一种基于多年冻土保护原则的公路防护系统的制作方法

一种基于多年冻土保护原则的公路防护系统
【技术领域】
1.本发明涉及公路及多年冻土防护技术领域，尤其涉及一种基于多年冻土保护原则的公路防护系统。


背景技术：

2.大兴安岭以中低山丘陵地貌和河谷阶地地貌为主，多年平均气温-3～
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7℃，7月份气温最高，平均为17.9～19.8℃，最高温度达37.1℃，极端最低气温为-46～-49℃。该区域发育大面积岛状多年冻土，多见于河谷阶地地貌地势相对低洼、植被茂密(灌木和塔头草)、阴坡坡脚等地区，恰恰这类地区是公路选线、展线的优质走廊带，这就造成公路大范围穿越岛状多年冻土区，多年冻土一般上限深度0.8-7.8m，一般下限深度3.6-22.8m，体积含冰率一般 0.05-0.5％，主要为少冰-饱冰冻土，局部甚至有含土冰层。公路受岛状多年冻土的影响出现严重的病害，如路基路面大面积不均匀沉陷，最大沉陷深度超过 1.0m，采用浅基础的涵洞、通道断裂也常有发生，严重影响车辆的正常通行。
3.目前，经过多年的探索和实践，进行了多方面的尝试，例如增加路基高度，挖除上部浅层(≤3.0m)多年冻土，采用半挖除半保护的原则，以及未对冻土的类型进行研究，直接采用保护的原则等，公路穿越岛状多年冻土病害仍没有得到有效的解决和控制，依然存在大范围的路基、路面不均匀沉陷、开裂等病害，所以岛状多年冻土地区公路建设的技术难题依然是今后广大公路参与者共同攻关的方向，依然任重而道远。
4.因此，有必要研究一种基于多年冻土保护原则的公路防护系统来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。


技术实现要素：

5.本发明针对以前涉及高纬度寒冷地区公路路基岛状多年冻土病害防治方法的有益部分和存在不足，提供了一种基于多年冻土保护原则的公路防护系统，本发明主要围绕加强防排水设计和路基底部设置钢筋混凝土框架梁控制路基整体性，就高纬度寒冷地区新建公路路基岛状多年冻土病害进行防治，可避免或减轻公路路基病害。
6.一方面，本发明提供一种基于多年冻土保护原则的公路防护系统，所述公路防护系统包括：
7.钢筋混凝土框架梁，所述钢筋混凝土框架梁设置在公路路基下方并向公路路基两侧延伸，位于多年冻土层上方，钢筋混凝土框架梁用于支撑公路路基并提供空气流道；
8.反压保温护道，设置在公路路基两侧并不低于公路路基高度，用于遮挡公路路基受到的光热能量并压实钢筋混凝土框架梁；
9.拦水埂，设置在公路路基两侧中地势较高的一侧，用于阻挡地表水侵蚀公路路基，同时位于反压保温护道外侧；
10.地下水排水通道，设置在公路路基两侧，位于钢筋混凝土框架梁向公路路基两侧延伸部分下方，用于阻挡地下水进入公路路基并提供地下水流道；
11.多年冻土层散热通道，设置在公路路基两侧，一端设置在公路路基上方，另一端连接多年冻土层，用于收集多年冻土层蒸发的水分并冷凝回多年冻土层内。
12.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述钢筋混凝土框架梁包括第一砂砾垫层、第一反滤土层、通风层、框架梁主体、第二砂砾垫层和第三砂砾垫层，所述第一砂砾垫层通过第一反滤土层连接通风层，所述通风层通过框架梁主体连接第二砂砾垫层，所述第二砂砾垫层下方为第三砂砾垫层。
13.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一沙砾层为厚度0.2-0.3m的天然砂砾垫层，所述第一反滤土层为反滤土工布，所述通风层为厚度0.9-1m的片石层，所述框架梁主体规格为：0.2mx0.2mx1.5m，所述第二沙砾层为厚度0.5-0.6m的天然砂砾层，所述第三沙砾层为厚度0.5-0.6m 的天然砂砾冲击碾压层。
14.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述反压保温护道设置在地表或冻土活动层上方，所述反压保温护道由钢筋混凝土浇筑形成。
15.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述拦水埂与反压保温护道之间设有凹槽通道，所述拦水埂距地表高度不低于反压保温护道高度。
16.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述地下水排水通道包括第二反滤土层、透水层、地下水通道和反滤水层，所述第二反滤土层设置在第三沙砾层下方，所述透水层一端连接第二反滤土层，另一端连接反滤水层，所述地下水通道设置在透水层底部。
17.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二反滤土层为反滤土工布，所述透水层为砾石盲沟，所述反滤水层为防水土工布。
18.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述地下水通道设置在砾石盲沟下方，所述地下水通道上设有多个透水孔，所述透水孔设置在地下水通道上端和两侧，所述地下水通道聚乙烯hdpe双壁打孔波纹管。
19.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述多年冻土层散热通道为热棒，所述热棒包括冷凝段和蒸发段，蒸发段一端设置在多年冻土层内，另一端连接冷凝段，所述冷凝段设置在公路路基以上。
20.与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
21.1)：最大限度的避免扰动多年冻土；
22.2)：提高路基整体刚度，将多年冻土的融化控制在合理的范围内；
23.3)：采用砾石盲沟及汇水方向上游设置拦水埂的方式来加强冻土段的排水防护，以达到减轻冻土病害的目的；
24.4)：重新设置排水防护，实现对运营公路病害处治及养护。
25.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
27.图1是本发明一个实施例提供的公路防护系统采用在路基底部设置钢筋混凝土框
架梁示意图；
28.图2是本发明一个实施例提供的公路防护系统采用砾石盲沟加强岛状多年冻土段路基排水示意图；
29.图3是本发明一个实施例提供的公路防护系统采用热棒 拦水埂方式处理岛状多年冻土段路基示意图。
【具体实施方式】
30.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
31.应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
33.本发明提供一种基于多年冻土保护原则的公路防护系统，所述公路防护系统包括：
34.如图1所示，钢筋混凝土框架梁，所述钢筋混凝土框架梁设置在公路路基下方并向公路路基两侧延伸，位于多年冻土层上方，钢筋混凝土框架梁用于支撑公路路基并提供空气流道；所述钢筋混凝土框架梁包括第一砂砾垫层、第一反滤土层、通风层、框架梁主体、第二砂砾垫层和第三砂砾垫层，所述第一砂砾垫层通过第一反滤土层连接通风层，所述通风层通过框架梁主体连接第二砂砾垫层，所述第二砂砾垫层下方为第三砂砾垫层。所述第一沙砾层为厚度0.2-0.3m的天然砂砾垫层，所述第一反滤土层为反滤土工布，所述通风层为厚度0.9-1m的片石层，所述框架梁主体规格为：0.2mx0.2mx1.5m，所述第二沙砾层为厚度0.5-0.6m 的天然砂砾层，所述第三沙砾层为厚度0.5-0.6m的天然砂砾冲击碾压层。
35.反压保温护道，设置在公路路基两侧并不低于公路路基高度，用于遮挡公路路基受到的光热能量并压实钢筋混凝土框架梁；所述反压保温护道设置在地表或冻土活动层上方，所述反压保温护道由钢筋混凝土浇筑形成。
36.拦水埂，设置在公路路基两侧中地势较高的一侧，用于阻挡地表水侵蚀公路路基，同时位于反压保温护道外侧；所述拦水埂与反压保温护道之间设有凹槽通道，所述拦水埂距地表高度不低于反压保温护道高度。
37.如图2所示，地下水排水通道，设置在公路路基两侧，位于钢筋混凝土框架梁向公路路基两侧延伸部分下方，用于阻挡地下水进入公路路基并提供地下水流道；所述地下水排水通道包括第二反滤土层、透水层、地下水通道和反滤水层，所述第二反滤土层设置在第三沙砾层下方，所述透水层一端连接第二反滤土层，另一端连接反滤水层，所述地下水通道设置在透水层底部。所述第二反滤土层为反滤土工布，所述透水层为砾石盲沟，所述反滤水层为防水土工布。所述地下水通道设置在砾石盲沟下方，所述地下水通道上设有多个透水孔，所述透水孔设置在地下水通道上端和两侧，所述地下水通道聚乙烯hdpe双壁打孔波纹管。
38.如图3所示，多年冻土层散热通道，设置在公路路基两侧，一端设置在公路路基上方，另一端连接多年冻土层，用于收集多年冻土层蒸发的水分并冷凝回多年冻土层内。所述多年冻土层散热通道为热棒，所述热棒包括冷凝段和蒸发段，蒸发段一端设置在多年冻土层内，另一端连接冷凝段，所述冷凝段设置在公路路基以上。
39.本发明的主要发明点体现在以下：
40.1、提高路基整体刚度，将多年冻土的融化控制在合理的范围内。
41.在详细分析岛状多年冻土的类型及下限深度，对于5.0m＜下限深度＜ 10.0m的不稳定型(ⅲ)-基本稳定型(ⅱ)含土冰层、饱冰、富冰冻土，采用在路基底部设置钢筋混凝土框架梁，控制路基整体性，首先清除路基范围内树根及杂草后填筑50cm石渣，冲击碾压后填筑路基和保温护道(碎石土)，铺设一层两布一膜后再铺筑50cm天然砂砾找平，之后路基宽度范围内现场浇筑钢筋混凝土框架梁，沿路基纵向每50.0m设置沉降缝一条，框架梁尺寸0.2
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0.2m，纵、横向间距均为1.5m，之后在框架梁格内铺砌厚100cm块(片) 石，块石粒径在150mm～300mm之间，最小边长宜大于150mm，长细比不宜大于3。块石顶层设一道反滤土工布后填筑30cm天然砂砾过度层。
42.2、加强排水防护
43.对无法避绕的岛状多年冻土段，应加强路基排水防护，采用砾石盲沟 汇水方向上游设置宽2.0m，高1.0m拦水埂双保险，尽量减少上游汇水渗入路基范围内，减少路基内、外侧水系反复交换，降低岛状多年冻土融化的风险。
44.3.运营公路病害处治及养护
45.重新设置排水防护。路基两侧增加厚1.0m，宽4.0m的保温护道，汇水方向上游设置宽2.0m，高1.0m拦水埂，并在土路肩外50cm处各设置一排热棒；热棒冷凝段长度不小于2.5m，蒸发段长度埋置在多年冻土上限以下不小1.5～3m深，热棒间距为3～4m。
46.以上对本技术实施例所提供的一种基于多年冻土保护原则的公路防护系统，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。
47.如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本技术的一般原则为目的，并非用以限定本技术的范围。本技术的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
48.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
49.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
50.上述说明示出并描述了本技术的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本技术并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求书的保护范围内。