CN216551392U - 一种基于热棒土工格栅与片块石护坡的复合路基 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于路基技术领域，公开了一种基于热棒土工格栅与片块石护坡的复合路基，包括包括路堤，所述路堤填筑于压实的冻土地基上；所述路堤内由上至下依次铺设有多层土工格栅层；所述路堤的两侧均设置有片块石护坡层，且所述片块石护坡层贴合于所述路堤的侧面；所述路堤的两侧均设置有若干个热棒，若干个所述热棒均竖直埋设于所述冻土地基内。本实用新型将片块石护坡层、土工格栅与热棒的整体防护，使得路基的稳定性得到大幅提高，显著降低了路基纵向裂缝、不均匀沉降、融沉等多种冻土病害的发生。

Description

一种基于热棒土工格栅与片块石护坡的复合路基

技术领域

本实用新型涉及路基技术领域，尤其涉及一种基于热棒土工格栅与片块石护坡的复合路基。

背景技术

我国多年冻土分布广阔，总面积约215万平方公里，约占国土面积的22.4％，主要分布在青藏高原、东北大、小兴安岭和松嫩平原北部及西部高山等地。近年来，在全球气候变暖和公路修筑等人类工程活动的影响下，多年冻土退化严重。冻土融化后承载力大幅降低，严重影响路基稳定性，并诱发公路产生裂缝、不均匀沉降、波浪边形等系列病害，增加道路养护成本、缩短道路使用寿命、威胁行车安全，严重影响了多年冻土地区公路的正常运行。

研究发现，影响冻土稳定性的主要因素是水分和温度。路基填筑打破了冻土层原有的湿热平衡，且路基土体中存在着温度较高的融化核或融化盘，导致冻土受热融化。

为了避免上述情况的发生，现有技术通过设置通风管路基或保温材料路基等措施，以降低冻土的温度，然而，这些方法仍无法有效解决避免多年冻土区冻土融化的情况，仍存在诱发路基产生波浪变形、不均匀沉降、开裂等各类道路病害问题，无法保障冻土路基的稳定性，为此，本实用新型提供一种基于热棒土工格栅与片块石护坡的复合路基。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种基于热棒土工格栅与片块石护坡的复合路基。本实用新型的复合路基采用多种冻土防融工程措施，有效地解决了单一措施应用的局限性，其结构设计合理、施工方便、防冻土路基融沉效果好，能有效地降低路堤土体和冻土地基的温度，提升冻土上限，提高冻土路基的稳定性。

本实用新型的一种基于热棒土工格栅与片块石护坡的复合路基是通过以下技术方案实现的：

基于热棒土工格栅与片块石护坡的复合路基，包括包括路堤；

所述路堤填筑于压实的冻土地基上；

所述路堤内由上至下依次铺设有多层土工格栅层；

所述路堤的两侧均设置有片块石护坡层，且所述片块石护坡层贴合于所述路堤的侧面；

所述路堤的两侧均设置有若干个热棒，若干个所述热棒均竖直埋设于所述冻土地基内。

进一步地，若干个所述热棒沿所述路堤的纵向延伸方向等间隔设置。

进一步地，每层所述土工格栅层均由多个土工格栅依次搭接而成，且每个土工格栅与其相邻土工格栅的搭接处均通过定位器固定于所述路堤上。

进一步地，所述定位器为棒体，所述棒体竖直插设于每个土工格栅与其相邻的土工格栅的搭接处。

进一步地，每层所述土工格栅层的高度为150mm；且每个所述土工格栅完全张开成菱形。

进一步地，所述定位器为公称直径为6mm～10mm的光圆钢筋；

所述定位器入土深度不低于80mm；

且所述定位器与两段所述土工格栅的搭接处采用焊接方式进行固定。

进一步地，所述土工格栅拉伸强度不低于20MPa。

进一步地，所述热棒包括钢管，所述钢管为封闭抽真空后的钢管，且所述钢管内填充有液态氨。

进一步地，所述热棒沿其长度方向依次为下部蒸发段、中部绝热段和上部冷凝段；

所述下部蒸发段埋入冻土层中；

所述上部冷凝段上安装有散热翅片，所述上部冷凝段置于大气中。

进一步地，还包括若干个供电采温系统，若干个所述供电采温系统沿所述路堤纵向延伸方向等间隔设置；

每个所述供电采温系统均包括太阳能板、支柱、供电箱及温度采集装置；

所述太阳能板通过所述支柱与所述供电箱连接；

所述温度采集装置包括：

自动温度记录仪，通过导电线与所述供电箱电性连接；

数据储存器，与所述自动温度记录仪电性连接；

若干个温度传感器，分别埋设于路基或冻土地基中，且分别通过数据采集线与所述自动温度记录仪电性连接。

进一步地，所述温度传感器包括温度传感器A、温度传感器B、温度传感器 C、温度传感器D、温度传感器A1、温度传感器B1和温度传感器C1；

其中，所述温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C和温度传感器D 沿同一竖直方向埋设；所述温度传感器A埋设于路基横断面中心线上；

所述温度传感器A1埋设于冻土地基中；且与所述温度传感器B位于同一水平高度；

所述温度传感器B1埋设于冻土地基中，且与所述温度传感器C位于同一水平高度；

所述温度传感器C1埋设于冻土地基中，且与所述温度传感器D位于同一水平高度。

进一步地，所述片块石护坡层为由粒径为10cm～25cm，空隙率为15％～30％的片块石构成的护坡层；

所述片块石护坡层的高度、坡度与所述路堤的高度、坡度相同；且所述片块石护坡层的宽度上下相同。

进一步地，所述太阳能板的功率大于140w。

进一步地，所述供电箱提供24V直流电源。

进一步地，所述数据储存器为U盘。

进一步地，所述自动温度记录仪的型号为LU－C3000。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型的路基结构在路堤内设置两层土工格栅，通过两层土工格栅的网眼结构限制了路基填料位移，并且土工格栅强度高且耐久性好，从而提高了路基承载力，并且土工格栅不易蠕变，能够保证本实用新型路基结构的稳定性，进而有效减少路基不均匀沉降和纵向开裂。

本实用新型在路堤的两侧均设置了片块石护坡层，避免了本实用新型的路基结构在夏秋季节时，外界热量从路基两侧向路基内的传输，并且在冬春季节时，能够通过自然对流将外部“冷量”送入路基土体内，进而有效降低路基土体温度，进而实现对的多年冻土保护，避免了多年冻土的结构因外界温度升高而发生融化的现象发生，进一步保证了本实用新型路基结构的稳定性。

本实用新型还在路基结构的两侧设置了多个热棒，使得热棒的作用范围能够有效覆盖于冻土区域，进而可以通过热棒将冻土地基中的热量进行消散，从而能够降低冻土地基的温度，更进一步降低了冻土地基受温度的影响，更进一步地提高了本实用新型路基结构的稳定性。

本实用新型将片块石护坡层、土工格栅与热棒结合起来，不仅加强了路基结构本身的稳定性，并且通过片块石护坡层、土工格栅与热棒协同作用，从消散路基内部多余热量、降低冻土层温度及协调路基整体变形等方面多角度保证多年冻土区路基的稳定性。通过整体防护、优势互补的效果，从而使得路基的稳定性得到大幅提高，显著降低了路基纵向裂缝、不均匀沉降、融沉等多种冻土病害的发生。

本实用新型结构简单，主要材料为路基填料、土工格栅、片块石和热棒，材料来源广泛，便于施工。土工格栅可提前预制后直接运往施工现场进行铺设，利用定位卡进行节段搭接和固定，节省人力且效果良好；片块石和路基填料同步施工，简便易行；热棒可提前向厂家预定，运到施工现场按要求埋设到设计深度。上述施工过程都不会对冻土产生大的人工扰动，满足冻土地区工程稳定性的特殊要求。

本实用新型路基温度自动采集系统可充分利用高原地区丰富的太阳能发电，自动采集储存路基土体及地基不同深度冻土温度，该数据可用于路基结构应用成效分析、冻土融沉监测及相关科研工作，具有重大的使用价值和意义。

本实用新型片块石护坡层及热棒发挥降温功能时无需任何外部动力设施，无污染，能有效保护高原脆弱的生态环境；双层土工格栅可显著提高路基强度及稳定性，减少道路病害发生。

本实用新型路基结构设计合理，易于施工与维护，降温效果和工程稳定性好，市场应用空间巨大，具有较好的应用推广前景。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供一种基于热棒土工格栅与片块石护坡的复合路基，本实施例将路堤4填筑于压实的冻土地基5上，从而一定程度上保证了路基结构的稳定性；并且在路堤4内且位于路堤4高度的1/3处和2/3处分别铺设一层层土工格栅1，通过两层土工格栅的网眼结构限制了路基填料位移，并且土工格栅强度高且耐久性好，从而提高了路基承载力，并且土工格栅不易蠕变，能够保证本实用新型路基结构的稳定性，进而有效减少路基不均匀沉降和纵向开裂。

本实施例在路堤4的两侧均设置有片块石护坡层2，从而使得路堤4的两侧实现隔热保温的同时还具备与外界自然对流的效果，进而有效降低路堤4的土体温度，进而避免了多年冻土的结构因外界温度变化而发生融化的现象发生，保证了路基结构的稳定性。

本实施例在路堤4的坡脚两侧均设置有若干个热棒3，且若干个热棒3底端均竖直埋设于冻土地基5中，从而通过热棒3将冻土地基中的热量进行消散，从而能够降低冻土地基5的温度，更进一步降低了冻土地基5的受温度的影响，更进一步地提高了本实施例路基结构的稳定性。

本实施例将片块石护坡层2、土工格栅1与热棒3结合起来，充分发挥了各自的优点，在降低冻土温度、保持冻土上限、提高路基稳定性等方面达到了优异的效果。利用块石护坡层所具备的隔热保温效应和自然对流效应，夏秋季节，大大减少了外界热量从路基两侧向路基内传输，冬春季节，通过自然对流将外部“冷量”送入路基土体内，可有效降低路基土体温度、保护多年冻土；热棒3 能消散冻土地基5中的热量，降低冻土层温度，提高冻土地基5的稳定性；土工格栅1强度高、耐久性好、不易蠕变，其网眼结构有效限制了路基填料位移、提高路基承载力，有效减少路基不均匀沉降和纵向开裂。该复合路基综合利用各类工程措施优点，路基稳定性得到大幅提高，显著降低了路基纵向裂缝、不均匀沉降、融沉等多种冻土病害的发生。

为了便于热棒3能有效地消散冻土地基5中的热量，降低冻土层温度，本实用新型的另一个优选的实施例中，将路堤两侧的若干个热棒3均沿路堤4的纵向延伸方向以3～6m的间隔等间隔设置；且每个热棒3与其同侧的路堤4坡脚横向水平距离为0.8～2m，从而使得热棒3的作用范围能够有效覆盖于冻土区域，进而保证能够通过热棒3将冻土地基中的热量进行有效消散。

为了提高土工格栅1对路堤4结构稳定性的提高，本实用新型的另一个优选的实施例中，将每个土工格栅1均通过定位器固定两段土工格栅1搭接处，土工格栅1完全张开成菱形，单个格室面积为400mm×400mm，高度为150mm，从而使得每个格室均能够有效约束路基填料位移，进而增强了路基强度，从而进一步提高本实施例路基结构的稳定性。

为了进一步地保证土工格栅1位置的固定，本实用新型的另一个优选的实施例中，使用的定位器为公称直径为6mm～10mm的光圆钢筋，定位器入土深度不低于80mm；且定位器与两段土工格栅1的搭接处采用焊接方式进行固定，从而有效对土工格栅1的位置进行固定，更进一步提高本实施例路基结构的稳定性。

本实用新型的另一个优选的实施例中，土工格栅1拉伸强度为30MPa，从而提高了本实施例中路堤4结构的承载力，从而提高了本实施例路基结构的稳定性。

本实用新型的另一个优选的实施例中，上述热棒3包括钢管，钢管为封闭抽真空后的钢管，且钢管内填充有液态氨；热棒3的管壳外径为80～105mm，且热棒3的壳壁厚度为12～20mm，从而保证热棒3的结构能够有效对冻土地基5 内的温度进行消散，从而提高了本实施例路基结构的稳定性。

本实用新型的另一个优选的实施例中，热棒3沿其长度方向依次为下部蒸发段、中部绝热段和上部冷凝段；下部蒸发段埋入冻土层中，且长度为5～7m；其上部冷凝段上安装有散热翅片，上部冷凝段置于大气中，且其长度为3～5m，从而保证热棒3的结构能够快速对冻土地基5内的温度进行消散，降低温度变化对于冬季地基5结构的影响，从而提高了本实施例路基结构的稳定性。

本实用新型的另一个优选的实施例中，本实施例的复合路基还包括若干个供电采温系统，若干个供电采温系统沿路堤4纵向延伸方向等间隔设置，且两个相邻的供电采温系统之间间隔6～15km；每个供电采温系统均包括太阳能板12、支柱11、供电箱10及温度采集装置；太阳能板12通过支柱11与供电箱10连接，通过太阳能板12将太阳能转化为电能，电能经支柱11传输并储存于供电箱10内，通过供电箱10给温度采集装置进行供电，从而使得通过供电采温系统对于本实施例的复合路基土体的温度进行监测，从而使得当温度异常时，工作人员能够及时发现并进行处理，从而有效避免问题处理不及时对冻土地基5 造成严重损害，从而有效提高了对冻土地基5的保护。

为了及时有效对于本实施例的复合地基的温度变化进行监测，本实施例的温度采集装置包括：

自动温度记录仪7，通过导电线9与供电箱10电性连接，且其数据记录间隔为1min～10min；

数据储存器6，与自动温度记录仪7电性连接；

若干个温度传感器，分别埋设于路基或冻土地基5中，且分别通过数据采集线8与自动温度记录仪7电性连接。

为了确保本实用新型的温度传感器可以高效对冻土地基5和路基的温度监测，本实用新型的另一个优选的实施例中，温度传感器包括温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、温度传感器D、温度传感器A1、温度传感器B1 和温度传感器C1；温度传感器用于采集路基及地基温度，用于对比分析该复合路基土体及结构影响范围内外冻土层的地温，进而分析该复合路基在冻土保护中的作用；

其中，温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C和温度传感器D沿同一竖直方向埋设；温度传感器A埋设于路基横断面中心线上且与路基底部距离 0.2～0.4m，且温度传感器A与温度传感器B之间间隔2～3m，温度传感器B与温度传感器C之间间隔3～4m，温度传感器C与温度传感器D之间间隔4～8m；

温度传感器A1埋设于冻土地基5中，距离路基右侧坡脚水平距离0.2～0.5m；且与温度传感器B位于同一水平高度；

温度传感器B1埋设于冻土地基5中，且与温度传感器C位于同一水平高度；

温度传感器C1埋设于冻土地基5中，且与温度传感器D位于同一水平高度。

为了提高路堤4两侧结构的稳定性，本实用新型的另一个优选的实施例中，片块石护坡层2由硬、耐风化且粒径为10cm～25cm，空隙率为15％～30％的片块石构成；

片块石护坡层2的高度、坡度与路堤4的高度、坡度相同；且片块石护坡层2的宽度上下相同，均为1～1.5m。

显然，上述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于热棒土工格栅与片块石护坡的复合路基，其特征在于，包括路堤(4)，所述路堤(4)填筑于压实的冻土地基(5)上；

所述路堤(4)内由上至下依次铺设有多层土工格栅层(1)；

所述路堤(4)的两侧均设置有片块石护坡层(2)，且所述片块石护坡层(2)贴合于所述路堤(4)的侧面；

所述路堤(4)的两侧均设置有若干个热棒(3)，若干个所述热棒(3)均竖直埋设于所述冻土地基(5)内。

2.如权利要求1所述的复合路基，其特征在于，若干个所述热棒(3)沿所述路堤(4)的纵向延伸方向等间隔设置。

3.如权利要求1所述的复合路基，其特征在于，每层所述土工格栅层(1)均由多个土工格栅依次搭接而成，且每个土工格栅与其相邻土工格栅的搭接处均通过定位器固定于所述路堤(4)上。

4.如权利要求3所述的复合路基，其特征在于，所述定位器为棒体，所述棒体竖直插设于每个土工格栅与其相邻的土工格栅的搭接处。

5.如权利要求3所述的复合路基，其特征在于，每层所述土工格栅层(1)的高度为150mm；且每个所述土工格栅完全张开成菱形。

6.如权利要求1所述的复合路基，其特征在于，所述热棒(3)包括钢管，所述钢管为封闭抽真空后的钢管，且所述钢管内填充有液态氨。

7.如权利要求6所述的复合路基，其特征在于，所述热棒(3)沿其长度方向依次为下部蒸发段、中部绝热段和上部冷凝段；

所述下部蒸发段埋入冻土层中；

所述上部冷凝段上安装有散热翅片，且置于大气中。

8.如权利要求1所述的复合路基，其特征在于，还包括若干个供电采温系统，若干个所述供电采温系统沿所述路堤(4)纵向延伸方向等间隔设置；

每个所述供电采温系统均包括太阳能板(12)、支柱(11)、供电箱(10)及温度采集装置；

所述太阳能板(12)通过所述支柱(11)与所述供电箱(10)连接；

所述温度采集装置包括：

自动温度记录仪(7)，通过导电线(9)与所述供电箱(10)电性连接；

数据储存器(6)，与所述自动温度记录仪(7)电性连接；

若干个温度传感器，分别埋设于路基或冻土地基(5)中，且分别通过数据采集线(8)与所述自动温度记录仪(7)电性连接。

9.如权利要求8所述的复合路基，其特征在于，所述温度传感器包括温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、温度传感器D、温度传感器A1、温度传感器B1和温度传感器C1；

其中，所述温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C和温度传感器D沿同一竖直方向埋设；所述温度传感器A埋设于路基横断面中心线上；

所述温度传感器A1埋设于冻土地基(5)中，且与所述温度传感器B位于同一水平高度；

所述温度传感器B1埋设于冻土地基(5)中，且与所述温度传感器C位于同一水平高度；

所述温度传感器C1埋设于冻土地基(5)中，且与所述温度传感器D位于同一水平高度。

10.如权利要求1所述的复合路基，其特征在于，所述片块石护坡层(2)的高度、坡度与所述路堤(4)的高度、坡度相同；且所述片块石护坡层(2)的宽度上下相同。

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