本發(fā)明涉及凍土公路地基增強，尤其涉及一種凍土公路地基結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)：

1、土壤是由各種顆粒狀礦物質(zhì)、有機物質(zhì)、水分、空氣、微生物等組成。地球升溫、多年凍土區(qū)逐年退化的大環(huán)境下，在多年凍土地帶建設(shè)公路存在諸多難題。其中，由于外部的水侵入公路地基使得凍土退化加速、道路基礎(chǔ)穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致路面的不均勻沉降，嚴重地影響了凍土公路的路面質(zhì)量、服役壽命和車輛的行駛安全。

2、目前使用的凍土公路路基擋水的方法大多數(shù)都是在地面上擋水或排水，能夠?qū)Φ乇淼膹搅魉鸬揭欢ǖ淖钃踝饔茫热鐚＠鹀n215518599u提出了一種保護路基的公路攔水帶，使用固定在公路邊沿的縱長狀底板，沿底板的縱長方向在底板的一側(cè)構(gòu)造有擋水板，沿底板的縱長方向在底板的另一側(cè)構(gòu)造有突出底板上表面的凸臺，擋水板與凸臺之間形成有導(dǎo)流槽，能夠提高地面上攔水的效果。

3、現(xiàn)有技術(shù)中沒有從同時阻擋地表徑流水和土壤中的水流(地下徑流)進入多年凍土區(qū)公路地基方面考慮，目前尚無成熟的方法能夠有效減緩甚至避免凍土地區(qū)外部來水對公路路基的侵蝕和損害。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明實施例旨在提供一種凍土公路地基結(jié)構(gòu)及其施工方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中外部來水進入公路地基導(dǎo)致凍土退化和道路基礎(chǔ)穩(wěn)定性下降等問題。

2、本發(fā)明公開了一種凍土公路地基結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括鋼板樁擋墻5和地基主體結(jié)構(gòu)；地基主體結(jié)構(gòu)從上至下依次為路面8、路基6、夯實層7、永久凍土層10；

3、所述鋼板樁擋墻5沿徑流迎水方向豎直設(shè)置于路基6橫截面邊緣內(nèi)側(cè)，底部插入到永久凍土層10中，所述夯實層7邊緣與所述鋼板樁擋墻5背水一側(cè)相連接，夯實層7上表面與地表9平齊。

4、具體的，所述鋼板樁擋墻5頂部與地表9平齊或略高于地表9且低于路基6對應(yīng)位置高度；所述路基6兩側(cè)為坡面結(jié)構(gòu)。

5、具體的，所述路基6橫截面邊緣外側(cè)還設(shè)置有沿公路延伸方向的排水渠4。

6、具體的，所述鋼板樁擋墻5底部插入永久凍土層10?2～5m。

7、具體的，所述鋼板樁擋墻5由u型、z型、o型、i型冷彎鋼板樁或熱軋拉森鋼板樁中的一種或多種拼接而成；所述鋼板樁1拼接處設(shè)置有鎖口結(jié)構(gòu)；所述鋼板樁1厚度為3～16毫米、寬度為300～900毫米、長度為4～16米。

8、具體的，所述鋼板樁擋墻5的鋼板樁1拼接處的鎖口結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙處設(shè)置有防水填料2；所述鋼板樁1擋墻沿徑流迎水方向一側(cè)設(shè)置有防水布3。

9、本發(fā)明還公開了一種適用于所述地基結(jié)構(gòu)的施工方法，具體包括以下步驟：

10、s1勘探及設(shè)計：對道路兩側(cè)土壤含水量進行測量，并對地表9和地下徑流走向進行勘探，確定鋼板樁擋墻5的防護區(qū)域，并針對防護區(qū)域內(nèi)的徑流特點進行防水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計；

11、s2路表清理：清除路基6范圍內(nèi)的表土、草皮、所有垃圾、灌木、樹木、石頭、廢料及其他雜物；

12、s3鋼板樁打樁：準備合適規(guī)格的鋼板樁1，將鋼板樁1根據(jù)預(yù)先設(shè)計打入到預(yù)定位置并拼接成鋼板樁擋墻5；

13、s4防滲透處理和夯實：對鋼板樁擋墻5進行密封和防腐處理后，對地基進行夯實，獲得夯實層7；

14、s5路基回填和路面壓制：在夯實層7上進行路基6回填并進行路面8壓制，獲得具有擋水功能的凍土公路地基結(jié)構(gòu)。

15、具體的，步驟s1所述防水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計包括：

16、(1)當防護區(qū)域內(nèi)同時存在地表徑流和地下徑流時，在迎水面設(shè)置排水渠4，在公路合適位置設(shè)置過水涵洞，并結(jié)合鋼板樁擋墻5綜合實現(xiàn)基礎(chǔ)擋水防護體系；

17、(2)當防護區(qū)域內(nèi)僅存在地下徑流時，在徑流區(qū)域內(nèi)設(shè)置鋼板樁擋墻5并選取合適位置采用跨接、橋接或地下涵洞方式為地下徑流設(shè)置合適的通道。

18、具體的，步驟s4所述密封處理包括在所述鋼板樁1拼接處的空隙中采用防水填料2進行填充密封處理。

19、具體的，步驟s4中防腐處理包括：

20、當所述鋼板樁1材質(zhì)為鐵素體不銹鋼且凍土含有氯離子時，采用犧牲陽極的防腐措施；

21、當所述鋼板樁1材質(zhì)為低合金低溫耐蝕鋼或優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼時，采用表面涂鍍技術(shù)或者采用犧牲陽極的防腐措施。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實現(xiàn)如下有益效果之一：

23、1、本發(fā)明有效避免了地下徑流進入到公路地基中并引起的公路地基下部凍土退化現(xiàn)象，與現(xiàn)有技術(shù)只能阻擋地表來水具有本質(zhì)區(qū)別，有效減緩甚至避免了凍土公路地基不均勻沉降現(xiàn)象，有助于提高路面質(zhì)量和車輛行駛安全。

24、本發(fā)明通過沿公路方向、靠徑流來水一側(cè)(一般為更高海拔一側(cè)，比如山坡)迎水方向設(shè)置密封的鋼板樁擋墻，并將擋墻底端插入到永久凍土層下，鋼板樁擋墻和永久凍土層共同形成了一個半密閉的擋水空間，使得公路地基的主體結(jié)構(gòu)完全與外部來水(尤其是地下徑流)隔離開來，避免了外部來水由于滲透作用進入地基主體結(jié)構(gòu)并對夯實層和永久凍土層交界處的凍土產(chǎn)生擾動，減緩甚至避免了地基主體結(jié)構(gòu)底層的凍土層的退化，大幅提高了道路基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

25、值得說明的是，沿公路方向、靠徑流來水一側(cè)不一定單指公路的一側(cè)，比如當公路沿山谷延伸時，徑流來水方向可能同時存在于公路兩側(cè)，這時就需要在公路兩側(cè)均設(shè)置鋼板樁擋墻，以防止外部來水進入公路地基。

26、2、更優(yōu)的，在路基橫截面邊緣外側(cè)設(shè)置有沿公路延伸方向的排水渠，排水渠能夠更快地將地表徑流(地上來水)以及由于鋼板樁擋墻阻擋而向地表滿溢的地下徑流(地下來水)排走，將外部來水引離道路基礎(chǔ)范圍，以避免長時間浸泡對于路基產(chǎn)生損害；

27、更優(yōu)選的，

28、(1)當防護區(qū)域內(nèi)同時存在地表徑流和地下徑流時，在迎水面設(shè)置排水渠，在公路合適位置設(shè)置過水涵洞，并結(jié)合鋼板樁擋墻綜合實現(xiàn)基礎(chǔ)擋水防護體系；

29、(2)當防護區(qū)域內(nèi)僅存在地下徑流時，在徑流區(qū)域內(nèi)設(shè)置鋼板樁防護墻并選取合適位置采用跨接、橋接或地下涵洞方式為地下水徑流設(shè)置合適的通道。

30、過水涵洞、跨接、橋接或地下涵洞等結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠更好、更快地排走因公路本身以及鋼板樁擋墻而改變流向的外部來水，一方面可以更好地保護公路路基，另一方面也有助于降低公路建設(shè)對于生態(tài)環(huán)境的影響，以免由于公路阻隔導(dǎo)致部分區(qū)域因為來水被阻斷，進而導(dǎo)致植被枯萎、動物種群萎縮等負面環(huán)境影響。

31、3、本發(fā)明所提供的施工方法相對簡單，依托現(xiàn)有施工工藝及設(shè)備即可實現(xiàn)，目前已在青藏高原部分凍土區(qū)域進行了小范圍實地測試，所述施工方法切實可行且取得了較好的效果(參見實施例)，適于廣大凍土地區(qū)的道路施工和公路地基防水。

32、4、本發(fā)明對于鋼板樁擋墻(或鋼板樁)進行了防滲透和防腐處理，一方面有效提高了鋼板樁擋墻的防水性能和防腐蝕性能，另一方面使得鋼板樁擋墻的服役壽命顯著提高，值得注意的是，鋼板樁擋墻的服役壽命不宜無限制提高，即防腐蝕處理并不求追求過高的防腐性能，而是盡可能使得鋼板樁擋墻的服役壽命與道路服役壽命貼近。

33、更具體的，應(yīng)使得鋼板樁擋墻的服役壽命盡可能略長于道路服役壽命；一方面避免了性能溢出(主要指防腐性能)造成成本過高，使得在道路翻修時所述鋼板樁擋墻也達到退役時間，可以在道路翻修時同步更換；另一方面使得所述鋼板樁擋墻在服役期間減少維修和更換，在滿足防護性能要求的前提下，讓維護成本盡可能降低，甚至趨近于0。

34、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優(yōu)點可從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來實現(xiàn)和獲得。