专利名称：一种路基深渗沟的变截面结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种公路路基防排水结构物的结构及其施工方法，特别是涉及一种路基深渗沟的变截面结构及其分段快速施工方法。
背景技术：
路基渗沟是一种设置在路基边沟下(或边沟旁)的渗沟，常用于截排路堑边坡坡脚的层间水，渗沟底部需埋设在最下面的不透水层上。对于松散堆积体覆盖及边坡滑坍体分布部位，不透水层的下伏深度往往较大，因此，常常需设置深度在5m-8m的深渗沟。在对深渗沟进行开挖施工时，须自上而下随挖随加框架式支撑，并在施工回填时自下而上逐步拆除支撑。按常规渗沟结构对于松散堆积体覆盖及边坡滑坍体的施工时，除框架式支撑施工导致施工成本高、施工进度慢外，开挖深度大于3m时，开挖扰动会造成富水松散岩土体发生随挖随坍的流动性坍塌破坏，这不但使得渗沟无法开挖成型，还带来了严重的施工安全问题。发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种施工方法简便、快速、经济安全的路基深渗沟的变截面结构。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种施工方法简便、快速、经济安全的路基深渗沟的变截面结构的施工方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的路基深渗沟的变截面结构，由下部小截面开挖区和设在下部小截面开挖区上方的上部大截面开挖区两部分组成，所述的上部大截面开挖区由第一开挖层和处于所述的第一开挖层上方的碾压初平层组成，所述的第一开挖层和碾压初平层均由分布于边部的回填片石和中部的回填碎石土组成；所述的第一开挖层单层开挖深度不大于2m，所述的第一开挖层的宽度不小于挖掘机机身宽度加I. 8 2. 2m，所述的第一开挖层的边部的所述的回填片石的单边宽度不小于Im ;所述下部小截面开挖区为第三开挖层，所述第三开挖层通过开挖渗沟、在渗沟底层及临近路面范围一侧铺设有防渗土工布、在渗沟底层临近路基边坡一侧设有单层土工布、渗沟底层放入有软式透水管后充填回填碎石并压实而成，所述的第三开挖层的宽度不小于挖掘机机斗宽度、开挖深度不大于3m且处于所述的上部大截面开挖区的中部。
所述的第一开挖层与所述的下部小截面开挖区之间设置有第二开挖层，所述的第二开挖层由分布于渗沟边部的回填片石和中部的回填碎石土组成，所述的第二开挖层的开挖面上加铺有所述的防渗土工布；所述的第二开挖层的单层开挖深度不大于2m，所述第二开挖层宽度不小于挖掘机机身宽度加0. 8 I. 2m，所述的第二开挖层的边部的所述的回填片石的单边宽度不小于0. 5m。
为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的路基深渗沟的变截面结构的施工方法，流程如下(a)选取第一段长度IOm 20m的路基深渗沟施工段，用挖掘机碾压所述的深渗沟施工段路基边坡表层宽度不小于6. 5m的富水松散岩土体2 3遍后，清平形成所述的碾压初平层；(b)用挖掘机在所述的碾压初平层上的两侧各I. 8 2. 2m宽的范围碾压 4 6遍后，在所述的碾压初平层中宽度不小于5. 5m的中部范围两侧开挖两个宽度不小于 1.0m、深度不大于2. Om的沟，并在靠路面的沟的靠路面一侧放入防渗土工布，然后随挖随填所述的回填片石，同时用机斗捣实；(c)用挖掘机在所述的碾压初平层上的所述回填片石的顶面碾压4 6遍后，将所述的碾压初平层中宽度不小于4. 5m的中部范围、深度不大于2. Om范围的土体挖除，便形成了所述的第一开挖层，用机斗捣实两壁的回填片石即为所述的第一回填层，因其为具有一定密实度的回填片石对第一开挖层渗沟的沟壁具有临时的支护作用，因而提高了开挖施工过程的安全性；(d)用挖掘机在所述第一开挖层底面上的两侧各0. 8 I. 2m宽的范围碾压4 6遍后，在所述的第一开挖层底面两侧开挖两个宽度不小于I. 0m、深度不大于2. Om的沟，并在靠路面的沟的顶面及靠路面一侧沟壁放入防渗土工布，然后随挖随填所述的回填片石，同时用机斗捣实；(e)用挖掘机在所述的第一开挖层的回填片石的顶面碾压4 6遍后，将所述第一开挖层底面不小于3. 5m的中部、深度不大于2. Om范围的土体挖除，便形成了所述第二开挖层，用机斗捣实两壁的回填层的回填片石即为所述第二回填层，第二回填层为具有一定密实度的回填片石，因而为第二开挖层渗沟的沟壁提供了临时的支护作用，因而提高了开挖施工过程的安全性；(f)用挖掘机在所述第二开挖层的底面碾压4 6遍后，按3 5m为一段，将所述第二开挖层中部不小于I. lm、 深度不大于3. Om范围的土体挖除，即刻在沟底层及两侧分别铺设防渗土工布、单层土工布和放入软式透水管，充填回填碎石并用机斗捣实，注意所述的单层土工布与防渗土工布交接部位应保持在含水层和隔水层界面的上下0. 08 0. 12m范围并应尽量做到即挖即填，重复本部施工直至完成步骤(a)所选取的渗沟长度；(g)在第二开挖层的底部，按0.4 0. 6m 为一虚铺层摊铺回填碎石土，按不低于88%的压实度进行碾压，直至第二开挖层的顶部； (h)在第一开挖层的底部，按0. 4 0. 6m为一虚铺层摊铺回填碎石土，按不低于85%的压实度进行碾压，直至边坡表面；(i)重复(a) (g)进行第2段至最后一段的渗沟施工。
采用上述技术方案的路基深渗沟的变截面结构及其施工方法，采用变截面渗沟结构来实现深渗沟的挖掘机作业，通过预压、填石反挖和分期分段的施工方法实现对富水松散岩土体渗沟的快速施工，以避免开挖扰动会造成含水的松散岩土体的局部流泥或流土型坍塌破坏及其严重的施工安全问题。
本发明的优点和积极效果如下
按常规渗沟结构对于松散堆积体覆盖及边坡滑坍体的施工时，除框架式支撑施工导致施工成本高、施工进度慢外，开挖深度大于3m时，开挖扰动会造成富水松散岩土体发生随挖随坍的流动性坍塌破坏，这不但使得渗沟无法开挖成型，还带来了严重的施工安全问题。本发明通过变截面结构，实现了全过程的机械化作业，结合预压、填石反挖和分期分段的施工方法，实现了深部渗沟的即挖即填的快速施工，通过应用预压和回填压实片石层提高渗沟沟壁的稳定性，结合分期分段的快速施工大大缩短深部渗沟壁的施工自稳时间， 可大大减少了松散岩土体渗沟施工时发生局部流泥或流土型坍塌破坏现象，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岩土体路基边坡深渗沟施工时发生随挖随坍的流动性破坏现象，是一种尤其适于富水松散岩土体路基边坡深渗沟的结构和施工方法。
综上所述，本发明提供的路基深渗沟的变截面结构及其施工方法解决了富水松散堆积体覆盖及滑坍部位的路基深渗沟随挖随坍的施工困难和施工安全问题，按本发明进行路基深渗沟的施工，具有施工方法简便、快速、经济安全的特征，尤其适用于富水松散堆积体覆盖及滑坍部位路堑边坡深渗沟的快速施工。
图I是本发明的变截面渗沟断面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。
参见图1，路基深渗沟的变截面结构由下部小截面开挖区2和设在下部小截面开挖区2上方的上部大截面开挖区I两部分组成，上部大截面开挖区I由第一开挖层6、第二开挖层7和碾压初平层5组成，碾压初平层5处于第一开挖层6的上方，第一开挖层6处于第二开挖层7上方，第一开挖层6、第二开挖层7和碾压初平层5均由分布于边部的回填片石9和中部的回填碎石土 4组成；第一开挖层6单层开挖深度不大于2m，第一开挖层6的宽度不小于挖掘机机身宽度加I. 8 2. 2m，第一开挖层6的边部的回填片石9的单边宽度不小于lm，第二开挖层7的开挖面上加铺有防渗土工布12，第二开挖层7的单层开挖深度不大于2m，第二开挖层7宽度不小于挖掘机机身宽度加0. 8 I. 2m，第二开挖层7的边部的回填片石9的单边宽度不小于0. 5m ;下部小截面开挖区2为第三开挖层8，第三开挖层8 通过开挖渗沟、在渗沟底层及临近路面范围16 —侧铺设有防渗土工布12、在渗沟底层临近路基边坡19 一侧设有单层土工布20、渗沟底层放入有软式透水管13后充填回填碎石14并压实而成，第三开挖层8的宽度不小于挖掘机机斗宽度、开挖深度不大于3m且处于上部大截面开挖区I的中部。路基边坡19、碾压初平层5、第一开挖层6、第二开挖层7和单层土工布20区域为含水层17，设有防渗土工布12区域为隔水层18，碾压初平层5上部为上部大截面开挖区宽度3，碾压初平层5形成有路基边沟范围15。
参见图I，路基深渗沟的变截面结构的施工方法，流程如下(a)选取第一段长度 IOm 20m的路基深渗沟施工段，用挖掘机碾压深渗沟施工段路基边坡表层宽度不小于 6. 5m的富水松散岩土体2 3遍后，清平形成碾压初平层5 ； (b)用挖掘机在碾压初平层5 上的两侧各I. 8 2. 2m宽的范围碾压4 6遍后，在碾压初平层5中宽度不小于5. 5m的中部范围两侧开挖两个宽度不小于1.0m、深度不大于2. Om的沟，并在靠路面范围16的沟的靠路面一侧放入防渗土工布，然后随挖随填回填片石9，同时用机斗捣实；(c)用挖掘机在碾压初平层5上的回填片石9的顶面碾压4 6遍后，将碾压初平层5中宽度不小于4. 5m的中部范围、深度不大于2. Om范围的土体挖除，便形成了第一开挖层6，用机斗捣实两壁的回填片石9即为第一回填层10，因其为具有一定密实度的回填片石对第一开挖层6渗沟的沟壁具有临时的支护作用，因而提高了开挖施工过程的安全性；(d)用挖掘机在第一开挖层6 底面上的两侧各0. 8 I. 2m宽的范围碾压4 6遍后，在第一开挖层6底面两侧开挖两个宽度不小于I. 0m、深度不大于2. Om的沟，并在靠路面范围16的沟的顶面及靠路面一侧沟壁放入防渗土工布，然后随挖随填回填片石9，同时用机斗捣实；(e)用挖掘机在第一开挖层6的回填片石9的顶面碾压4 6遍后，将第一开挖层6底面不小于3. 5m的中部、深度不大于2. Om范围的土体挖除，便形成了第二开挖层7，用机斗捣实两壁的回填层的回填片石9即为第二回填层11，第二回填层11为具有一定密实度的回填片石，因而为第二开挖层 7渗沟的沟壁提供了临时的支护作用，因而提高了开挖施工过程的安全性；(f)用挖掘机在第二开挖层7的底面碾压4 6遍后，按3 5m为一段，将第二开挖层7中部不小于I. lm、 深度不大于3. Om范围的土体挖除，即刻在沟底层及两侧分别铺设防渗土工布12、单层土工布8和放入软式透水管13，充填回填碎石14并用机斗捣实，注意单层土工布8与防渗土工布12交接部位应保持在含水层17和隔水层18界面的上下0. 08 0. 12m范围并应尽量做到即挖即填，重复本部施工直至完成步骤(a)所选取的渗沟长度；(g)在第二开挖层7的底部，按0. 4 0. 6m为一虚铺层摊铺回填碎石土 4，按不低于88%的压实度进行碾压，直至第二开挖层7的顶部；(h)在第一开挖层6的底部，按0. 4 0. 6m为一虚铺层摊铺回填碎石土 4，按不低于85%的压实度进行碾压，直至边坡表面；(i)重复(a) (g)进行第2段至最后一段的渗沟施工。
权利要求
1.一种路基深渗沟的变截面结构，其特征是由下部小截面开挖区(2)和设在下部小截面开挖区(2)上方的上部大截面开挖区(I)两部分组成，所述的上部大截面开挖区(I) 由第一开挖层(6)和处于所述的第一开挖层(6)上方的碾压初平层(5)组成，所述的第一开挖层(6)和碾压初平层(5)均由分布于边部的回填片石(9)和中部的回填碎石土(4)组成；所述的第一开挖层(6)单层开挖深度不大于2m，所述的第一开挖层(6)的宽度不小于挖掘机机身宽度加I. 8 2. 2m，所述的第一开挖层(6)的边部的所述的回填片石(9)的单边宽度不小于Im ;所述的下部小截面开挖区(2)为第三开挖层(8)，所述的第三开挖层(8) 通过开挖渗沟、在渗沟底层及临近路面范围(16) —侧铺设有防渗土工布(12)、在渗沟底层临近路基边坡(19) 一侧设有单层土工布(20)、渗沟底层放入有软式透水管(13)后充填回填碎石(14)并压实而成，所述的第三开挖层(8)的宽度不小于挖掘机机斗宽度、开挖深度不大于3m且处于所述的上部大截面开挖区(I)的中部。
2.根据权利要求I所述的路基深渗沟的变截面结构，其特征是所述的第一开挖层(6) 与所述的下部小截面开挖区(2)之间设置有第二开挖层(7)，所述的第二开挖层(7)由分布于渗沟边部的回填片石(9)和中部的回填碎石土组成，所述的第二开挖层(7)的开挖面上加铺有所述的防渗土工布(12);所述的第二开挖层(7)的单层开挖深度不大于2m，所述第二开挖层(7)宽度不小于挖掘机机身宽度加0.8 I. 2m，所述的第二开挖层(7)的边部的所述的回填片石(9)的单边宽度不小于0.5m。3.一种路基深渗沟的变截面结构的施工方法，其特征是流程如下(a)选取第一段长度IOm 20m的路基深渗沟施工段，用挖掘机碾压所述的深渗沟施工段路基边坡表层宽度不小于6. 5m的富水松散岩土体2 3遍后，清平形成所述的碾压初平层(5) ； (b)用挖掘机在所述的碾压初平层(5)上的两侧各I. 8 2. 2m宽的范围碾压4 6遍后，在所述的碾压初平层(5)中宽度不小于5. 5m的中部范围两侧开挖两个宽度不小于I. 0m、深度不大于2. Om的沟，并在靠路面的沟的靠路面一侧放入防渗土工布，然后随挖随填所述的回填片石(9)，同时用机斗捣实；(c)用挖掘机在所述的碾压初平层(5)上的所述回填片石(9)的顶面碾压4 6遍后，将所述的碾压初平层(5)中宽度不小于4. 5m的中部范围、深度不大于2. Om范围的土体挖除，便形成了所述的第一开挖层(6)，用机斗捣实两壁的回填片石(9) 即为所述的第一回填层(10) ；(d)用挖掘机在所述第一开挖层(6)底面上的两侧各0.8 I. 2m宽的范围碾压4 6遍后，在所述的第一开挖层(6)底面两侧开挖两个宽度不小于I.0m、深度不大于2. Om的沟，并在靠路面的沟的顶面及靠路面一侧沟壁放入防渗土工布， 然后随挖随填所述的回填片石(9)，同时用机斗捣实；(e)用挖掘机在所述的第一开挖层(6)的回填片石(9)的顶面碾压4 6遍后，将所述第一开挖层(6)底面不小于3. 5m的中部、深度不大于2. Om范围的土体挖除，便形成了所述第二开挖层(7)，用机斗捣实两壁的回填层的回填片石(9)即为所述第二回填层(11) ；(f)用挖掘机在所述第二开挖层(7)的底面碾压4 6遍后，按3 5m为一段，将所述第二开挖层(7)中部不小于I. lm、深度不大于
3.Om范围的土体挖除，即刻在沟底层及两侧分别铺设防渗土工布(12)、单层土工布(8)和放入软式透水管(13)，充填回填碎石(14)并用机斗捣实，所述的单层土工布(8)与防渗土工布(12)交接部位保持在含水层(17)和隔水层(18)界面的上下0. 08 0. 12m范围并做到即挖即填，重复本部施工直至完成步骤(a)所选取的渗沟长度；(g)在第二开挖层(7)的底部，按0. 4 0. 6m为一虚铺层摊铺回填碎石土(4)，按不低于88%的压实度进行碾压，直至第二开挖层(7)的顶部；(h)在第一开挖层(6)的底部，按0. 4 0. 6m为一虚铺层摊铺回填碎石土(4)，按不低于85%的压实度进行碾压，直至边坡表面；(i)重复(a) (g)进行第2段至最后一段的渗沟施工。
全文摘要
本发明公开了一种路基深渗沟的变截面结构及其施工方法，其由下部小截面开挖区(2)和设在下部小截面开挖区(2)上方的上部大截面开挖区(1)两部分组成，采用变截面渗沟结构来实现深渗沟的挖掘机作业，通过预压、填石反挖和分期分段的施工方法实现对富水松散岩土体渗沟的快速施工，以避免开挖扰动会造成含水的松散岩土体的局部流泥或流土型坍塌破坏及其严重的施工安全问题。
文档编号E01F5/00GK102535289SQ201210004238
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者郑健龙 申请人:长沙理工大学