本發明屬于季節性凍土區公路或機場路基工程技術領域，涉及一種適用于季節性凍土區路基防凍排水設施及施工方法。

背景技術：

季節性凍土是冬季凍結春季融化的土層。在我國季節性凍土區面積大約513.7萬平方千米，占國土面積的53.5％。隨著我國經濟的發展，在季節性凍土區人類的經濟活動愈加緊密，工程建設不斷開展，相應公路和機場工程也愈來愈多。凍土作為構筑物地基，在凍結狀態時，具有較高的強度和較低的壓縮性或不具壓縮性。凍土融化后則承載力降低，壓縮性增高，使地基產生融沉；相反，在凍結過程中又產生凍脹，對地基均為不利。

目前，常用換填墊層防止凍融現象發生。即便按此方法，路肩仍出現凍融破壞，且由于路面較寬，換填墊層工程量較大，造價較高。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種綜合考慮季節性凍土區道路周邊地表水和地下水處理、結構形式簡單、截排水性能好、墊層用材少的季節凍土區的路基防凍和截排水設施及施工方法，能夠阻止凍融對路基路面的破壞，便于運營期間維護。

本發明所采用的技術方案是：

一種適用于季節性凍土地區的路基防凍和截排水設施，包括基層下鋪設有被反濾層包裹的級配碎石層，路基兩側溝槽周邊鋪設反濾層，路基兩側溝槽反濾層內鋪砌有截排水層，道路兩側鋪設有被反濾層包裹的級配碎石層，截排水層上鋪設碎石層，碎石層上鋪設反濾層，然后鋪設保溫層，保溫層上鋪砌素土層，素土層上鋪砌地表植被層。

本發明所采用的另一個技術方案是：

一種建設上述適用于季節性凍土地區的路基防凍和截排水設施的施工方法，具體按以下步驟進行：

步驟1：在基層下鋪設一層由反濾層包裹的級配碎石層，修建基層，然后修建面層；級配碎石層厚20cm；

步驟2：確定季節性凍土地區上限的位置，在路基兩側開挖有一定順坡的溝槽，溝槽寬1m，深入季節性凍土上線以下0.7m；

步驟3：采用小型振動壓路機夯實溝槽底部土體，溝槽底部30cm深度內的密實度達92％以上，溝槽底部和側壁鋪設無紡土工布反濾層；

步驟4：在鋪設的無紡土工布反濾層內鋪設截排水層，然后在面層和基層兩側鋪設碎石層，在截排水層上鋪設碎石層；

步驟5：在碎石層5上鋪設保溫層，在碎石層4側面和頂面鋪設保溫層；

步驟6：在溝槽內保溫層上分層回填、分層壓實黏土至距地表20cm處，密實度達90％以上，形成素土層；

步驟7：在素土層上植草皮，形成地表植被層。

本發明首次將路基防凍墊層和保溫截排水機理應用到季節性凍土地區路基的防凍設施中，具有以下幾個優點：

1.結構形式簡單，截排水性能和路基防凍性能好，適用于季節性凍土地區的路基防凍和截排水設施，施工方便。

2.路基防凍碎石墊層鋪設厚度減小，節約用材，節省造價。

3.施工工藝簡單。

4.截排水層阻止了地表水和地下水對路基的破壞，同時又避免周圍土顆粒進入截排水層。

5.保溫層起到良好的保溫作用，在冬季使得截排水層內的水不會凍結而順利排走，進而阻止了路基的凍融破壞。

6.本發明的路基防凍和截排水設施結構穩定、不宜失效，具有簡單實用，維護費用低的優點。

附圖說明

圖1為本發明的路基防凍和截排水設施斷面結構示意圖。

圖中，1.碎石層，2.反濾層，3.截排水層，4.碎石層，5.碎石層，6.保溫層，7.素土層，8.地表植被層，9.季節凍土上限。

具體實施方式

本發明提供了一種適用于季節性凍土地區的路基防凍和截排水設施及施工方法，該設施包括基層下碎石層及碎石層的反濾層，道路兩側截排水設施的反濾層、截排水層、碎石反濾層、保溫層、素土層和地表植被層。施工時，在基層下鋪設碎石層，在道路兩側開挖一定順坡的溝槽，溝槽底部和側壁鋪設反濾層，在反濾層內鋪砌截排水層和碎石層，在道路兩側鋪設碎石層，三部分碎石層相連，將水匯集至截排水層，在道路兩側碎石層側面和頂面鋪設保溫層，保溫層上分層回填素土，表層植草皮。本路基防凍和排水設施通過碎石層和截排水層匯集排水，用保溫層保障排水層內的水不會凍結并排水場外，保證路基在運營期間不會發生凍融破壞。

以下結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

如圖1所示，本發明所述的路基防凍和截排水設施，設置有基層下鋪設有被反濾層2包裹的級配碎石層1，路基兩側溝槽周邊鋪設反濾層2，路基兩側溝槽反濾層2內鋪砌有截排水層3，道路兩側鋪設有被反濾層2包裹的級配碎石層4，截排水層3上鋪設碎石層5，碎石層5上鋪設反濾層，然后鋪設保溫層6(此處碎石層5與保溫層6之間的“反濾層”：在圖1中為加黑加粗的一圈，僅做示意)，保溫層6上鋪砌素土層7，素土層7上鋪砌地表植被層8。

本發明所采用的另一個技術方案是：

一種建設上述適用于季節性凍土地區的路基防凍和截排水設施的施工方法，具體按以下步驟進行：

本發明所述的路基防凍和截排水設施，具有結構形式簡單不宜失效、防凍性能和截排水性能好、造價低等優點，是保持季節性凍土地區道路質量的重要措施，以下為本發明的施工方法。

1、在道路施工時，開挖至路槽設計標高下20cm處，采用振動壓路機壓實底部土層，使其下土層壓實度符合規范要求后，然后鋪設反濾層在路槽底面下開挖20cm在基層下鋪設由無紡土工布反濾層2包裹的級配碎石層1，壓實，之后按設計要求修建道路基層和面層，無紡土工布包裹的碎石層一方面可以將水引至截排水層，一方面可阻斷毛細水的上升，在冬季凍結時減小凍脹對路基的影響。

2、結合地質勘探情況確定季節性凍土上限9的位置，在道路兩側開挖有一定順坡的溝槽，溝槽寬1.2～1.5m，深入季節性凍土上限以下0.7m，采用挖掘機開挖，挖出的土堆至溝側一定距離，以便回填時用；

3：采用小型振動壓路機夯實溝槽底部土體，溝槽底部30cm深度內的密實度達92％以上，溝槽底部和側壁鋪設無紡土工布反濾層2；

反濾土工布采用符合國家標準的無紡土工布，土工布規格不小于300g/m²，抗拉強度不小于6kN/m，滲透系數為5×10^-2～5×10^-1cm/s。使用土工布可節省工程量，有效防止土顆粒進入截排水層和碎石層，且施工方便；

4：在鋪設的無紡土工布反濾層2內鋪設截排水層3，然后在面層和基層兩側鋪設碎石層4，在截排水層3上鋪設碎石層5；面層和基層兩側鋪設無紡土工布包裹的碎石層一方面可以將水引至截排水層，一方面可減小道路兩側土凍脹對道路的側向擠壓破壞；截排水層上的碎石其作用在于將水引致截排水層和防止土顆粒進入截排水層；

截排水層分層堆砌壓實平整，確保其穩定性，為保證排水效果，截排水層材料選用孔隙率較大的大粒徑碎石鋪設而成，為保證截排水層的耐久性及有效性，選用單軸抗壓強度不小于25MPa，粒徑7～15cm的碎石鋪砌而成，且嚴禁采用遇水軟化的石料，碎石應堅硬、不易風化，風化等級為中風化、微風化、未風化；

碎石層1、4和5由級配均勻、不易風化、遇水不軟化、粒徑2～7cm的碎石鋪砌而成，鋪砌時下部鋪設大粒徑碎石，上部鋪設小粒徑碎石。

5、在無紡土工布包裹的碎石層5上鋪設保溫層6，在無紡土工布包裹的碎石層4側面和頂面鋪設保溫層6；保溫層6采用60mm的保溫隔熱板，兩層交錯鋪設，能夠起到較好的保溫作用。

6、在溝槽內保溫層上分層回填、分層壓實素土至距地表20cm處，密實度達90％以上，形成素土層7；

7、在素土層7上植草皮，形成地表植被層8。

本發明的內容不限于所列舉實例，實例為本發明的一種表現形式，本領域的技術人員通過閱讀本發明說明書而對本發明技術方案采取的形式上變換，如路基下碎石墊層位置變化，均為本發明的權利要求所涵蓋。