排水土工格栅及支护结构和方法与流程

1.本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种排水土工格栅及支护结构和方法。


背景技术：

2.土工合成材料包括土工格栅、土工织物、土工膜、土工格室等，具有加筋、防渗、反滤等作用。土工合成材料与土体相结合形成的加筋土结构具有施工简便、绿色环保、造价经济等诸多优点，被广泛的用在路基、边坡、桥梁等工程建设中。
3.由于粗颗粒土具有强度高、渗透性好等优点，在土工合成材料加筋土结构设计规范中推荐采用细颗粒含量较少的粗颗粒土作为填土材料，但在工程实践中，基于环境保护和经济性考虑，时常就地取材，将粘土等低渗透性土作为结构填料，如果在结构内部没有设置排水通道，可能会产生超孔隙水压力，降低筋
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土界面摩阻力，影响筋材的加筋效果，进而降低加筋土结构的稳定性。
4.排水土工格栅具有加筋和排水双重作用，可在结构内部形成排水通道，减少孔隙水压力的集聚，增加结构的稳定性。目前的排水土工格栅仅有一面能允许水进入格栅凹型排水槽内部，排水通道较窄，空间较小，且排水槽内部没有支撑，在加筋土结构碾压施工过程中容易使排水槽闭合，影响排水效果。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种排水土工格栅及支护结构和方法，结构简单，采用沿支护坡面向外依次铺设支护层、排水挡墙、衔接层和格室挡墙组成支护结构，位于支护坡面与支护层之间，以及位于排水挡墙前后两侧设置复合土工布，支护层下部设置的排水管向格室挡墙外的方向延伸与排水渠连通，排水挡墙和复合土工布内分别设置双向土工格栅和常规土工格栅，有利于提高排水效率，快速消除超孔隙水压力，横肋对纵肋产生的向下拖拽作用，增加纵肋与填土之间的摩擦力，增加格栅加筋效果，提高加筋土结构的稳定性。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种排水土工格栅，它包括纵肋和横肋相互交错连接组成的双向土工格栅，中空结构的纵肋与横肋连接，纵肋的其余面皆为透水面，位于透水面设置有反滤土工布，位于反滤土工布两侧设置圆孔透水支撑层。
7.所述纵肋为中空的矩形结构，位于其腔体内沿中心轴向方向设置多个均匀间隔布设的竖向支撑。
8.所述纵肋的腔体内的两侧设置实心固定层，实心固定层的高度为纵肋的腔体高度的二分之一。
9.一种排水土工格栅支护结构，它包括格室挡墙、排水挡墙、衔接层和支护层；所述衔接层位于格室挡墙和排水挡墙之间，排水挡墙位于衔接层和支护层之间；格室挡墙包括多个土工格室从下向上层层错位堆码缩进形成的倾斜体，位于土工格室内设置填充物；排水挡墙包括压实层内沿水平方向布设的双向土工格栅。
10.所述衔接层和排水挡墙之间，以及支护层的前后两侧设置复合土工布。
11.所述复合土工布由两层常规土工格栅夹持的土工布组成。
12.所述支护层下部设置排水管，排水管向格室挡墙外的方向延伸与排水渠连通。
13.所述双向土工格栅的纵肋为水平状态，纵肋的两端分别朝向衔接层和支护层。
14.如上所述的排水土工格栅支护结构的施工方法，它包括如下步骤：s1，找平，对需要支护的坡面和地基进行清理、修理平整；s2，埋管，在地基中埋设排水管，排水管一端与排水渠连通，另一端位于待铺设的支护层下部；s3，填筑支护层，沿支护坡面铺设一层复合土工布，再将碎石料组成的支护层填充在复合土工布一侧，并压实，压实后的高度与复合土工布的高度一致；s4，填筑排水挡墙，在支护层一侧铺设一层倾斜的复合土工布，再沿水平方向铺设一层双向土工格栅，在双向土工格栅上铺设一层压实层；压实层为细颗粒土；此步骤中，压实层内设置多个双向土工格栅，双向土工格栅的竖向加筋间距d根据实际工程情况，采用数值计算和极限平衡分析法确定；该层压实后的高度与在先铺设的支护层的高度一致；s5，填筑衔接层，在排水挡墙一侧铺设一层倾斜的复合土工布，再将碎石料组成的衔接层填充在复合土工布一侧，并压实，压实后的高度与在先铺设的排水挡墙的高度一致；s6，填筑格室挡墙，在衔接层一侧铺设一层土工格室，张拉固定后，将填充物填满土工格室，采用小型碾压机械进行压实；填充物为碎石料或碎石料和土的混合物；s7，依次重复s3~s6，直至达到设定高度形成格室挡墙和排水挡墙；s8，汇流排水，格室挡墙渗入的水流沿衔接层进入复合土工布，再经过排水挡墙的压实层汇入压实层之间的纵肋内，之后流向支护层，进入支护层底部的排水管，从排水管流入排水渠排出；此过程中，排水挡墙内的水直接渗入压实层下部的纵肋内，支护坡面渗入的水沿支护层进入排水管内。
15.本发明的有益效果主要体现于：该发明的双向土工格栅的纵肋为矩形断面结构，填土中多余的水从纵肋的顶面和左右两面通过土工布进入其内部，提高排水效率，快速消除超孔隙水压力。
16.该发明的纵肋内部设置了竖向支撑，防止在碾压施工过程中纵肋发生闭合，影响排水效果。
17.该发明的纵肋具有一定高度，位于纵肋之间的横肋在填土碾压过程中会产生向下的弯曲变形，对纵肋会施加一个向下的拖拽力，使纵肋与填土之间的摩擦力增加，提高格栅的加筋效果，进一步增加加筋土结构的稳定性。
18.基于双向土工格栅的支护结构，采用土工格室叠码后形成格室挡墙，具有稳定性好的优势。
19.格室挡墙位于排水挡墙前方，一方面起到支撑作用，另一方面可以作为排水通道的一部分，增强加筋土结构的稳定性。
20.衔接层和排水挡墙之间，以及支护层的前后两侧设置复合土工布，起到防止土颗粒流失以及避免堵塞排水通道的作用。
21.格室挡墙末端设置衔接层，以填充由于土工格室采用错位缩进的方式进行填筑而产生的不平整空间，同时作为格室挡墙和排水挡墙之间的过渡带。
22.由于格室挡墙的模量和强度大于排水挡墙的模量和强度，衔接层内的部分碎石可起到格室挡墙和排水挡墙之间的过渡作用，增加加筋土结构的稳定性。
附图说明
23.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的结构示意图。
24.图2为本发明双向土工格栅的结构示意图。
25.图3为图2的横向剖面示意图。
26.图4为图3在施工过程中压实后的状态图。
27.图5为本发明纵肋的横向剖面结构示意图。
28.图6为本发明复合土工布的结构示意图。
29.图7为图6的剖面示意图。
30.图中：双向土工格栅1，纵肋11，横肋12，底面13，反滤土工布14，圆孔透水支撑层15，竖向支撑16，实心固定层17，格室挡墙2，土工格室21，填充物22，排水挡墙3，压实层31，衔接层4，支护层5，排水管6，排水渠7，复合土工布8，土工布81，常规土工格栅82。
具体实施方式
31.如图1~图7中，一种排水土工格栅，它包括纵肋11和横肋12相互交错连接组成的双向土工格栅1，中空结构的纵肋11与横肋12连接，纵肋11的其余面皆为透水面，位于透水面设置有反滤土工布14，位于反滤土工布14两侧设置圆孔透水支撑层15。使用时，渗入水进入纵肋11时，反滤土工布14阻挡砂粒进入纵肋11内，避免堵塞；圆孔透水支撑层15起到对反滤土工布14的固定作用，还起到对反滤土工布14的保护作用，防止在施工过程中发生破坏。
32.优选的方案中，所述纵肋11为中空的矩形结构，位于其腔体内沿中心轴向方向设置多个均匀间隔布设的竖向支撑16。结构简单，使用时，竖向支撑16效防止在填土碾压施工过程中，纵肋11发生闭合影响排水效果。
33.优选地，纵肋11以宽度为b的间距进行设置，横肋12以宽度为a的间距固定在纵肋11上部，其中a和b的取值通过拉拔试验进行优化确定；纵肋11的高度h为10mm，宽度w为20mm。
34.优选地，纵肋11远离底面13的一侧与横肋12连接。
35.优选的方案中，所述纵肋11的腔体内的两侧设置实心固定层17，实心固定层17的高度为纵肋11的腔体高度的二分之一。结构简单，使用时，纵肋11内的实心固定层17有利于形成凹型排水槽，用于汇集从填土中渗入的水。
36.优选的方案中，一种排水土工格栅支护结构，它包括格室挡墙2、排水挡墙3、衔接层4和支护层5；所述衔接层4位于格室挡墙2和排水挡墙3之间，排水挡墙3位于衔接层4和支护层5之间；格室挡墙2包括多个土工格室21从下向上层层错位堆码缩进形成的倾斜体，位于土工格室21内设置填充物22；排水挡墙3包括压实层31内沿水平方向布设的双向土工格栅1。施工时，采用沿支护坡面向外依次铺设支护层5、排水挡墙3、衔接层4和格室挡墙2组成支护结构，位于支护坡面与支护层5之间，以及位于排水挡墙3前后两侧设置复合土工布8，支护层5下部设置的排水管6向格室挡墙2外的方向延伸与排水渠7连通，排水挡墙3和复合
土工布8内分别设置双向土工格栅1和常规土工格栅82，有利于提高排水效率，快速消除超孔隙水压力，横肋对纵肋产生的向下拖拽作用，增加纵肋与填土之间的摩擦力，增加格栅加筋效果，提高加筋土结构的稳定性。
37.优选地，土工格室21叠码后形成格室挡墙2，在格室内填充碎石料或碎石料和土的混合物，压实后起到支撑排水挡墙3的作用，增强稳定性。
38.优选地，土工格室21的高度为200~300mm，采用错位缩进的方式进行填筑以形成小于90
°
的倾角，格室的直径为碎石土平均粒径的3~5倍。
39.优选的方案中，所述衔接层4和排水挡墙3之间，以及支护层5的前后两侧设置复合土工布8。结构简单，施工时，复合土工布8用于将衔接层4、排水挡墙3、支护层5和支护坡面分隔，阻挡颗粒物使渗入水渗透。
40.优选地，衔接层4为碎石料，避免填充过程中由于土工格室21采用错位缩进的方式进行填筑导致的不平整空间，同时作为排水挡墙3与格室挡墙2之间的过渡带。
41.优选地，压实层31为细颗粒土体，在碾压施工过程中，由于纵肋11的高度被限定，位于纵肋11之间的横肋12会产生向下的弯曲变形，对纵肋11会施加一个向下的拖拽力，使纵肋11与填土之间的摩擦力增加，提高格栅的加筋效果，进一步增强加筋土结构的稳定性。
42.优选地，排水挡墙3中的双向土工格栅1的竖向加筋间距d根据实际工程情况，采用数值计算和极限平衡分析法确定。
43.优选的方案中，所述复合土工布8由两层常规土工格栅82夹持的土工布81组成。使用时，复合土工布8可有效防止细颗粒填土进入排水挡墙3及支护层5内堵塞排水通道。
44.优选的方案中，所述支护层5下部设置排水管6，排水管6向格室挡墙2外的方向延伸与排水渠7连通。使用时，渗入水进入支护层5后汇集于下部的排水管6中，再流入排水渠7排走。
45.优选地，支护层5位于支护坡面被挡土体与复合土工布8之间，提供排水通道，其层厚为300mm~600mm。
46.优选的方案中，所述双向土工格栅1的纵肋11为水平状态，纵肋11的两端分别朝向衔接层4和支护层5。施工时，位于排水挡墙3内的压实层31上下两侧皆设置有双向土工格栅1，其双向土工格栅1内的纵肋11为水平状态，用于将汇集渗入水并将渗入水导向流入支护层5内。
47.优选的方案中，如上所述的排水土工格栅支护结构的施工方法，它包括如下步骤：s1，找平，对需要支护的坡面和地基进行清理、修理平整；s2，埋管，在地基中埋设排水管6，排水管6一端与排水渠7连通，另一端位于待铺设的支护层5下部；s3，填筑支护层，沿支护坡面铺设一层复合土工布8，再将碎石料组成的支护层5填充在复合土工布8一侧，并压实，压实后的高度与复合土工布8的高度一致；s4，填筑排水挡墙，在支护层5一侧铺设一层倾斜的复合土工布8，再沿水平方向铺设一层双向土工格栅1，在双向土工格栅1上铺设一层压实层31；压实层31为细颗粒土；此步骤中，压实层31内设置多个双向土工格栅1，双向土工格栅1的竖向加筋间距d根据实际工程情况，采用数值计算和极限平衡分析法确定；该层压实后的高度与在先铺设的支护层5的高度一致；
s5，填筑衔接层，在排水挡墙3一侧铺设一层倾斜的复合土工布8，再将碎石料组成的衔接层4填充在复合土工布8一侧，并压实，压实后的高度与在先铺设的排水挡墙3的高度一致；s6，填筑格室挡墙，在衔接层4一侧铺设一层土工格室21，张拉固定后，将填充物22填满土工格室21，采用小型碾压机械进行压实；填充物22为碎石料或碎石料和土的混合物；s7，依次重复s3~s6，直至达到设定高度形成格室挡墙2和排水挡墙3；s8，汇流排水，格室挡墙2渗入的水流沿衔接层4进入复合土工布8，再经过排水挡墙3的压实层31汇入压实层31之间的纵肋11内，之后流向支护层5，进入支护层5底部的排水管6，从排水管6流入排水渠7排出；此过程中，排水挡墙3内的水直接渗入压实层31下部的纵肋11内，支护坡面渗入的水沿支护层5进入排水管6内。该方法施工简单方便，防止土颗粒流失以及避免堵塞排水通道，提高支护坡面的稳定性，施工成本低。
48.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本技术中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。