两边均设置有储水沟，所述储水沟设置有多个沿其长度方向分布的漏水口，所述储水沟的下端设置有补水沟，所述渗透管的上端与对应补水沟的下端连通；

所述补水沟的下端设置有多个沿其长度方向分布且与其内部连通的升降滑槽，所述升降滑槽的一侧壁为与外界接触的蒸发调节层，所述蒸发调节层包括依次从内向外设置的透水混凝土内层、中间持水层、透水混凝土外层，所述防冲刷持水层及所述中间持水层均由泥土与生物聚合物混合而成；

所述升降滑槽内放置有吸水膨胀袋，所述升降滑槽内滑动连接有位于所述吸水膨胀袋上端的升降滑板，所述升降滑板不完全盖住所述吸水膨胀袋，所述储水沟的下端开设有多个与所述升降滑槽一一对应的出水孔，所述升降滑板的上端设置有与所述出水孔相配合的堵水轴，当所述吸水膨胀袋吸水膨胀后，所述堵水轴上升堵住所述出水孔。

通过采用上述技术方案，防冲刷持水层为由生物聚合物粘连在一起的泥土层，使得水分不易通过被粘连在一起的泥土被蒸发，使其具有良好的持水性，并且具有良好的抗雨水冲刷性能；当经过长时间的炎热少雨天气，路堤坡面及防冲刷持水层的水分被蒸发到一定程度后，升降滑槽内的水也通过蒸发调节层蒸发干净，吸水膨胀袋也逐渐失水收缩，使升降滑板下移，带动堵水轴下移打开出水孔，使储水沟内的水流入到补水沟内，并且流入渗透管，通过渗透管渗透为路堤坡面及防冲刷持水层补水，当下落的水充满升降滑槽，逐渐被吸水膨胀袋吸收，逐渐膨胀后，再次推动堵水轴上移堵住出水孔，使储水沟的水不再向下流。

本发明的进一步设置为：所述堵水轴包括与所述升降滑板连接的连接轴、设置于所述连接轴上端且外径小于出水孔内径的滑轴、与所述滑轴滑动连接且外径等于所述出水孔内径的堵水环，所述连接轴的外径大于所述滑轴的外径，所述滑轴的上端设置有用于挡住所述堵水环的挡帽，所述堵水环的的外周设置有一圈橡胶圈，所述出水孔的内壁设置有一圈与所述橡胶圈相配合的环形槽。

通过采用上述技术方案，当橡胶圈与环形槽连接后，可带动堵水环相对滑轴滑动，只有滑动到挡帽后，才能使其从出水孔脱出，并且只有连接轴推动堵水环，才能将堵水环推入到出水孔内，使得只有吸水膨胀袋失水收缩到一定程度，连接轴下移到一定程度后，才会使堵水环从出水孔脱出放水，只有吸水膨胀袋吸水膨胀到一定程度后，才能再次堵住出水孔，避免堵水轴轻微移动就放水或堵住出水孔，防止由于每次放水量过小难以进入到渗水管中为大麻纤维保水层保水。

本发明的进一步设置为：所述泥土与所述生物聚合物的混合比例为98～99:1.4～1.6。

本发明的进一步设置为：所述防冲刷持水层及所述中间持水层中还包括大麻纤维，所述泥土、所述生物聚合物及所述大麻纤维的混合比例为97～98:1.4～1.6:0.9～1.1。

本发明的进一步设置为：所述吸水膨胀袋采用无纺布制成，其内部填充有高分子吸水颗粒。

本发明的进一步设置为：所述高分子吸水颗粒为高吸水性树脂。

本发明的进一步设置为：所述储水沟的上端高出所述面层，所述漏水口设置于所述储水沟高出且面向所述面层的一侧，所述漏水口的下端与所述面层平行。

本发明的进一步设置为：所述储水沟的上端向下凹陷形成与所述面层平行的排水缺口，所述路堤路基的两边均沿坡面设置有与对应排水缺口连通的排水沟。

本发明的进一步设置为：所述泥土为红黏土，所述生物聚合物为黄原胶。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

其一、本发明利用防冲刷持水层覆盖路堤的坡面，防冲刷持水层具有良好的持水性及防冲刷性能，有效延缓路堤坡面水分的蒸发，防止路堤坡面泥土被雨水冲刷流失，导致干燥收缩而开裂，维持公路的结构稳定性；

其二、本发明的公路结构具有自动补水功能，在长期炎热干燥使防冲刷持水层及路堤坡面的含水量降低到一定程度后，能够自动为防冲刷持水层及路堤坡面补水，使之恢复含水量，使路堤坡面泥土的含水量恢复，不会因为干燥而变得松散，为防冲刷持水层补水，使其维持良好的持水性；

其三、本发明通过巧妙的结构使得在进行补水时，能够一次补充足量的水，并且补充一次后需要间隔较长时间，防止由于每次放水量过小不能流入到渗水管，有助于渗水管为防冲刷持水层及路堤坡面补水；

其四、还可在覆盖防冲刷持水层的路堤坡面种植植被，植被的根系伸入到路堤坡面内，能够增加路堤坡面的结构稳定性，更不易被冲刷流失，并且防冲刷持水层使路堤坡面的水分不易被蒸发，有助于植被的存活，自动补水功能能够使得植被在炎热少雨的干热河谷地区更好生长，加强路基的结构稳定性；

其五、雨水集蓄利用对干旱半干旱地区和季节性缺水地区的水资源调控具有重要意义，本发明的公路结构利用干热河谷地区季节性缺水的特性，对雨水进行集蓄利用，雨季时收集雨水，用于旱季时为路堤坡面补水，防止路堤坡面干燥变得松散，并且也在4～5月份植物萌发提供必要的水分，使路堤坡面能够逐渐被植被覆盖，逐渐恢复生态，进一步增加路堤坡面的抗雨水冲刷能力，加强路基的结构稳定性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是用于展示公路内部结构的局部剖视图；

图3是图2中A的放大图；

图4用于展示升降滑槽与升降滑板及堵水轴的连接。

图中：11、路堤路基；12、基层；13、面层；2、防冲刷持水层；3、渗透管；31、渗透孔；4、储水沟；41、漏水口；42、排水缺口；43、排水沟；44、出水孔；45、环形槽；5、补水沟；51、升降滑槽；52、吸水膨胀袋；6、蒸发调节层；61、透水混凝土内层；62、中间持水层；63、透水混凝土外层；7、升降滑板；8、堵水轴；81、连接轴；82、滑轴；83、堵水环；84、挡帽；85、橡胶圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例，参照图1-4，一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，包括从下向上设置的路堤路基11、基层12及面层13，路堤路基11两坡面均沿其坡度方向设置有一层防冲刷持水层2，路堤的路基与防冲刷持水层2之间设置有若干沿其长度方向分布的渗透管3，渗透管3开设有多个渗透孔31，通过渗透管3为路堤坡面及防冲刷持水层2补水。

面层13的两边均设置有一条储水沟4，储水沟4设置有多个沿其长度方向分布的漏水口41，储水沟4的上端高出面层13，漏水口41设置于储水沟4高出且面向面层13的一侧，漏水口41的下端与面层13平行，储水沟4的上端向下凹陷形成一个与面层13平行的排水缺口42，路堤路基11的两边均沿坡面设置有一条与对应排水缺口42连通的排水沟43，防止面层13表面积水，储水沟4的下端设置有一条补水沟5，渗透管3的上端与对应补水沟5的下端连通，并且储水沟4及补水沟5都根据公路的高度变化或长度进行分段，以达到分段补水的目的。

补水沟5的下端设置有多个沿其长度方向分布且与其内部连通的升降滑槽51，升降滑槽51的一侧壁为与外界接触的蒸发调节层6，蒸发调节层6包括依次从内向外设置的一层透水混凝土内层61、一层中间持水层62、一层透水混凝土外层63，升降滑槽51内的水可透过透水混凝土内层61被中间持水层62吸收，中间持水层62的水又会透过透水混凝土外层63被蒸发，确保路堤坡面的水分降低到一定程度后升降滑槽51内的水会被全部蒸发。

防冲刷持水层2及中间持水层62均由泥土与生物聚合物混合而成，生物聚合物能够将泥土一定程度的粘连在一起，使得水分不易通过被粘连在一起的泥土被蒸发，使其具有良好的持水性，并且被粘连在一起的泥土还具有良好的防雨水冲刷性能，泥土为红黏土，生物聚合物为黄原胶，泥土与生物聚合物的混合比例为98～99:1.4～1.6，其中最优混合比例为98.5:1.5。为了进一步增强防冲刷持水层的整体性，增加植被根系的抓地力，防冲刷持水层2及中间持水层62中还可添加大麻纤维，添加了大麻纤维后，泥土、生物聚合物及大麻纤维的混合比例为97～98:1.4～1.6:0.9～1.1，其中最优混合比例为97.5:1.5:1，增加防冲刷持水层2的抗冲刷能力，并且便于栽种植被，进一步增强路堤的稳定性。

升降滑槽51内放置有一个吸水膨胀袋52，吸水膨胀袋52采用无纺布制成，其内部填充有高分子吸水颗粒，高分子吸水颗粒为高吸水性树脂，高吸水性树脂是一种具有松散网络结构的低交联度亲水性高分子化合物，既不溶于水，也难溶于有机溶剂，具有吸收自身重量几百倍甚至上千倍水的能力，且吸水速率快，保水性能好，即使加压也难把水分离出来。升降滑槽51内滑动连接有一块位于吸水膨胀袋52上端的升降滑板7，升降滑板7不完全盖住吸水膨胀袋52，使下落的水能够被吸水膨胀袋52吸收，储水沟4的下端开设有多个与升降滑槽51一一对应的出水孔44，升降滑板7的上端设置有与出水孔44相配合的堵水轴8，当吸水膨胀袋52吸水膨胀后，堵水轴8上升堵住出水孔44，初始状态要在升降滑槽51注满水让吸水膨胀袋52膨胀，使堵水轴8上升堵住出水孔44。

堵水轴8包括一根与升降滑板7连接的连接轴81、一根设置于连接轴81上端且外径小于出水孔44内径的滑轴82、一个与滑轴82滑动连接且外径等于出水孔44内径的堵水环83，连接轴81的外径大于滑轴82的外径，滑轴82的上端设置有一个用于挡住堵水环83的挡帽84，堵水环83的的外周设置有一圈橡胶圈85，出水孔44的内壁设置有一圈与橡胶圈85相配合的环形槽45，当橡胶圈85与环形槽45连接后，可带动堵水环83相对滑轴82滑动，只有滑动到挡帽84后，才能使其从出水孔44脱出，并且只有连接轴81推动堵水环83，才能将堵水环83推入到出水孔44内。

原理：防冲刷持水层2为由生物聚合物粘连在一起的泥土层，使得水分不易通过被粘连在一起的泥土被蒸发，使其具有良好的持水性，并且具有良好的抗雨水冲刷性能；当经过长时间的炎热少雨天气，路堤坡面及防冲刷持水层2的水分被蒸发到一定程度后，升降滑槽51内的水也通过蒸发调节层6蒸发干净，吸水膨胀袋52也逐渐失水收缩，使升降滑板7下移，带动堵水轴8下移打开出水孔44，使储水沟4内的水流入到补水沟5内，并且流入渗透管3，通过渗透管3渗透为路堤坡面及防冲刷持水层2补水，当下落的水充满升降滑槽51，逐渐被吸水膨胀袋52吸收，逐渐膨胀后，再次推动堵水轴8上移堵住出水孔44，使储水沟4的水不再向下流。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，包括从下向上设置的路堤路基(11)、基层(12)及面层(13)，其特征在于：所述路堤路基(11)两坡面均沿其坡度方向设置有防冲刷持水层(2)，所述路堤的路基与所述防冲刷持水层(2)之间设置有若干沿其长度方向分布的渗透管(3)，所述渗透管(3)开设有多个渗透孔(31)，所述面层(13)的两边均设置有储水沟(4)，所述储水沟(4)设置有多个沿其长度方向分布的漏水口(41)，所述储水沟(4)的下端设置有补水沟(5)，所述渗透管(3)的上端与对应补水沟(5)的下端连通；

所述补水沟(5)的下端设置有多个沿其长度方向分布且与其内部连通的升降滑槽(51)，所述升降滑槽(51)的一侧壁与外界接触且为蒸发调节层(6)，所述蒸发调节层(6)包括依次从内向外设置的透水混凝土内层(61)、中间持水层(62)、透水混凝土外层(63)，所述防冲刷持水层(2)及所述中间持水层(62)均由泥土与生物聚合物混合而成；

所述升降滑槽(51)内放置有吸水膨胀袋(52)，所述升降滑槽(51)内滑动连接有位于所述吸水膨胀袋(52)上端的升降滑板(7)，所述升降滑板(7)不完全盖住所述吸水膨胀袋(52)，所述储水沟(4)的下端开设有多个与所述升降滑槽(51)一一对应的出水孔(44)，所述升降滑板(7)的上端设置有与所述出水孔(44)相配合的堵水轴(8)，当所述吸水膨胀袋(52)吸水膨胀后，所述堵水轴(8)上升堵住所述出水孔(44)。

2.根据权利要求1所述的一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，其特征在于：所述堵水轴(8)包括与所述升降滑板(7)连接的连接轴(81)、设置于所述连接轴(81)上端且外径小于出水孔(44)内径的滑轴(82)、与所述滑轴(82)滑动连接且外径等于所述出水孔(44)内径的堵水环(83)，所述连接轴(81)的外径大于所述滑轴(82)的外径，所述滑轴(82)的上端设置有用于挡住所述堵水环(83)的挡帽(84)，所述堵水环(83)的外周设置有一圈橡胶圈(85)，所述出水孔(44)的内壁设置有一圈与所述橡胶圈(85)相配合的环形槽(45)。

3.根据权利要求1所述的一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，其特征在于：所述泥土与所述生物聚合物的混合比例为98～99:1.4～1.6。

4.根据权利要求1所述的一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，其特征在于：所述防冲刷持水层(2)及所述中间持水层(62)中还包括大麻纤维，所述泥土、所述生物聚合物及所述大麻纤维的混合比例为97～98:1.4～1.6:0.9～1.1。

5.根据权利要求1所述的一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，其特征在于：所述吸水膨胀袋(52)采用无纺布制成，其内部填充有高分子吸水颗粒。

6.根据权利要求5所述的一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，其特征在于：所述高分子吸水颗粒为高吸水性树脂。

7.根据权利要求1所述的一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，其特征在于：所述储水沟(4)的上端高出所述面层(13)，所述漏水口(41)设置于所述储水沟(4)高出且面向所述面层(13)的一侧，所述漏水口(41)的下端与所述面层(13)平行。

8.根据权利要求7所述的一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，其特征在于：所述储水沟(4)的上端向下凹陷形成与所述面层(13)平行的排水缺口(42)，所述路堤路基(11)的两边均沿坡面设置有与对应排水缺口(42)连通的排水沟(43)。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种具有持水防冲刷功能的干热河谷地区公路结构，其特征在于：所述泥土为红黏土，所述生物聚合物为黄原胶。

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