一种公路路基的横向排水与加固改造方法与流程

本发明涉及一种公路路基的横向排水与加固改造方法，属于公路路基的横向排水与加固技术领域。

背景技术：

随着社会的进步与经济的迅速发展，我国的交通事业特别是高速公路的建设取得了举世瞩目的成绩。然而由于各种因素，已经投入运营的高速公路均已出现不同程度的病害，其中路基水毁导致的病害尤为严重。路基排水设计是一项比较复杂的工作，每条公路都有它自身的地理环境，涉及到沿线的自然水系、农田灌溉、环境保护和水土保持等一系列问题，路基排水设计的不合理，在工程竣工初期往往体现不出其严重后果，但是随着时间的推移，设计当中存在的问题会逐渐展现出来。

我国在上世纪修建的公路中，大部分低等级公路都未考虑边坡的防护与排水，也存在边沟都不设的现象，在雷雨季节边坡滑塌现象时有发生，从上个世纪至今，历年来水毁会导致数条公路中断，并因此造成巨大的经济损失，并且经济损失的数额每年都会上升。

法国道路排水领域在世界处于前列，譬如土工织物被用于排水试验，高速公路排水沟设计采用灵活的方案，充分利用公路两侧的地形地貌，适应地形变化，设计上实用美观，工程造价低且与自然环境统一和谐，十分注重公路建设和生态保护的关系。在公路排水土工材料的研究和应用方面，澳大利亚成果更为显著。复合土工排水体等土工材料被研究人员用于其道路的排水系统过程当中，并且逐步演变为完整的复合土工排水体系列。这些复合土工排水体均由高密度聚乙烯内核并外包复合土工滤膜构成，过滤性和排水性较好，满足地下排水要求。1986年，在数十年经验总结基础上，美国将路面结构的排水能力作为一项指标，写进路面结构设计指南。同时在日本、德国等发达国家，道路排水的研究也获取了很多宝贵的经验。

我国多数公路路基内部都没有设置专门的排水设施，在没有其他的边坡防护措施的情况下，雨水很容易渗入路基，造成土体含水量增加，强度降低；当路基土为膨胀土、湿陷性黄土等特殊土时，雨水渗入会造成路基土的强度显著降低，甚至出现滑坡、垮塌等灾害。

因此，亟需一种在不影响上覆结构的条件下，为已建成路基增设横向排水设施、同时加固路基结构的技术。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是提供一种公路路基的横向排水与加固改造方法，该方法在不影响路基原有结构的情况下，利用重力作用、透水排水管坡度和透水土工布将路基中水排出路基边坡断面以外，同时由于金属排水管的加筋作用，进一步提高路基边坡的结构稳定性。

技术方案：本发明提供了一种公路路基的横向排水与加固改造方法，该方法包括以下步骤：

1)在公路路基横向外侧，由路基边坡向路基内部顶入排水加强管；

2)清除排水加强管内路基土后向管中推入级配碎石，并在排水加强管露出路基边坡的一端捆扎透水土工布；

3)在路基边坡的排水加强管出口处局部硬化。

其中：

步骤1)所述的在公路路基横向外侧，由路基边坡向路基内部顶入排水加强管是指以1:8～1:10的坡度由路基边坡向路基内部顶入排水加强管，且排水加强管露出路基边坡的一端低于排水加强管位于路基内部的一端。

步骤1)所述的排水加强管在路基横断面的分布为自路面结构底面以下1.5～2m起，每向下1.5～2m设置一排排水加强管，直至距离路基底端不足1m止；其中每一排中各排水加强管间隔1.5～2m，不同排的排水加强管错开布置，呈梅花状排列；

所述的公路路基为无边坡防护的公路路堤，边坡坡度不大于1:1.5；

所述的由路基边坡向路基内部顶入排水加强管(2)指以重型可移动施工机械作为反力架，在排水加强管露出路基边坡的一端安装可重复使用的套管压头，用液压千斤顶将排水管从侧面边坡顶入路基。

所述排水管为硬质透水管，其材质为金属材质，其尺寸为内径8～12cm、外径9～14cm、管壁厚0.5～1cm、管壁长3.5～4m，管壁具有开孔。

所述的开孔呈梅花形交错布置或60°错排布置，孔距为2～4cm,，开孔的形状为圆孔，且圆孔孔径为0.5～1.0cm。

步骤2)所述的清除排水加强管内路基土后向管中推入级配碎石，该级配碎石的公称最大粒径26.5mm。

步骤2)所述的清除排水加强管内路基土后向管中推入级配碎石，该级配碎石的级配如下：粒径小于31.5mm的碎石占级配碎石总质量的100％；粒径小于26.5mm的碎石占级配碎石总质量的90～95％；粒径小于19mm的碎石占级配碎石总质量的50～70％；粒径小于16mm的碎石占级配碎石总质量的30～40％；粒径小于13.2mm的碎石占级配碎石总质量的15～25％；粒径小于9.5mm的碎石占级配碎石总质量的0～5％。

所述的在排水加强管露出路基边坡的一端捆扎透水土工布，排水加强管露出路基边坡得长度为5～10cm，所述的透水土工布覆盖排水加强管的管口。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1、本发明提供的公路既有路基的横向排水与加固改造方法，在不改变现有公路路基结构的情况下，将排水加强管顶入路基，管内碎石提供了低阻力的流出通道，在雨季降雨量较大、雨水渗入路基后，利用重力作用路基内部水会通过排水加强管从包裹排水加强管的透水土工布流出；

2、排水加强管沿路基横断面成行布置、纵向梅花形布置，可以有效将路基内部的水排出路基外，保证路基湿度在一个合理范围内，有效防止路基土强度降低；

3、压入路基内部的排水加强管可以加强路基结构、增加边坡的稳定性，进一步降低湿软路基产生滑塌的分险；

4、本发明可以有效减少雨水入渗造成的路基结构破坏，尤其适用于夏季短期降雨量大、交通量大、无法封闭交通进行大范围改造、路基局部排水不畅路基土湿软的无边坡防护公路。

附图说明

图1为路基结构横断面示意图；

图2为路基结构纵断面示意图；

图3为透水管剖面示意图；

图4为透水管纵断面示意图；

图中有：路面结构1、排水加强管2、透水土工布3、路基结构4、开孔5、路基高度H。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明提供了一种公路路基的横向排水与加固改造方法，在不影响路基原有结构的情况下，利用重力作用、透水排水管坡度和透水土工布将路基中水排出路基边坡断面以外；同时由于金属排水管的加筋作用，进一步提高路基边坡的结构稳定性。尤其适用于短期降雨量大、路基土质饱水较软的填方公路路基。

实施例1：

一种公路路基的横向排水与加固改造方法，在无边坡防护的公路路基外侧以1:8的坡度由路基边坡向路基横向方向顶入排水加强管2，如图1所示为其在路基横断面的分布，即自路面结构1底面以下1.5m起，每隔1.5m向下设置一排排水加强管2，直至距离路基底端不足1m，设置排水加强管2的排数由路基高度确定；其在道路纵断面的分布如图2所示，同一高度相邻排水加强管2间隔1.5m，与该排相邻高度的排水加强管2分布于该排相邻排水加强管2的中央，在道路纵断面上错开分布，设置长度为排水不利区段。

顶入排水加强管2时首先将排水加强管2按照1:8坡度摆放好，停放施工机械作为可移动式反力架，使用可侧向施加压力的液压千斤顶将端部套上套管压头的排水加强管2压入路基，并在压入过程中采用螺旋钻或高压喷水的方式清理管中路基土；排水加强管2在路基边坡表面外露5cm，压入后向管中放入优质的级配碎石，在排水加强管2外露端捆扎透水土工布3，防止水土流失，最后在路基边坡排水加强管2出口处设作局部硬化处理，将排出的水引出坡体。

所述路基为土质路基，由此液压千斤顶可以将排水管顶入土体中，也不会对路基结构造成破坏。

所述排水管2为钢材，尺寸为：内径8cm，外径8.5cm，管壁厚0.5cm，长3.5m，管壁具有圆形开孔5,且其呈60°错排布置，孔距为2cm。

所述透水土工布3为20cm见方，用粗铁丝绑扎在排水加强管2的管口，以防土体流失，造成路基结构破坏。

所述级配碎石为优质标准级配碎石，最大公称粒径26.5mm，级配如下：粒径小于31.5mm的碎石占级配碎石总质量的100％；粒径小于26.5mm的碎石占级配碎石总质量的90～95％；粒径小于19mm的碎石占级配碎石总质量的50～70％；粒径小于16mm的碎石占级配碎石总质量的30～40％；粒径小于13.2mm的碎石占级配碎石总质量的15～25％；粒径小于9.5mm的碎石占级配碎石总质量的0～5％。

实施例2：

一种公路路基的横向排水与加固改造方法，在无边坡防护的公路路基外侧以1:10的坡度由路基边坡向路基横向方向顶入排水加强管2，如图1所示为其在路基横断面的分布，即自路面结构1底面以下1.5m起，每隔1.5m向下设置一排排水加强管2，直至距离路基底端不足1m，设置排水加强管2的排数由路基高度确定；其在道路纵断面的分布如图2所示，同一高度相邻排水加强管2间隔1.5m，与该排相邻高度的排水加强管2分布于该排相邻排水加强管2的中央，在道路纵断面上错开分布，设置长度为排水不利区段。

顶入排水加强管2时首先将排水加强管2按照1:10坡度摆放好，停放施工机械作为可移动式反力架，使用可侧向施加压力的液压千斤顶将端部套上套管压头的排水加强管2压入路基，并在压入过程中采用螺旋钻或高压喷水的方式清理管中路基土；排水加强管2在路基边坡表面外露10cm，压入后向管中放入优质的级配碎石，在排水加强管2外露端捆扎透水土工布3，防止水土流失，最后在路基边坡排水加强管2出口处设作局部硬化处理，将排出的水引出坡体。

所述路基为土质路基，由此液压千斤顶可以将排水管顶入土体中，也不会对路基结构造成破坏。

所述排水管2为钢材，尺寸为：内径12cm，外径12.5cm，管壁厚0.5cm，长4m，管壁具有圆形开孔5,且其呈60°错排布置，孔距为3cm。

所述透水土工布3为20cm见方，用粗铁丝绑扎在排水加强管2的管口，以防土体流失，造成路基结构破坏。

所述级配碎石为优质标准级配碎石，最大公称粒径26.5mm，级配如下：粒径小于31.5mm的碎石占级配碎石总质量的100％；粒径小于26.5mm的碎石占级配碎石总质量的90～95％；粒径小于19mm的碎石占级配碎石总质量的50～70％；粒径小于16mm的碎石占级配碎石总质量的30～40％；粒径小于13.2mm的碎石占级配碎石总质量的15～25％；粒径小于9.5mm的碎石占级配碎石总质量的0～5％。

实施例3：

一种公路路基的横向排水与加固改造方法，在无边坡防护的公路路基外侧以1:9的坡度由路基边坡向路基横向方向顶入排水加强管2，如图1所示为其在路基横断面的分布，即自路面结构1底面以下1.5m起，每隔1.5m向下设置一排排水加强管2，直至距离路基底端不足1m，设置排水加强管2的排数由路基高度确定；其在道路纵断面的分布如图2所示，同一高度相邻排水加强管2间隔1.5m，与该排相邻高度的排水加强管2分布于该排相邻排水加强管2的中央，在道路纵断面上错开分布，设置长度为排水不利区段。

顶入排水加强管2时首先将排水加强管2按照1:9坡度摆放好，停放施工机械作为可移动式反力架，使用可侧向施加压力的液压千斤顶将端部套上套管压头的排水加强管2压入路基，并在压入过程中采用螺旋钻或高压喷水的方式清理管中路基土；排水加强管2在路基边坡表面外露8cm，压入后向管中放入优质的级配碎石，在排水加强管2外露端捆扎透水土工布3，防止水土流失，最后在路基边坡排水加强管2出口处设作局部硬化处理，将排出的水引出坡体。

所述路基为土质路基，由此液压千斤顶可以将排水管顶入土体中，也不会对路基结构造成破坏。

所述排水管2为钢材，尺寸为：内径10cm，外径11cm，管壁厚1cm，长3.8m，管壁具有圆形开孔5,且其呈梅花形错排布置，孔距为4cm。

所述透水土工布3为20cm见方，用粗铁丝绑扎在排水加强管2的管口，以防土体流失，造成路基结构破坏。

所述级配碎石为优质标准级配碎石，最大公称粒径26.5mm，级配如下：粒径小于31.5mm的碎石占级配碎石总质量的100％；粒径小于26.5mm的碎石占级配碎石总质量的90～95％；粒径小于19mm的碎石占级配碎石总质量的50～70％；粒径小于16mm的碎石占级配碎石总质量的30～40％；粒径小于13.2mm的碎石占级配碎石总质量的15～25％；粒径小于9.5mm的碎石占级配碎石总质量的0～5％。

实施例4：

一种公路路基的横向排水与加固改造方法，在无边坡防护的公路路基外侧以1:8的坡度由路基边坡向路基横向方向顶入排水加强管2，如图1所示为其在路基横断面的分布，即自路面结构1底面以下1.5m起，每隔1.5m向下设置一排排水加强管2，直至距离路基底端不足1m，设置排水加强管2的排数由路基高度确定；其在道路纵断面的分布如图2所示，同一高度相邻排水加强管2间隔1.5m，与该排相邻高度的排水加强管2分布于该排相邻排水加强管2的中央，在道路纵断面上错开分布，设置长度为排水不利区段。

顶入排水加强管2时首先将排水加强管2按照1:8坡度摆放好，停放施工机械作为可移动式反力架，使用可侧向施加压力的液压千斤顶将端部套上套管压头的排水加强管2压入路基，并在压入过程中采用螺旋钻或高压喷水的方式清理管中路基土；排水加强管2在路基边坡表面外露5cm，压入后向管中放入优质的级配碎石，在排水加强管2外露端捆扎透水土工布3，防止水土流失，最后在路基边坡排水加强管2出口处设作局部硬化处理，将排出的水引出坡体。

所述路基为土质路基，由此液压千斤顶可以将排水管顶入土体中，也不会对路基结构造成破坏。

所述排水管2为钢材，尺寸为：内径9cm，外径11cm，管壁厚2cm，长3.5m，管壁具有圆形开孔5,且其呈60°错排布置，孔距为2cm。

所述透水土工布3为20cm见方，用粗铁丝绑扎在排水加强管2的管口，以防土体流失，造成路基结构破坏。

所述级配碎石为优质标准级配碎石，最大公称粒径26.5mm，级配如下：粒径小于31.5mm的碎石占级配碎石总质量的100％；粒径小于26.5mm的碎石占级配碎石总质量的90～95％；粒径小于19mm的碎石占级配碎石总质量的50～70％；粒径小于16mm的碎石占级配碎石总质量的30～40％；粒径小于13.2mm的碎石占级配碎石总质量的15～25％；粒径小于9.5mm的碎石占级配碎石总质量的0～5％。

在雨季降雨量较大、雨水渗入路基后，在重力作用下到达排水管周边，管内碎石提供了低阻力的流出通道，路基内部水会通过透水管从包裹管口的透水土工布流出；沿路基横断面成行布置、纵向梅花形布置的排水管可以有效将从路基内部的水排出路基外，保证路基湿度在一个合理范围内，有效防止路基土强度降低；压入路基内部的金属管可以加强路基结构、增加边坡的稳定性，进一步降低湿软路基产生滑塌的分险。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。