一種可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)及施工方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于土木工程地基處理領(lǐng)域，涉及一種可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)及施工方法，其中，該路基結(jié)構(gòu)包括土工格柵、電熱絲、外部電源、土壤濕度計以及濕度傳感器；土工格柵是筒狀結(jié)構(gòu)；電熱絲置于土工格柵內(nèi)部；電熱絲以及土壤濕度計分別與濕度傳感器相連；濕度傳感器上設(shè)置有能夠反映土壤濕度值的顯示表盤；濕度傳感器接入外部電源。本發(fā)明提供了一種可有效提高路基強度和承載力以及有力保障了公路行車安全的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)及施工方法。
【專利說明】
一種可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)及施工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于土木工程地基處理領(lǐng)域，涉及一種路基結(jié)構(gòu)及基于該路基結(jié)構(gòu)的施工方法，尤其涉及一種可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)及施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來公路交通運輸業(yè)迅猛發(fā)展，尤其是在中西部地區(qū)，新建了大量的黃土公路，極大地帶動了地方經(jīng)濟發(fā)展。然而由于新建路基黃土顯著的結(jié)構(gòu)性和強烈的水敏性，使得在修建過程中及修筑結(jié)束后出現(xiàn)很多問題，如路基固結(jié)沉降、次固結(jié)沉降、不均勻沉降、路基開裂(橫向裂縫和縱向裂縫)等，嚴重制約了道路行車的安全性和舒適性。
[0003]目前處理新建路基固結(jié)沉降的技術(shù)主要有粧基加固、換填、注漿等，其中粧基加固技術(shù)主要適用于處置路基含水率整體偏大、路基病害區(qū)域范圍較大、路面交通量較少的公路;換填技術(shù)主要適用于處置路基局部整體被水浸泡、含水率接近飽和、無法滿足路基承載力要求的公路;注漿技術(shù)主要適用于處置路基局部小范圍出現(xiàn)土體松動、空洞、不密實等病害的公路。上述路基加固技術(shù)加固效果良好，使用較廣泛。然而不難發(fā)現(xiàn)，上述技術(shù)均是在路基出現(xiàn)病害后進行處置，對原有路基和路面正常交通都造成了較大影響，而且隨著時間的推移處理過的區(qū)域和未處理的區(qū)域連接處有可能發(fā)生次生災(zāi)害，造成各大的經(jīng)濟損失。
[0004]因此，探求一種能夠在建設(shè)過程中就解決新建路基常見病害的技術(shù)尤為必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決【背景技術(shù)】中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可有效提高路基強度和承載力以及有力保障了公路行車安全的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)及施工方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)，包括土工格柵，其特征在于:所述可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)還包括電熱絲、外部電源、土壤濕度計以及濕度傳感器;所述土工格柵是筒狀結(jié)構(gòu);所述電熱絲置于土工格柵內(nèi)部;所述電熱絲以及土壤濕度計分別與濕度傳感器相連;所述濕度傳感器上設(shè)置有能夠反映土壤濕度值的顯示表盤;所述濕度傳感器接入外部電源。
[0008]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的電熱絲采用環(huán)形布設(shè)、橫向布設(shè)和/或縱向布設(shè)的方式置于土工格柵內(nèi)部。
[0009]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的電熱絲的外部包裹有導熱層。
[0010]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的土工格柵是一層或多層。
[0011]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的土工格柵是多層時，相鄰兩層之間的間距不大于2m。
[0012]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的土工格柵的內(nèi)徑是2_3cm。
[0013]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的土壤濕度計通過濕度計導出線接入濕度傳感器;所述電熱絲通過電熱絲導出線接入濕度傳感器。
[0014]作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的外部電源是蓄電池。
[0015]—種基于如上所述的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
[0016]I)對新建路基場地進行整平處理，每層路基中的填料是35?40cm，壓密后厚度為25cm±3cm；
[0017]2)在每層路基中鉆芯取樣，進行土體的物理力學試驗，測試不同含水率下土體的物理力學指標，確定能夠滿足特重交通作用和路基土體自重應(yīng)力作用下的土體含水率值，即路基土體濕度下限和上限；
[0018]3)在路基逐層填筑時根據(jù)路基均勻性確定土工格柵和土壤濕度計的埋設(shè)層數(shù)，其中土壤濕度計在埋設(shè)時濕度計導出線通過在該層路基表面挖刻溝槽引出至路基坡腳處，土工格柵鋪筑完成后用不同粒徑的細小碎石薄薄填筑一層，以剛覆蓋格柵為標準，且土工格柵中電熱絲的電熱絲導出線與土壤濕度計的濕度計導出線放置在同一側(cè)坡腳處；
[0019]4)在放有電熱絲導出線以及濕度計導出線的坡腳處建立基站，安裝濕度傳感器以及外部電源，將電熱絲導出線和濕度計導出線接入濕度傳感器;濕度傳感器接入外部電源；
[0020]5)重復步驟3)以及步驟4)將土工格柵和土壤濕度計埋設(shè)在相應(yīng)層位，直至路基填筑完成;
[0021]6)設(shè)置路基土體濕度上下限，打開電熱絲的控制開關(guān)，給路基土體加熱，土體中的水分逐漸揮發(fā)，從碎石層緩慢排出，直至達到路基土體濕度下限，關(guān)閉電熱絲的控制開關(guān)，此時路基的強度已完全滿足運營路基強度要求。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0023]本發(fā)明提供了一種可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)及施工方法，其中該路基結(jié)構(gòu)包括土工格柵、電熱絲、外部電源、土壤濕度計以及濕度傳感器;土工格柵是筒狀結(jié)構(gòu)；電熱絲置于土工格柵內(nèi)部；電熱絲以及土壤濕度計分別與濕度傳感器相連;濕度傳感器上設(shè)置有能夠反映土壤濕度值的顯示表盤;濕度傳感器接入外部電源。本發(fā)明利用土工格柵和電熱絲的組合結(jié)構(gòu)，其承載力較單獨的土工格柵更大，組合使用后可有效提高了土體的承載力；同時，利用格柵中的電熱絲加熱土體，有效降低了土體含水率，使路基保持一種理想的干燥狀態(tài);再者，本發(fā)明鋪筑土工格柵時采用不同級配的碎石加鋪，可形成貫通通道，為土體中水蒸氣的排出提供了便利;另外，本發(fā)明推薦的太陽能板供熱技術(shù)，有效解決了路基病害長期處置野外能源供給的難題。本發(fā)明所提供的這種路基結(jié)構(gòu)充分借鑒了生活中的“鋪毯子技術(shù)”，具有節(jié)能環(huán)保、綠色低耗等優(yōu)點。該系統(tǒng)消除路基病害是以預(yù)防為主，在病害出現(xiàn)前就使得新建路基土體達到了一個高強度、高承載力的狀態(tài)，也有效排出了路基病害的罪魁禍首之一-水，從兩方面保證了路基能夠長期處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，延長了路基使用壽命，改善了公路的行車舒適性，提高了公路的行車安全性。本發(fā)明針對現(xiàn)有黃土路基鋪筑后固結(jié)時間長、固結(jié)沉降大等問題，通過“鋪毯子”原理在路基填筑過程中關(guān)鍵位置“蓋”層“越子”，以達到消除路基固結(jié)沉降、提高路基整體穩(wěn)定性的目的。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明所提供的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明所采用的格柵電熱絲第一種鋪設(shè)方案示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明所采用的格柵電熱絲第二種鋪設(shè)方案示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明所采用的格柵電熱絲第三種鋪設(shè)方案示意圖；
[0028]其中:
[0029]1-土工格柵;2-電熱絲；3-電熱絲插頭;4-外部電源；7-土壤濕度計；8_溝槽;9_濕度計導出線；10-電熱絲導出線；11-顯示表盤;12-警示燈；13-濕度值設(shè)置按鈕。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其施工方法做進一步的詳細說明:
[0031]參見圖1，本發(fā)明提供了一種可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)，包括土工格柵I，可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)還包括電熱絲2、外部電源4、土壤濕度計7以及濕度傳感器;土工格柵I是筒狀結(jié)構(gòu)；電熱絲2置于土工格柵I內(nèi)部；電熱絲2以及土壤濕度計7分別與濕度傳感器相連;濕度傳感器上設(shè)置有警示燈12、濕度值設(shè)置按鈕13、應(yīng)急檢修按鈕14以及能夠反映土壤濕度值的顯示表盤11、；濕度傳感器接入外部電源4。土壤濕度計7將土壤濕度值反映至濕度值顯示表盤11，有利于及時調(diào)整路基土壤濕度。
[0032]參見圖2、圖3以及圖4，電熱絲2采用環(huán)形布設(shè)、橫向布設(shè)和/或縱向布設(shè)的方式置于土工格柵I內(nèi)部，不同的布設(shè)形式其產(chǎn)生的熱能不同，具體可根據(jù)路基情況而定。
[0033]電熱絲2的外部包裹有導熱層，優(yōu)選是耐高溫、導熱性好的材料制成。
[0034]土工格柵I是一層或多層;土工格柵I是多層時，相鄰兩層之間的間距不大于2m。土工格柵I的內(nèi)徑是2-3cm0
[0035]土壤濕度計7通過濕度計導出線9接入濕度傳感器；電熱絲2通過電熱絲導出線10接入濕度傳感器。電熱絲插頭3直接接入外部電源4或者接入電熱絲導出線10。
[0036]外部電源4是蓄電池，可由太陽能板或基站電纜線供給。
[0037]—種基于如前所述的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)的施工方法，該方法包括以下步驟:
[0038]I)對新建路基場地進行整平處理，每層路基中的填料是35?40cm，優(yōu)選40cm，壓密后厚度為25cm±3cm;
[0039]2)在每層路基中鉆芯取樣，進行土體的物理力學試驗，測試不同含水率下土體的物理力學指標，確定能夠滿足特重交通作用和路基土體自重應(yīng)力作用下的土體含水率值，即路基土體濕度下限和上限；本實施例中確定能路基土體濕度下限和上限分別為4%和12% ；
[0040]3)在路基逐層填筑時根據(jù)路基均勻性確定土工格柵I和土壤濕度計7的埋設(shè)層數(shù)，其中土壤濕度計7在埋設(shè)時濕度計導出線9通過在該層路基表面挖刻溝槽8引出至路基坡腳處，土工格柵I鋪筑完成后用不同粒徑的細小碎石薄薄填筑一層，以剛覆蓋格柵為標準，且土工格柵I中電熱絲2的電熱絲導出線10與土壤濕度計7的濕度計導出線9放置在同一側(cè)坡腳處；
[0041 ] 4)在放有電熱絲導出線10以及濕度計導出線9的坡腳處建立基站，安裝濕度傳感器以及外部電源4，將電熱絲導出線10和濕度計導出線9接入濕度傳感器;濕度傳感器接入外部電源4;
[0042]5)重復步驟3)以及步驟4)將土工格柵I和土壤濕度計7埋設(shè)在相應(yīng)層位，直至路基填筑完成；
[0043]6)設(shè)置路基土體濕度上下限，打開電熱絲2的控制開關(guān)，給路基土體加熱，土體中的水分逐漸揮發(fā)，從碎石層緩慢排出，直至達到路基土體濕度下限，關(guān)閉電熱絲2的控制開關(guān)，此時路基的強度已完全滿足運營路基強度要求，基本消除了新建路基的固結(jié)沉降，解決了路基固結(jié)沉降危害大的問題。
【主權(quán)項】
1.一種可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)，包括土工格柵(I)，其特征在于:所述可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)還包括電熱絲(2)、外部電源(4)、土壤濕度計(7)以及濕度傳感器;所述土工格柵(I)是筒狀結(jié)構(gòu);所述電熱絲(2)置于土工格柵(I)內(nèi)部;所述電熱絲(2)以及土壤濕度計(7)分別與濕度傳感器相連;所述濕度傳感器上設(shè)置有能夠反映土壤濕度值的顯示表盤(11);所述濕度傳感器接入外部電源(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述電熱絲(2)采用環(huán)形布設(shè)、橫向布設(shè)和/或縱向布設(shè)的方式置于土工格柵(I)內(nèi)部。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述電熱絲(2)的外部包裹有導熱層。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述土工格柵(I)是一層或多層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述土工格柵(I)是多層時，相鄰兩層之間的間距不大于2m。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述土工格棚'(I)的內(nèi)徑是2_3cm07.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述土壤濕度計(7)通過濕度計導出線(9)接入濕度傳感器;所述電熱絲(2)通過電熱絲導出線(10)接入濕度傳感器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述外部電源(4)是蓄電池。9.一種基于如權(quán)利要求8所述的可消除新建路基固結(jié)沉降的路基結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 1)對新建路基場地進行整平處理，每層路基中的填料是35?40cm，壓密后厚度為25cm±3cm; 2)在每層路基中鉆芯取樣，進行土體的物理力學試驗，測試不同含水率下土體的物理力學指標，確定能夠滿足特重交通作用和路基土體自重應(yīng)力作用下的土體含水率值，即路基土體濕度下限和上限； 3)在路基逐層填筑時根據(jù)路基均勻性確定土工格柵(I)和土壤濕度計(7)的埋設(shè)層數(shù)，其中土壤濕度計(7)在埋設(shè)時濕度計導出線(9)通過在該層路基表面挖刻溝槽(8)引出至路基坡腳處，土工格柵(I)鋪筑完成后用不同粒徑的細小碎石薄薄填筑一層，以剛覆蓋格柵為標準，且土工格柵(I)中電熱絲(2)的電熱絲導出線(10)與土壤濕度計(7)的濕度計導出線(9 )放置在同一側(cè)坡腳處； 4)在放有電熱絲導出線(10)以及濕度計導出線(9)的坡腳處建立基站，安裝濕度傳感器以及外部電源(4)，將電熱絲導出線(10)和濕度計導出線(9)接入濕度傳感器;濕度傳感器接入外部電源(4); 5)重復步驟3)以及步驟4)將土工格柵(I)和土壤濕度計(7)埋設(shè)在相應(yīng)層位，直至路基填筑完成； 6)設(shè)置路基土體濕度上下限，打開電熱絲(2)的控制開關(guān)，給路基土體加熱，土體中的水分逐漸揮發(fā)，從碎石層緩慢排出，直至達到路基土體濕度下限，關(guān)閉電熱絲(2)的控制開關(guān)，此時路基的強度已完全滿足運營路基強度要求。
【文檔編號】E01C21/00GK105926395SQ201610461081
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】馬林, 張軍, 劉海, 趙建斌
【申請人】山西省交通科學研究院, 山西交科公路勘察設(shè)計院