一种具有防渗排水功能的复合路堤制造技术

本发明专利技术涉及公路、铁路工程现场路堤的防水技术，尤其是一种具有防渗排水功能的复合路堤，包括截面为梯形的路堤承重结构层，路堤承重结构层的上底覆盖有路面层，路堤承重结构层的腰覆盖有路堤边坡植被层，路堤承重结构层内设有复合路堤防水结构，复合路堤防水结构包括置于路堤承重结构层上底下方的倾斜段，以及位于路堤边坡植被层与路堤承重结构层腰部之间的斜面段，倾斜段与斜面段相互连接；复合路堤防水结构从外至内依次为骨料防水层、外土工布薄层、多孔土工排水板、内土工布薄层。本发明专利技术可有效解决现有路堤排防水方法存在的缺陷与不足，为道路工程设计、施工、长期运营稳定和安全提供参考依据及技术保障。

【技术实现步骤摘要】
一种具有防渗排水功能的复合路堤
本专利技术属于岩土工程领域，涉及公路、铁路工程现场路堤的防水技术，尤其涉及一种具有防渗排水功能的复合路堤。
技术介绍
在公路、铁路工程中，通常认为路基土体处于饱和状态，并基于饱和土力学原理对路基进行设计。然而在工程服役期内，由于路基土体常年受降雨、干旱等季节交替的影响，绝大多数情况下，位于地下水位以上的近地表土体均处于干湿循环的非饱和状态。因此，传统的路基设计方法考虑的因素较为单一，仍存在诸多不足之处，亟需将土体的含水状态从饱和向非饱和领域扩展延伸，以更好地改进、优化路基设计方案并应用于工程实际。由于受到负孔隙水压力作用，处于非饱和状态下的路基土体内部存在基质吸力，相比于饱和状态，其强度及承载力更高，稳定性也更好。然而在夏季强降雨作用下，洪涝灾害导致雨水渗入会打破路基土体原有的非饱和状态，随着土体含水量与饱和度的升高，负孔隙水压力随之增大，土体基质吸力下降，其强度和承载力降低，进而导致路基发生失稳破坏。与之相反，在秋冬枯水旱季，随着地下水的蒸发及植被的蒸腾作用，路基土体含水量与饱和度下降，土颗粒间的基质吸力作用增强，使得路基承载力提高及稳定性增强。因此，随着季节的交替变化，处于干湿循环非饱和状态下的路基土体的行为响应具有很大的差异性。为保证公路、铁路路基在服役期内长期处于稳定状态，传统的排防水方法主要有铺设防渗隔层、排水板或布置排水管道等。然而，传统的排水方法存在诸多不足之处，例如工艺复杂、容易失效、维修困难以及成本高昂等。因此，基于非饱和土力学原理，本专利技术研发了一种复合路堤防渗排水技术及工法，可有效解决现有路堤排防水方法存在的缺陷与不足，为道路工程设计、施工、长期运营稳定和安全提供参考依据及技术保障。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有路堤排防水方法存在的工艺复杂、容易失效、维修困难以及成本高昂等缺陷与不足，并基于非饱和土力学原理，研发一种简单有效、成本低廉且易于操作的复合路堤防渗排水技术，为道路工程设计、施工、以及维持长期服役性能提供技术保障。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种具有防渗排水功能的复合路堤，包括截面为梯形的路堤承重结构层，路堤承重结构层的上底覆盖有路面层，路堤承重结构层的腰覆盖有路堤边坡植被层，路堤承重结构层内设有复合路堤防水结构，复合路堤防水结构包括置于路堤承重结构层上底下方的倾斜段，以及位于路堤边坡植被层与路堤承重结构层腰部之间的斜面段，倾斜段与斜面段相互连接；所述复合路堤防水结构从外至内依次为骨料防水层、外土工布薄层、多孔土工排水板、内土工布薄层。作为更进一步的优选方案，所述多孔土工排水板水平和竖直方向的最大抗拉强度分别大于10kPa和20kPa，多孔土工排水板包括中间的板芯,以及板芯两侧的夹板，所述板芯的孔隙率至少为95％，板芯的孔径大于夹板的孔径。作为更进一步的优选方案，所述骨料防水层包括由若干刚性聚乙烯网格组成，刚性聚乙烯网格内由横纵向布置的刚性聚乙烯条带形成若干槽体，槽体内填充骨料颗粒。作为更进一步的优选方案，根据权利要求1所述的一种具有防渗排水功能的复合路堤，其特征在于：所述骨料颗粒包括粗骨料层和细骨料层，粗骨料层中的粗骨料颗粒为d粗，粗骨料颗粒径范围为5mm<d粗<20mm，细骨料层中的细骨料颗粒为d细，细骨料颗粒粒径范围为0.075mm<d细<2mm，细骨料层与粗骨料层的进水值比满足ψw细/ψw粗>10，粗骨料层的进水值满足ψw<1kPa；细骨料层铺设于粗骨料层的上方，且粗、细骨料层的厚度至少各为20cm。作为更进一步的优选方案，骨料防水层的表面堆放有装有有机土的高强土工编织袋，路堤边坡植被层位于高强土工编织袋上。作为更进一步的优选方案，所述复合路堤两侧地面设有边沟。相比于传统的路堤防水技术，本专利技术具有以下多方面优点：(1)选材方面：本专利技术中复合路堤防水结构层涉及的防水骨料来源于建筑垃圾，变废为宝，有利于资源的高效利用与环境的可持续发展。用于加速排水的非纺织多孔排水板可通过工厂批量化生产，且具有较高的抗拉强度，可有效提高路堤边坡的抗滑裂破坏稳定性与耐久性。(2)原理方面：本专利技术涉及非饱和土力学领域研究的核心原理——毛细屏障原理。该原理简单明了，通过合理配制粗、细骨料层的粒径级配，并基于粗、细骨料层间土-水特征及渗透性差异，便可有效发挥防水效果，使得路堤结构层及下部基层永久保持非饱和状态，从而维持路基运营的长期稳定性和耐久性。(3)工艺方面：本专利技术对于复合路堤防水结构层采用横向分层分段铺设，双层非纺织的多孔土工排水板直接铺设在防水结构的最下层，再通过刚性聚乙烯网格辅助控制上部骨料防水层的铺设，排水板与外部骨料防水层及下部承重结构层之间各布设一层土工布隔开。最后，再完成路堤边坡植被层以及面层铺筑。而路堤承重结构层则采用纵向分层压实填筑。本专利技术摒弃了工艺复杂、容易失效且维修困难的传统路堤防水方法，整个工艺流程简单易实现，且施工效率高。(4)造价方面：实现本专利技术的技术效果所需造价低廉，有利于实际工程中的成本控制。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为图1中A部分放大图；图3为刚性聚乙烯网格结构示意图；图4为多孔土工排水板结构示意图；图5为本专利技术三维结构示意图；其中，1、路面层，2、自然降雨，3、路堤承重结构层，4、内土工布薄层，5、多孔土工排水板，6、外土工布薄层，7、骨料防水层，8、路堤边坡植被层，9、边沟，10、地基表面，11、地基土层，12、雨水在复合路堤防水结构层里沿横向流动的方向，13、刚性聚乙烯网格，14、刚性聚乙烯条带，15、夹板，16、板芯，17、高强土工编织袋。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。毛细屏障效应作为非饱和土力学领域研究的重要原理之一，是实现本专利技术技术的核心原理。在非饱和状态下，不同粒径级配土体骨料间的土-水特征存在差异性，导致水流在其中的运移规律不同。因此，在不同粒径级配土体骨料层间的交界面处会存在毛细屏障效应，可有效阻止水流进一步入渗。基于非饱和土力学原理，本专利技术解决的关键技术难题是寻找到复合要求的防水层材料，使得毛细屏障效应最大化发挥，并优化路堤结构的设计方案，提高路基长期防渗排水效果。本专利技术的一种具有防渗排水功能的复合路堤，基于非饱和土力学原理的复合路堤防渗排水技术，该复合路堤防水结构层的排防水功能可使其内部路堤填料长期处于非饱和状态，以防止雨水渗入导致相关道路病害发生，维持路基的长期耐久性和稳定性。路堤边坡采用高强土工编织袋快速堆叠铺筑形成美观的植被层，有利于增加绿化面积并改善环境，实现人与自然和谐共生。结构上包括截面为梯形的路堤承重结构层3，路堤承重结构层3的上底覆盖有路面层1，路堤承重结构层3的腰覆盖有路堤边坡植被层8，其特征在于：所述路堤承本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有防渗排水功能的复合路堤，包括截面为梯形的路堤承重结构层(3)，路堤承重结构层(3)的上底覆盖有路面层(1)，路堤承重结构层(3)的腰覆盖有路堤边坡植被层(8)，其特征在于：所述路堤承重结构层(3)内设有复合路堤防水结构，复合路堤防水结构包括置于路堤承重结构层(3)上底下方的倾斜段，以及位于路堤边坡植被层(8)与路堤承重结构层(3)腰部之间的斜面段，倾斜段与斜面段相互连接；所述复合路堤防水结构从外至内依次为骨料防水层(7)、外土工布薄层(6)、多孔土工排水板(5)、内土工布薄层(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有防渗排水功能的复合路堤，包括截面为梯形的路堤承重结构层(3)，路堤承重结构层(3)的上底覆盖有路面层(1)，路堤承重结构层(3)的腰覆盖有路堤边坡植被层(8)，其特征在于：所述路堤承重结构层(3)内设有复合路堤防水结构，复合路堤防水结构包括置于路堤承重结构层(3)上底下方的倾斜段，以及位于路堤边坡植被层(8)与路堤承重结构层(3)腰部之间的斜面段，倾斜段与斜面段相互连接；所述复合路堤防水结构从外至内依次为骨料防水层(7)、外土工布薄层(6)、多孔土工排水板(5)、内土工布薄层(4)。


2.根据权利要求1所述的一种具有防渗排水功能的复合路堤，其特征在于：所述多孔土工排水板(5)水平和竖直方向的最大抗拉强度分别大于10kPa和20kPa，多孔土工排水板(5)包括中间的板芯(16),以及板芯(16)两侧的夹板(15)，所述板芯(16)的孔隙率至少为95％，板芯(16)的孔径大于夹板(15)的孔径。


3.根据权利要求1所述的一种具有防渗排水功能的复合路堤，其特征在于：所述骨料防水层(7)包...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄妍，冯东，翟钱，韩非，杜佃春，赵益东，崔晓艳，黄杰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32