[發明專利]一種富水地層路基防凍脹結構

有效

• 申請號: 202011210127.8
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112376342B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 李旭;李曉康;柴玉卿;杜戰軍;劉雪;王衛中;王盟;張寧
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: E01C3/06
• 分類號: E01C3/06;E01C11/22
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 麻吉鳳

本發明實施例提供了一種富水地層路基防凍脹結構，包括：憎水性防水層、土工排水層和排水溝；憎水性防水層在路基以下地基土范圍內呈U形槽狀結構；土工排水層鋪設在路基下部，沿路基縱向均布鋪設；排水溝設在地基土上方，用于排出路基本體內多余水分；其中，憎水性防水層的厚度根據當地地下水水位和承壓情況進行設計，憎水性防水層在寬度方向上可容納路基及位于路基兩側的排水溝，在豎直方向上延伸至設計高度。本發明實施例提供了一種富水地層路基防凍脹結構，可阻隔路基凍脹過程中的地下水補給通道，快速排出路基水分，且結構簡單、施工方便、選材環保。

技術領域

本發明涉及凍土地區路基工程技術領域，尤其涉及一種富水地層路基防凍脹結構。

背景技術

寒區路基凍脹變形是指路基土體中的液態水在負溫作用下相變成冰，導致路基體積膨脹的現象。路基凍脹變形會危害上層線路的穩定性和平順性，是寒區路基工程的主要難題。在冬季，路基填土中原有的液態水相變成冰，同時，其下部未凍區的水分則在毛細作用和水汽遷移作用下向凍結區域遷移，為路基凍脹提供水分補給。因此，控制路基凍脹的關鍵是控制路基內的水分含量。

現有研究表明，路基凍脹變形的主要貢獻不是路基本身的水分，而是其下部地基土的水分補給。在富水地層，土壤水分含量高，地下水位埋深較淺，縮短了毛細作用和水汽遷移路徑，為路基凍脹的發展提供充足的水分補給，加劇了路基的凍脹變形問題。因此，阻隔寒區富水地層地下水向路基的遷移路徑、控制路基土體含水量，對于控制路基凍脹量、保證線路安全性和平順性具有重要意義。

現有文獻中，少許專利提出了寒區路基水分控制結構或方法，如：在路基內部鋪設隔水層、排水層，在路基兩側修筑排水溝、排水管等。此外，也有一些文獻提出了抑制路基下部地下水向上遷移的方法，如路基下部注漿、提高路基填筑高度等。

上述現有技術中的具有以下缺點：

(1)這些寒區路基水分控制技術大多是路基內部防排水措施，并未從源頭限制地基地下水向路基遷移，因此，在富水地層，這些措施的水分控制效果有限；

(2)傳統的路基隔水層只能起到一定的水分隔離效果，無法主動排出路基內水分，依然會有地下水通過水汽遷移等方式通過隔離層到達路基上部，引發凍脹；

(3)傳統的路基隔水層難以應對地下水位上升的情況。當地下水位因降雨、滲流等作用上升時，對上部路基的水分補給將得到增強，原先有效的隔水層可能無法繼續控制路基水分含量；

(4)傳統的注漿法需要向路基下部灌注漿液，成本高昂、施工復雜且對環境擾動大。

綜上，現有的路基水分控制技術難以在富水地層的高地下水位和較快的水分遷移速率條件下，控制路基水分，并不能有效防止該地區的路基凍脹變形病害，且難以應對地下水位上升情況。寒區富水地層公路路基、鐵路路基、淺基礎等工程構筑物的安全運營仍然受到威脅。

發明內容

本發明的實施例提供了一種富水地層路基防凍脹結構，以克服現有技術的缺陷。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種富水地層路基防凍脹結構，包括：憎水性防水層、土工排水層和排水溝，所述憎水性防水層的工作模式不受憎水性防水層外地下水位升降的影響；

所述憎水性防水層在路基以下地基土范圍內呈U形槽狀結構，將地基土分隔為兩個區域：U型槽外部的滲流區和U型槽內部的非滲流區；

所述土工排水層鋪設在路基下部，沿路基縱向均布鋪設，沿路基橫向分為2個部分：土工排水層吸水段和土工排水層蒸發段，所述土工排水層吸水段位于路基本體內部，用于吸收路基內部水分，所述土工排水層蒸發段位于路基兩側邊坡，用于蒸發土工排水層內水分，所述土工排水層吸水段和土工排水層蒸發段彼此聯通，路基內部水分經土工排水層吸水段吸收，流入土工排水層蒸發段，相變為氣態水進入大氣；