專利名稱：多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于公路隧道與路基工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)及其施工方法。
背景技術(shù)：
全球多年凍土面積占陸地面積的25%，隨著凍土區(qū)工程建設(shè)的不斷展開，凍土與人類的經(jīng)濟(jì)活動愈加緊密，在凍土區(qū)修建的公路工程也愈來愈多。凍土區(qū)隧道洞口邊仰坡或路塹開挖后，邊仰坡暴露，改變凍土原有的水熱平衡，在夏(暖)季，會形成融化圈，凍土中融化的地下水會向臨空面匯集，導(dǎo)致邊仰坡熱融滑塌；地表水或熱融水匯聚到邊墻腳，會使邊仰坡坡腳軟化、失穩(wěn)。在春夏及秋冬冷熱交替季節(jié)，地下水會形成凍融圈，在凍脹作用影響下導(dǎo)致邊仰坡防護(hù)開裂，或形成涎溜冰。凍土區(qū)邊仰坡工程施工最重要的是保護(hù)凍土，力口強(qiáng)對地表水以及凍結(jié)上限內(nèi)融化水的處理，防止凍融現(xiàn)象的發(fā)生。以往在多年凍土地區(qū)，基本以填方路基為主，采用的截排水系統(tǒng)，一般有兩種，一種是設(shè)置擋水埝，在擋水埝下方埋設(shè)延伸至多年凍土上限以下的止水板，用于阻隔凍結(jié)層上水，并在埝外設(shè)置排水溝；第二種是設(shè)置保溫滲水暗溝，在暗溝上方設(shè)置排水溝。這兩種排水系統(tǒng)主要適用于填方路基排水，但對隧道(路塹)邊仰坡則存在以下問題:前者利用擋水埝處理地表水，而地下融水只是通過防水板進(jìn)行簡單的攔截，沒有給融水提供排水通道，地下水易在擋水埝下方積聚，在暖末寒初季節(jié)，容易發(fā)生凍脹致地表隆起，地下融水會滲流到邊仰坡面與擋護(hù)結(jié)構(gòu)之間，導(dǎo)致?lián)踝o(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)凍脹問題；后者考慮了地下融水的排放，但地表排水溝在經(jīng)過幾個凍融循環(huán)后，不管是預(yù)制水溝還是漿砌片石水溝均會出現(xiàn)不同程度的損壞，使地表排水系統(tǒng)失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種綜合考慮多年凍土區(qū)地表水和地下融水處理、結(jié)構(gòu)形式簡單、排水性能好的多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)及其施工方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)，其特征在于:
截排水系統(tǒng)設(shè)置有位于邊仰坡坡頂?shù)臏喜?，溝槽底部為保溫滲水暗溝，保溫滲水暗溝中回填有原基坑土；
原基坑土的上方及溝槽靠近邊仰坡的側(cè)壁鋪設(shè)隔水層；
溝槽剩余空間內(nèi)設(shè)置被無紡?fù)凉げ颊w包裹的級配碎石，級配碎石上方回填有粘性土。所述的隔水層自外向內(nèi)依次為防水板、保溫隔熱層和另一層防水板。所述的溝槽與邊仰坡之間的地表設(shè)置有由粘性土填筑的擋水埝，擋水埝表層粘性土下方鋪設(shè)有防水板。所述的保溫滲水暗溝的原基坑土中，設(shè)置有面向地下融水水流方向的防水板。所述的溝槽的槽寬為1.2m，深入多年凍土上限以下0.6m。
遠(yuǎn)離邊仰坡一側(cè)的溝槽側(cè)壁底部位于多年凍土上限以下的部分設(shè)置有隔水層，隔水層由自外向內(nèi)依次鋪設(shè)的防水板、保溫隔熱層和另一層防水板組成，隔水層延伸至多年凍土上限位置的土層中。所述的級配碎石中位于多年凍土上限的位置處設(shè)置有雙壁波紋管。所述的多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)的施工方法，其特征在于: 由以下步驟實現(xiàn):
步驟一:確定多年凍土上限的位置，開挖溝槽，溝槽寬1.2m,深入多年凍土上限以下0.6m ；
步驟二:在溝槽底部的保溫滲水暗溝中埋設(shè)防水板，防水板面向地下融水水流方向，防水板定位后及時用原基坑土回填，采用手扶式振動夯分層夯實；
步驟三:在保溫滲水暗溝的回填原基坑土上方及溝槽靠近邊仰坡的側(cè)壁鋪設(shè)隔水層，隔水層自外向內(nèi)依次為防水板、保溫隔熱層和另一層防水板；在遠(yuǎn)離邊仰坡一側(cè)的溝槽側(cè)壁底部位于多年凍土上限以下的部分也鋪設(shè)隔水層，隔水層由自外向內(nèi)依次為防水板、保溫隔熱層和另一層防水板，隔水層延伸至多年凍土上限位置的土層中；
步驟四:溝槽剩余空間內(nèi)設(shè)置被無紡?fù)凉げ颊w包裹的級配碎石，級配碎石中位于多年凍土上限的位置處設(shè)置有雙壁波紋管，級配碎石上方回填有粘性土，用手扶式振動夯分層夯實，回填至地表0.2cm時用原植被草皮進(jìn)行覆蓋；
步驟五:在溝槽與邊仰坡之間的地表采用黏性土填筑擋水埝，擋水埝表層粘性土下方鋪設(shè)有防水板，擋水埝表層用原草皮覆蓋。本發(fā)明首次將前截后擋排水機(jī)理應(yīng)用到凍土區(qū)隧道洞口段臨時邊仰坡及路塹邊坡排水中，前截即采用保溫滲水暗溝截排地下融水，后擋即采用擋水埝處理地表水，具有以下幾個優(yōu)點:
1.功能全面，徹底阻斷水源
本發(fā)明采用前截后擋機(jī)理，將擋水埝與保溫滲水暗溝相結(jié)合，全面處理地表水和地下融水，徹底阻斷了水源這一多年凍土區(qū)隧道(路塹)誘發(fā)邊仰坡產(chǎn)生病害的主要因素。2.結(jié)構(gòu)形式簡單可靠，排水性能好
本發(fā)明中的擋水埝與保溫滲水暗溝擋排結(jié)合，協(xié)同工作，各司其責(zé)，相輔相成。擋水埝下方的地下融水不再是簡單的阻擋，而是通過暗溝及時排走，降低暖末寒初之季土體凍脹程度，保障了擋水埝結(jié)構(gòu)的安全以及地下融水向邊仰坡面的滲流；保溫滲水暗溝采用級配碎石回填，在經(jīng)過長久的凍融循環(huán)后仍有很好的透水性、集水性、抗凍性，保溫水溝上部做好隔水層，地表水通過擋水埝截?fù)?，使地表水及時排放。3.長期服役性好，減少養(yǎng)護(hù)成本
本發(fā)明的排水系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易失效，具有很好的長期服役性，解決了多年凍土區(qū)排水系統(tǒng)屢清屢堵，屢修屢壞的情況，極大的降低養(yǎng)護(hù)難度，減少工程投入與維護(hù)成本，在多年凍土區(qū)隧道(路塹)邊仰坡排水中具有實用、耐久、少維護(hù)的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明的截排水系統(tǒng)斷面布置圖。圖中，1-溝槽，2-擋水:t念，3-粘性土，4-保溫滲水暗溝，5-防水板，6_保溫隔熱層，7-雙壁波紋管，8-級配碎石，9-無紡?fù)凉げ迹?0-暗溝開挖線，11-多年凍土上限，12-邊仰坡。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。本發(fā)明所述的隧道洞口段邊仰坡及路塹邊坡的截排水系統(tǒng)，設(shè)置有位于邊仰坡12坡頂?shù)臏喜?，溝槽I的槽寬為1.2m，深入多年凍土上限11以下0.6mO溝槽I底部為保溫滲水暗溝4，保溫滲水暗溝4中回填有原基坑土 ；原基坑土的上方及溝槽I靠近邊仰坡的側(cè)壁鋪設(shè)隔水層；溝槽I剩余空間內(nèi)設(shè)置被無紡?fù)凉げ?整體包裹的級配碎石8，級配碎石8中位于多年凍土上限11的位置處設(shè)置有雙壁波紋管7 ;級配碎石8上方回填有粘性土 3。隔水層自外向內(nèi)依次為防水板5、保溫隔熱層6和另一層防水板5。溝槽I與邊仰坡12之間的地表設(shè)置有由粘性土 3填筑的擋水埝2，擋水埝2表層粘性土下方鋪設(shè)有防水板5。保溫滲水暗溝4的原基坑土中，設(shè)置有面向地下融水水流方向的防水板5。遠(yuǎn)離邊仰坡12 —側(cè)的溝槽I側(cè)壁底部位于多年凍土上限11以下的部分設(shè)置有隔水層，隔水層由自外向內(nèi)依次鋪設(shè)的防水板5、保溫隔熱層6和另一層防水板5組成，隔水層延伸至多年凍土上限11位置的土層中。本發(fā)明所述的截排水系統(tǒng)，具有排水性能全面、結(jié)構(gòu)簡單不易失效、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點，是保持多年凍土區(qū)隧道(路塹)邊仰坡長期安全穩(wěn)定的重要保障措施，以下為本發(fā)明的施工方法:
1、施工前結(jié)合實際凍結(jié)層面情況(即含冰量及凍結(jié)程度)準(zhǔn)確地判斷多年凍土上限的位置，寧深勿淺，每年9月底至10月中旬是青藏高原凍土最大限度融化時間，此時凍土融化最深，多年凍土上限顯示清晰，而且地面沒有凍結(jié)，地表承載力較弱，探槽易開挖。2、溝槽開挖宜選在6至7月，此時，凍土初融，易挖不易垮，溝槽寬1.2m,深入多年凍土上限以下0.6m?？硬塾猛诰驒C(jī)倒退開挖，挖出的土堆至坑壁兩側(cè)，以備回填時用。3、在溝槽底部的保溫滲水暗溝中埋設(shè)防水板，防水板面向地下融水水流方向，阻隔凍結(jié)層上水的滲透流動。埋設(shè)的防水板要求伸展不卷曲，防水板定位后.及時用原基坑土回填坑槽。采用手扶式振動夯分層夯實，同時要盡量減小熱擾動，盡快恢復(fù)至原凍土環(huán)境。4、在原基坑土回填完成后，在保溫滲水暗溝的回填原基坑土上方及溝槽靠近邊仰坡的側(cè)壁鋪設(shè)隔水層，隔水層自外向內(nèi)依次為防水板、保溫隔熱層和另一層防水板；在遠(yuǎn)離邊仰坡一側(cè)的溝槽側(cè)壁底部位于多年凍土上限以下的部分也鋪設(shè)隔水層，隔水層由自外向內(nèi)依次為防水板、保溫隔熱層和另一層防水板，隔水層延伸至多年凍土上限位置的土層中，形成迎水面隔水層。5、溝槽內(nèi)填洗凈級配碎石，回填至多年凍土上限處，安裝Φ200πιπι雙壁波紋管，繼續(xù)回填至坡面下方0.6m處，用無紡?fù)凉げ紝⒓壟渌槭瘜诱w包裹，采用粘性土回填，用手扶式振動夯分層夯實，回填至地表0.2cm時用原植被草皮進(jìn)行覆蓋。6、在溝槽與邊仰坡之間的地表采用黏性土填筑擋水埝，當(dāng)粘土來源困難時可采用粗顆粒土填筑。擋水埝應(yīng)填筑密實，坡面平順，表層全部用原草皮覆蓋。同時對埝內(nèi)、埝外高低不平、排水不暢的地段按一定坡度順坡整平，使埝內(nèi)、埝外不積水，確保排水暢通。
7、開挖洞口段邊仰坡或路塹邊坡，施工季節(jié)應(yīng)避開雨季、暖季，根據(jù)需要設(shè)置遮陽棚，施工中將表層植被集中堆放，將坡面浮渣清除并將坡面清理干凈，及時擋護(hù)工程，恢復(fù)植被。本發(fā)明的內(nèi)容不限于實施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)，其特征在于: 截排水系統(tǒng)設(shè)置有位于邊仰坡(12)坡頂?shù)臏喜?1)，溝槽(I)底部為保溫滲水暗溝(4)，保溫滲水暗溝(4)中回填有原基坑土 ； 原基坑土的上方及溝槽(I)靠近邊仰坡的側(cè)壁鋪設(shè)隔水層； 溝槽(I)剩余空間內(nèi)設(shè)置被無紡?fù)凉げ?9)整體包裹的級配碎石(8)，級配碎石(8)上方回填有粘性土(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)，其特征在于: 所述的隔水層自外向內(nèi)依次為防水板(5)、保溫隔熱層(6)和另一層防水板(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)，其特征在于: 所述的溝槽(I)與邊仰坡(12)之間的地表設(shè)置有由粘性土(3)填筑的擋水埝(2)，擋水埝(2 )表層粘性土下方鋪設(shè)有防水板(5 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)，其特征在于: 所述的保溫滲水暗溝(4)的原基坑土中，設(shè)置有面向地下融水水流方向的防水板(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)，其特征在于: 所述的溝槽(I)的槽寬為1.2m，深入多年凍土上限(11)以下0.6m。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)，其特征在于: 遠(yuǎn)離邊仰坡(12)—側(cè)的溝槽(I)側(cè)壁底部位于多年凍土上限(11)以下的部分設(shè)置有隔水層，隔水層由自外向內(nèi)依次鋪設(shè)的防水板(5)、保溫隔熱層(6)和另一層防水板(5)組成，隔水層延伸至多年凍土上限(11)位置的土層中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)，其特征在于: 所述的級配碎石(8)中位于多年凍土上限(11)的位置處設(shè)置有雙壁波紋管(7)。
8.權(quán)利要求1所述的多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)的施工方法，其特征在于: 由以下步驟實現(xiàn): 步驟一:確定多年凍土上限的位置，開挖溝槽，溝槽寬1.2m，深入多年凍土上限以下.0.6m ； 步驟二:在溝槽底部的保溫滲水暗溝中埋設(shè)防水板，防水板面向地下融水水流方向，防水板定位后及時用原基坑土回填，采用手扶式振動夯分層夯實； 步驟三:在保溫滲水暗溝的回填原基坑土上方及溝槽靠近邊仰坡的側(cè)壁鋪設(shè)隔水層，隔水層自外向內(nèi)依次為防水板、保溫隔熱層和另一層防水板；在遠(yuǎn)離邊仰坡一側(cè)的溝槽側(cè)壁底部位于多年凍土上限以下的部分也鋪設(shè)隔水層，隔水層由自外向內(nèi)依次為防水板、保溫隔熱層和另一層防水板，隔水層延伸至多年凍土上限位置的土層中； 步驟四:溝槽剩余空間內(nèi)設(shè)置被無紡?fù)凉げ颊w包裹的級配碎石，級配碎石中位于多年凍土上限的位置處設(shè)置有雙壁波紋管，級配碎石上方回填有粘性土，用手扶式振動夯分層夯實，回填至地表0.2cm時用原植被草皮進(jìn)行覆蓋； 步驟五:在溝槽與邊仰坡之間的地表采用黏性土填筑擋水埝，擋水埝表層粘性土下方鋪設(shè)有防水板，擋水埝表層用原草皮覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多年凍土隧道邊仰坡及路塹邊坡截排水系統(tǒng)及其施工方法。凍土區(qū)邊仰坡工程施工最重要的是防止凍融現(xiàn)象的發(fā)生，利用擋水埝處理地表水，而地下融水是通過保溫盲溝排放，通過防水板進(jìn)行簡單的攔截，沒有給融水提供縱向排水通道。本發(fā)明設(shè)置有位于邊仰坡坡頂?shù)臏喜?，溝槽底部為保溫滲水暗溝，保溫滲水暗溝中回填有原基坑土；原基坑土的上方及溝槽靠近邊仰坡的側(cè)壁鋪設(shè)隔水層；溝槽剩余空間內(nèi)設(shè)置被無紡?fù)凉げ颊w包裹的級配碎石，級配碎石上方回填有粘性土。本發(fā)明將擋水埝與保溫滲水暗溝相結(jié)合，全面處理地表水和地下融水；結(jié)構(gòu)形式簡單可靠，排水性能好；長期服役性好，減少養(yǎng)護(hù)成本；具有實用、耐久、少維護(hù)的優(yōu)點。
文檔編號E02D17/20GK103147453SQ201310094170
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者韓常領(lǐng), 夏才初, 王掌軍, 納啟財, 陸蒙, 史彥文 申請人:中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司