一种基于电渗法的竖向排水路基结构制造技术

一种基于电渗法的竖向排水路基结构,涉及公路路基施工和防排水技术领域,为了解决现有技术无法阻止外部水分进入路基内部形成水分富集层，也无法在融化期对滞留在路基内部的富余水分进行疏排，导致水分富集层在冻融循环中引发冻融破坏，削弱路基使用性能和降低路基使用寿命的问题。上路床、下路床和路基基底由上至下依次层叠设置，路基基底两侧镜像对称设置有排水槽，上路床内设有一层阳极导电土工格栅，下路床内设有一层阴极导电土工格栅和多根多孔排水管，多孔排水管紧贴阴极导电土工格栅的下表面，土体中的水分被多孔排水管收集后导向排水槽，直流电源的正极连接阳极导电土工格栅，直流电源的负极连接阴极导电土工格栅。本发明专利技术适用于路基。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电渗法的竖向排水路基结构
本专利技术涉及公路路基和防排水
，具体涉及一种基于电渗法的竖向排水的路基结构。
技术介绍
季冻区路基在冻融循环结束后会形成水分富集层，其存在使得路基含水率增大、模量减小，从而在路面传来的动态荷载作用下发生严重的不均匀沉降、翻浆病害，严重影响路基的工作状态和使用寿命，极大地制约了道路通行的安全性和高效性，给人民生命财产安全和社会经济发展带来极大的隐患。目前，对于路基排水经常采用两种技术。一种是在地上、地下构筑排水设施，通过边沟、排水沟、暗沟、渗井等的协同工作，将雨水、边坡汇水、融化雪水进行引导汇聚并排出路基范围外；另一种是通过对路基自身结构进行特殊设计，在路基结构层中设置隔水层进行防渗。在此基础上衍生出了多种多样的路基排水改良装置和措施，例如在路基表面设置排水漏网进行流量调节和砂石过滤，或将排水构件的连接方法由现有的刚性连接改为弹性连接，以避免外力作用下的破坏，亦或是在土筑路基下方设置用于吸收或隔离地下渗水的胶体层，以加速路基排水固结，以及将吸水性纤维材料和粗粒土混合搅拌形成的纤维土填筑在路基中，防止降雨入渗对边坡的冲刷等。这些装置和措施在一定程度上可将路表及路基内的积水部分排出，并且隔绝路基与地下水及毛细水接触，保持路基湿度恒定，维持路基稳定。但实际工程经验总结发现，目前所有的路基排水方法都存在局限性，并不能真正阻止外部水分在冻结作用下进入路基内部形成水分富集层，也无法对融化期因无法自然渗透排出而滞留在路基内部的富余水分进行疏排，只能任由脱离了最佳湿度状态的路基在后续的冻融作用中发生严重的冻胀融沉破坏，导致其工作性能急剧下降，使用寿命迅速缩短，影响道路运营状态。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术无法阻止外部水分在冻结作用下进入路基内部形成水分富集层，也无法在融化期对滞留在路基内部的富余水分进行疏排，导致水分富集层在后续的冻融循环中引发严重的冻融破坏，削弱路基使用性能和降低路基使用寿命的问题，从而提供一种基于电渗法的竖向排水路基结构。本专利技术所述的一种基于电渗法的竖向排水路基结构，包括上路床3、阳极导电土工格栅4、下路床5、阴极导电土工格栅6、多根多孔排水管7、排水槽8、路基基底9、直流电源和湿度传感器；上路床3、下路床5和路基基底9由上至下依次层叠设置，路基基底9两侧镜像对称设置有排水槽8，上路床3内设有一层阳极导电土工格栅4，下路床5内设有一层阴极导电土工格栅6和多根多孔排水管7，多孔排水管7紧贴阴极导电土工格栅6的下表面，土体中的水分被多孔排水管7收集后导向排水槽8；当湿度传感器检测到的上路床3和下路床5的湿度均大于设计湿度时，直流电源启动；直流电源的正极连接阳极导电土工格栅4，直流电源的负极连接阴极导电土工格栅6。优选的是，阳极导电土工格栅4和阴极导电土工格栅6在竖直方向的距离为20cm～40cm。优选的是，阳极导电土工格栅4和阴极导电土工格栅6均由加筋格栅掺入导电碳纤维制成。优选的是，多孔排水管7为圆柱形空心排水管，多孔排水管7靠近阴极导电土工格栅6一侧的侧壁上设有圆形孔。优选的是，还包括土工布，采用土工布包裹多孔排水管7。优选的是，还包括路面面层1和路面基层2；路面面层1位于顶层，路面基层2位于路面面层1和上路床3之间。优选的是，直流电源由太阳能电池板或道路光伏发电系统提供。本专利技术的有益效果：1、本专利技术是一种基于电渗法的竖向排水路基结构，适用于地下水丰富、冻融作用显著的地区的路基排水，可将路基内部在冻融作用下迁移集聚形成的富水层中的水分排出路基，使得路基保持在最佳湿度状态，确保路基具有良好的工作状态；2.本专利技术仅需要在路床中铺设两层导电土工格栅，相较于当前路基施工中都需要铺设一层土工格栅而言仅增加了一层土工格栅，施工工序仅增加一道，施工方法简便；3.本专利技术使用的导电土工格栅既能实现原有的补强路基功能，又能实现新的排水功能，一举两得。附图说明图1是具体实施方式一所述的一种基于电渗法的竖向排水路基结构的结构示意图；图2是具体实施方式一中的导电土工格栅的结构示意图；图3是具体实施方式四中的多孔排水管的结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于电渗法的竖向排水路基结构，包括上路床3、阳极导电土工格栅4、下路床5、阴极导电土工格栅6、多根多孔排水管7、排水槽8、路基基底9、直流电源和湿度传感器；上路床3、下路床5和路基基底9由上至下依次层叠设置，路基基底9两侧镜像对称设置有排水槽8，上路床3内设有一层阳极导电土工格栅4，下路床5内设有一层阴极导电土工格栅6和多根多孔排水管7，多孔排水管7紧贴阴极导电土工格栅6的下表面，土体中的水分被多孔排水管7收集后导向排水槽8；当湿度传感器检测到的上路床3和下路床5的湿度均大于设计湿度时，直流电源启动；直流电源的正极连接阳极导电土工格栅4，直流电源的负极连接阴极导电土工格栅6。本实施方式中，还包括路面面层1和路面基层2；路面面层1位于顶层，路面基层2位于路面面层1和上路床3之间。路基基底9为路堑或路堤。阳极导电土工格栅4和阴极导电土工格栅6的结构相同，如图2所示。本专利技术的原理：阳极导电土工格栅4接通直流电源正极(电源可由太阳能电池板提供)，阴极导电土工格栅6接通直流电源负极，电流经由直流电源、阳极导电土工格栅4、上路床3部分区域、下路床5部分区域、阴极导电土工格栅6形成闭合回路；阳极导电土工格栅4与阴极导电土工格栅6中间的上路床3部分区域和下路床5部分区域产生电场，电场方向由阳极导电土工格栅4指向阴极导电土工格栅6。处于电场区域内的非饱和土将发生电渗现象，土体中的水分将由阳极向阴极迁移，即由阳极导电土工格栅4向阴极导电土工格栅6迁移，并在到达阴极导电土工格栅6处后被多孔排水管7收集并通过排水槽导向路基外部。具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种基于电渗法的竖向排水路基结构作进一步说明，本实施方式中，阳极导电土工格栅4和阴极导电土工格栅6在竖直方向的距离为20cm～40cm。具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种基于电渗法的竖向排水路基结构作进一步说明，本实施方式中，阳极导电土工格栅4和阴极导电土工格栅6均由加筋格栅掺入导电碳纤维制成。从而具有良好的导电性。采用加筋格栅掺入导电碳纤维既能实现原有的补强路基功能，又能实现新的排水功能。具体实施方式四：结合图3具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的一种基于电渗法的竖向排水路基结构作进一步说明，本实施方式中，多孔排水管7为圆柱形空心排水管，多孔排水管7靠近阴极导电土工格栅6一侧的侧壁上设有圆形孔。多孔排水管7由圆柱形空心排水管钻圆形孔而成。铺设时有圆形孔一侧朝上，无圆形孔一侧朝下。本实施方式中，还包括土工布，采用土工布包裹多孔排水管7。土工布起到反滤的作用，防止土由圆形孔进入多孔排水管7，堵塞圆形孔。一种基于电渗法的竖向排水路基结构的施工方法包括以下步骤：步骤一：首先确定冻融形成的水分富集层的位置，可通过室内模型试验或现场调研得到该区域路基在冻融作用下水分迁移聚集形成的水分富集层的位置；当水分富集层位于上路床顶面以下20～60cm，则阳极导电土工格栅应当位于上路床顶面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电渗法的竖向排水路基结构，其特征在于，包括上路床(3)、阳极导电土工格栅(4)、下路床(5)、阴极导电土工格栅(6)、多根多孔排水管(7)、排水槽(8)、路基基底(9)、直流电源和湿度传感器；上路床(3)、下路床(5)和路基基底(9)由上至下依次层叠设置，路基基底(9)两侧镜像对称设置有排水槽(8)，上路床(3)内设有一层阳极导电土工格栅(4)，下路床(5)内设有一层阴极导电土工格栅(6)和多根多孔排水管(7)，多孔排水管(7)紧贴阴极导电土工格栅(6)的下表面，土体中的水分被多孔排水管(7)收集后导向排水槽(8)；当湿度传感器检测到的上路床(3)和下路床(5)的湿度均大于设计湿度时，直流电源启动；直流电源的正极连接阳极导电土工格栅(4)，直流电源的负极连接阴极导电土工格栅(6)。

【技术特征摘要】
1.一种基于电渗法的竖向排水路基结构，其特征在于，包括上路床(3)、阳极导电土工格栅(4)、下路床(5)、阴极导电土工格栅(6)、多根多孔排水管(7)、排水槽(8)、路基基底(9)、直流电源和湿度传感器；上路床(3)、下路床(5)和路基基底(9)由上至下依次层叠设置，路基基底(9)两侧镜像对称设置有排水槽(8)，上路床(3)内设有一层阳极导电土工格栅(4)，下路床(5)内设有一层阴极导电土工格栅(6)和多根多孔排水管(7)，多孔排水管(7)紧贴阴极导电土工格栅(6)的下表面，土体中的水分被多孔排水管(7)收集后导向排水槽(8)；当湿度传感器检测到的上路床(3)和下路床(5)的湿度均大于设计湿度时，直流电源启动；直流电源的正极连接阳极导电土工格栅(4)，直流电源的负极连接阴极导电土工格栅(6)。2.根据权利要求1所述的一种基于电渗法的竖向排水路基结构，其特征在于，所述阳极导电土工格栅(4)和阴...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锋，唐康为，王冠夫，冯德成，史盛，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23