專利名稱：一種路基深滲溝的變截面結構及其施工方法
技術領域：
本發明涉及一種公路路基防排水結構物的結構及其施工方法，特別是涉及一種路基深滲溝的變截面結構及其分段快速施工方法。
背景技術：
路基滲溝是一種設置在路基邊溝下(或邊溝旁)的滲溝，常用于截排路塹邊坡坡腳的層間水，滲溝底部需埋設在最下面的不透水層上。對于松散堆積體覆蓋及邊坡滑坍體分布部位，不透水層的下伏深度往往較大，因此，常常需設置深度在5m-8m的深滲溝。在對深滲溝進行開挖施工時，須自上而下隨挖隨加框架式支撐，并在施工回填時自下而上逐步拆除支撐。按常規滲溝結構對于松散堆積體覆蓋及邊坡滑坍體的施工時，除框架式支撐施工導致施工成本高、施工進度慢外，開挖深度大于3m時，開挖擾動會造成富水松散巖土體發生隨挖隨坍的流動性坍塌破壞，這不但使得滲溝無法開挖成型，還帶來了嚴重的施工安全問題。發明內容
本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種施工方法簡便、快速、經濟安全的路基深滲溝的變截面結構。
本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種施工方法簡便、快速、經濟安全的路基深滲溝的變截面結構的施工方法。
為了解決上述技術問題，本發明提供的路基深滲溝的變截面結構，由下部小截面開挖區和設在下部小截面開挖區上方的上部大截面開挖區兩部分組成，所述的上部大截面開挖區由第一開挖層和處于所述的第一開挖層上方的碾壓初平層組成，所述的第一開挖層和碾壓初平層均由分布于邊部的回填片石和中部的回填碎石土組成；所述的第一開挖層單層開挖深度不大于2m，所述的第一開挖層的寬度不小于挖掘機機身寬度加I. 8 2. 2m，所述的第一開挖層的邊部的所述的回填片石的單邊寬度不小于Im ;所述下部小截面開挖區為第三開挖層，所述第三開挖層通過開挖滲溝、在滲溝底層及臨近路面范圍一側鋪設有防滲土工布、在滲溝底層臨近路基邊坡一側設有單層土工布、滲溝底層放入有軟式透水管后充填回填碎石并壓實而成，所述的第三開挖層的寬度不小于挖掘機機斗寬度、開挖深度不大于3m且處于所述的上部大截面開挖區的中部。
所述的第一開挖層與所述的下部小截面開挖區之間設置有第二開挖層，所述的第二開挖層由分布于滲溝邊部的回填片石和中部的回填碎石土組成，所述的第二開挖層的開挖面上加鋪有所述的防滲土工布；所述的第二開挖層的單層開挖深度不大于2m，所述第二開挖層寬度不小于挖掘機機身寬度加0. 8 I. 2m，所述的第二開挖層的邊部的所述的回填片石的單邊寬度不小于0. 5m。
為了解決上述第二個技術問題，本發明提供的路基深滲溝的變截面結構的施工方法，流程如下(a)選取第一段長度IOm 20m的路基深滲溝施工段，用挖掘機碾壓所述的深滲溝施工段路基邊坡表層寬度不小于6. 5m的富水松散巖土體2 3遍后，清平形成所述的碾壓初平層；(b)用挖掘機在所述的碾壓初平層上的兩側各I. 8 2. 2m寬的范圍碾壓 4 6遍后，在所述的碾壓初平層中寬度不小于5. 5m的中部范圍兩側開挖兩個寬度不小于 1.0m、深度不大于2. Om的溝，并在靠路面的溝的靠路面一側放入防滲土工布，然后隨挖隨填所述的回填片石，同時用機斗搗實；(c)用挖掘機在所述的碾壓初平層上的所述回填片石的頂面碾壓4 6遍后，將所述的碾壓初平層中寬度不小于4. 5m的中部范圍、深度不大于2. Om范圍的土體挖除，便形成了所述的第一開挖層，用機斗搗實兩壁的回填片石即為所述的第一回填層，因其為具有一定密實度的回填片石對第一開挖層滲溝的溝壁具有臨時的支護作用，因而提高了開挖施工過程的安全性；(d)用挖掘機在所述第一開挖層底面上的兩側各0. 8 I. 2m寬的范圍碾壓4 6遍后，在所述的第一開挖層底面兩側開挖兩個寬度不小于I. 0m、深度不大于2. Om的溝，并在靠路面的溝的頂面及靠路面一側溝壁放入防滲土工布，然后隨挖隨填所述的回填片石，同時用機斗搗實；(e)用挖掘機在所述的第一開挖層的回填片石的頂面碾壓4 6遍后，將所述第一開挖層底面不小于3. 5m的中部、深度不大于2. Om范圍的土體挖除，便形成了所述第二開挖層，用機斗搗實兩壁的回填層的回填片石即為所述第二回填層，第二回填層為具有一定密實度的回填片石，因而為第二開挖層滲溝的溝壁提供了臨時的支護作用，因而提高了開挖施工過程的安全性；(f)用挖掘機在所述第二開挖層的底面碾壓4 6遍后，按3 5m為一段，將所述第二開挖層中部不小于I. lm、 深度不大于3. Om范圍的土體挖除，即刻在溝底層及兩側分別鋪設防滲土工布、單層土工布和放入軟式透水管，充填回填碎石并用機斗搗實，注意所述的單層土工布與防滲土工布交接部位應保持在含水層和隔水層界面的上下0. 08 0. 12m范圍并應盡量做到即挖即填，重復本部施工直至完成步驟(a)所選取的滲溝長度；(g)在第二開挖層的底部，按0.4 0. 6m 為一虛鋪層攤鋪回填碎石土，按不低于88%的壓實度進行碾壓，直至第二開挖層的頂部； (h)在第一開挖層的底部，按0. 4 0. 6m為一虛鋪層攤鋪回填碎石土，按不低于85%的壓實度進行碾壓，直至邊坡表面；(i)重復(a) (g)進行第2段至最后一段的滲溝施工。
采用上述技術方案的路基深滲溝的變截面結構及其施工方法，采用變截面滲溝結構來實現深滲溝的挖掘機作業，通過預壓、填石反挖和分期分段的施工方法實現對富水松散巖土體滲溝的快速施工，以避免開挖擾動會造成含水的松散巖土體的局部流泥或流土型坍塌破壞及其嚴重的施工安全問題。
本發明的優點和積極效果如下
按常規滲溝結構對于松散堆積體覆蓋及邊坡滑坍體的施工時，除框架式支撐施工導致施工成本高、施工進度慢外，開挖深度大于3m時，開挖擾動會造成富水松散巖土體發生隨挖隨坍的流動性坍塌破壞，這不但使得滲溝無法開挖成型，還帶來了嚴重的施工安全問題。本發明通過變截面結構，實現了全過程的機械化作業，結合預壓、填石反挖和分期分段的施工方法，實現了深部滲溝的即挖即填的快速施工，通過應用預壓和回填壓實片石層提高滲溝溝壁的穩定性，結合分期分段的快速施工大大縮短深部滲溝壁的施工自穩時間， 可大大減少了松散巖土體滲溝施工時發生局部流泥或流土型坍塌破壞現象，因此，能大大提高施工工效和施工安全性，有效地降低或消除富水松散巖土體路基邊坡深滲溝施工時發生隨挖隨坍的流動性破壞現象，是一種尤其適于富水松散巖土體路基邊坡深滲溝的結構和施工方法。
綜上所述，本發明提供的路基深滲溝的變截面結構及其施工方法解決了富水松散堆積體覆蓋及滑坍部位的路基深滲溝隨挖隨坍的施工困難和施工安全問題，按本發明進行路基深滲溝的施工，具有施工方法簡便、快速、經濟安全的特征，尤其適用于富水松散堆積體覆蓋及滑坍部位路塹邊坡深滲溝的快速施工。
圖I是本發明的變截面滲溝斷面示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
參見圖1，路基深滲溝的變截面結構由下部小截面開挖區2和設在下部小截面開挖區2上方的上部大截面開挖區I兩部分組成，上部大截面開挖區I由第一開挖層6、第二開挖層7和碾壓初平層5組成，碾壓初平層5處于第一開挖層6的上方，第一開挖層6處于第二開挖層7上方，第一開挖層6、第二開挖層7和碾壓初平層5均由分布于邊部的回填片石9和中部的回填碎石土 4組成；第一開挖層6單層開挖深度不大于2m，第一開挖層6的寬度不小于挖掘機機身寬度加I. 8 2. 2m，第一開挖層6的邊部的回填片石9的單邊寬度不小于lm，第二開挖層7的開挖面上加鋪有防滲土工布12，第二開挖層7的單層開挖深度不大于2m，第二開挖層7寬度不小于挖掘機機身寬度加0. 8 I. 2m，第二開挖層7的邊部的回填片石9的單邊寬度不小于0. 5m ;下部小截面開挖區2為第三開挖層8，第三開挖層8 通過開挖滲溝、在滲溝底層及臨近路面范圍16 —側鋪設有防滲土工布12、在滲溝底層臨近路基邊坡19 一側設有單層土工布20、滲溝底層放入有軟式透水管13后充填回填碎石14并壓實而成，第三開挖層8的寬度不小于挖掘機機斗寬度、開挖深度不大于3m且處于上部大截面開挖區I的中部。路基邊坡19、碾壓初平層5、第一開挖層6、第二開挖層7和單層土工布20區域為含水層17，設有防滲土工布12區域為隔水層18，碾壓初平層5上部為上部大截面開挖區寬度3，碾壓初平層5形成有路基邊溝范圍15。
參見圖I，路基深滲溝的變截面結構的施工方法，流程如下(a)選取第一段長度 IOm 20m的路基深滲溝施工段，用挖掘機碾壓深滲溝施工段路基邊坡表層寬度不小于 6. 5m的富水松散巖土體2 3遍后，清平形成碾壓初平層5 ； (b)用挖掘機在碾壓初平層5 上的兩側各I. 8 2. 2m寬的范圍碾壓4 6遍后，在碾壓初平層5中寬度不小于5. 5m的中部范圍兩側開挖兩個寬度不小于1.0m、深度不大于2. Om的溝，并在靠路面范圍16的溝的靠路面一側放入防滲土工布，然后隨挖隨填回填片石9，同時用機斗搗實；(c)用挖掘機在碾壓初平層5上的回填片石9的頂面碾壓4 6遍后，將碾壓初平層5中寬度不小于4. 5m的中部范圍、深度不大于2. Om范圍的土體挖除，便形成了第一開挖層6，用機斗搗實兩壁的回填片石9即為第一回填層10，因其為具有一定密實度的回填片石對第一開挖層6滲溝的溝壁具有臨時的支護作用，因而提高了開挖施工過程的安全性；(d)用挖掘機在第一開挖層6 底面上的兩側各0. 8 I. 2m寬的范圍碾壓4 6遍后，在第一開挖層6底面兩側開挖兩個寬度不小于I. 0m、深度不大于2. Om的溝，并在靠路面范圍16的溝的頂面及靠路面一側溝壁放入防滲土工布，然后隨挖隨填回填片石9，同時用機斗搗實；(e)用挖掘機在第一開挖層6的回填片石9的頂面碾壓4 6遍后，將第一開挖層6底面不小于3. 5m的中部、深度不大于2. Om范圍的土體挖除，便形成了第二開挖層7，用機斗搗實兩壁的回填層的回填片石9即為第二回填層11，第二回填層11為具有一定密實度的回填片石，因而為第二開挖層 7滲溝的溝壁提供了臨時的支護作用，因而提高了開挖施工過程的安全性；(f)用挖掘機在第二開挖層7的底面碾壓4 6遍后，按3 5m為一段，將第二開挖層7中部不小于I. lm、 深度不大于3. Om范圍的土體挖除，即刻在溝底層及兩側分別鋪設防滲土工布12、單層土工布8和放入軟式透水管13，充填回填碎石14并用機斗搗實，注意單層土工布8與防滲土工布12交接部位應保持在含水層17和隔水層18界面的上下0. 08 0. 12m范圍并應盡量做到即挖即填，重復本部施工直至完成步驟(a)所選取的滲溝長度；(g)在第二開挖層7的底部，按0. 4 0. 6m為一虛鋪層攤鋪回填碎石土 4，按不低于88%的壓實度進行碾壓，直至第二開挖層7的頂部；(h)在第一開挖層6的底部，按0. 4 0. 6m為一虛鋪層攤鋪回填碎石土 4，按不低于85%的壓實度進行碾壓，直至邊坡表面；(i)重復(a) (g)進行第2段至最后一段的滲溝施工。
權利要求
1.一種路基深滲溝的變截面結構，其特征是由下部小截面開挖區(2)和設在下部小截面開挖區(2)上方的上部大截面開挖區(I)兩部分組成，所述的上部大截面開挖區(I) 由第一開挖層(6)和處于所述的第一開挖層(6)上方的碾壓初平層(5)組成，所述的第一開挖層(6)和碾壓初平層(5)均由分布于邊部的回填片石(9)和中部的回填碎石土(4)組成；所述的第一開挖層(6)單層開挖深度不大于2m，所述的第一開挖層(6)的寬度不小于挖掘機機身寬度加I. 8 2. 2m，所述的第一開挖層(6)的邊部的所述的回填片石(9)的單邊寬度不小于Im ;所述的下部小截面開挖區(2)為第三開挖層(8)，所述的第三開挖層(8) 通過開挖滲溝、在滲溝底層及臨近路面范圍(16) —側鋪設有防滲土工布(12)、在滲溝底層臨近路基邊坡(19) 一側設有單層土工布(20)、滲溝底層放入有軟式透水管(13)后充填回填碎石(14)并壓實而成，所述的第三開挖層(8)的寬度不小于挖掘機機斗寬度、開挖深度不大于3m且處于所述的上部大截面開挖區(I)的中部。
2.根據權利要求I所述的路基深滲溝的變截面結構，其特征是所述的第一開挖層(6) 與所述的下部小截面開挖區(2)之間設置有第二開挖層(7)，所述的第二開挖層(7)由分布于滲溝邊部的回填片石(9)和中部的回填碎石土組成，所述的第二開挖層(7)的開挖面上加鋪有所述的防滲土工布(12);所述的第二開挖層(7)的單層開挖深度不大于2m，所述第二開挖層(7)寬度不小于挖掘機機身寬度加0.8 I. 2m，所述的第二開挖層(7)的邊部的所述的回填片石(9)的單邊寬度不小于0.5m。3.一種路基深滲溝的變截面結構的施工方法，其特征是流程如下(a)選取第一段長度IOm 20m的路基深滲溝施工段，用挖掘機碾壓所述的深滲溝施工段路基邊坡表層寬度不小于6. 5m的富水松散巖土體2 3遍后，清平形成所述的碾壓初平層(5) ； (b)用挖掘機在所述的碾壓初平層(5)上的兩側各I. 8 2. 2m寬的范圍碾壓4 6遍后，在所述的碾壓初平層(5)中寬度不小于5. 5m的中部范圍兩側開挖兩個寬度不小于I. 0m、深度不大于2. Om的溝，并在靠路面的溝的靠路面一側放入防滲土工布，然后隨挖隨填所述的回填片石(9)，同時用機斗搗實；(c)用挖掘機在所述的碾壓初平層(5)上的所述回填片石(9)的頂面碾壓4 6遍后，將所述的碾壓初平層(5)中寬度不小于4. 5m的中部范圍、深度不大于2. Om范圍的土體挖除，便形成了所述的第一開挖層(6)，用機斗搗實兩壁的回填片石(9) 即為所述的第一回填層(10) ；(d)用挖掘機在所述第一開挖層(6)底面上的兩側各0.8 I. 2m寬的范圍碾壓4 6遍后，在所述的第一開挖層(6)底面兩側開挖兩個寬度不小于I.0m、深度不大于2. Om的溝，并在靠路面的溝的頂面及靠路面一側溝壁放入防滲土工布， 然后隨挖隨填所述的回填片石(9)，同時用機斗搗實；(e)用挖掘機在所述的第一開挖層(6)的回填片石(9)的頂面碾壓4 6遍后，將所述第一開挖層(6)底面不小于3. 5m的中部、深度不大于2. Om范圍的土體挖除，便形成了所述第二開挖層(7)，用機斗搗實兩壁的回填層的回填片石(9)即為所述第二回填層(11) ；(f)用挖掘機在所述第二開挖層(7)的底面碾壓4 6遍后，按3 5m為一段，將所述第二開挖層(7)中部不小于I. lm、深度不大于
3.Om范圍的土體挖除，即刻在溝底層及兩側分別鋪設防滲土工布(12)、單層土工布(8)和放入軟式透水管(13)，充填回填碎石(14)并用機斗搗實，所述的單層土工布(8)與防滲土工布(12)交接部位保持在含水層(17)和隔水層(18)界面的上下0. 08 0. 12m范圍并做到即挖即填，重復本部施工直至完成步驟(a)所選取的滲溝長度；(g)在第二開挖層(7)的底部，按0. 4 0. 6m為一虛鋪層攤鋪回填碎石土(4)，按不低于88%的壓實度進行碾壓，直至第二開挖層(7)的頂部；(h)在第一開挖層(6)的底部，按0. 4 0. 6m為一虛鋪層攤鋪回填碎石土(4)，按不低于85%的壓實度進行碾壓，直至邊坡表面；(i)重復(a) (g)進行第2段至最后一段的滲溝施工。
全文摘要
本發明公開了一種路基深滲溝的變截面結構及其施工方法，其由下部小截面開挖區(2)和設在下部小截面開挖區(2)上方的上部大截面開挖區(1)兩部分組成，采用變截面滲溝結構來實現深滲溝的挖掘機作業，通過預壓、填石反挖和分期分段的施工方法實現對富水松散巖土體滲溝的快速施工，以避免開挖擾動會造成含水的松散巖土體的局部流泥或流土型坍塌破壞及其嚴重的施工安全問題。
文檔編號E01F5/00GK102535289SQ201210004238
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者鄭健龍 申請人:長沙理工大學