[发明专利]一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构及施工方法

说明书

本发明公开了一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构及施工方法，旧路基与新路基之间通过台阶开挖段拼接，新路基的底部铺设有毛细阻滞层，新路基内间隔铺设多层导电芯吸玄武岩纤维土工织物，导电芯吸玄武岩纤维土工织物的一端嵌入旧路基，分别连接直流电源正极和负极的导电芯吸玄武岩纤维土工织物在竖向上交替布置；新旧路拼接处下部的每两层导电芯吸玄武岩纤维土工织物之间均埋设有时域反射传感器，时域反射传感器与直流电源的控制器通讯连接，用于控制直流电源与对应导电芯吸玄武岩纤维土工织物的连通或断开。本发明兼具主动脱水和路基加筋复合功能，能够有效防治季冻区改扩建工程中冻融循环作用下产生的冻胀、差异沉降和翻浆冒泥等病害。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，涉及一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构及施工方法。

背景技术

随着我国经济的发展，公路的交通量逐年递增，双向四车道高速公路大部分无法适应当前日益增长的交通量，对既有公路的加宽已成必然。传统的公路改扩建工程采用结合部位台阶开挖、土工格栅加筋、路基强夯、超载预压、换填轻质路基填料、软土地区采用桩承式基础等多种方法。季冻区高速公路改扩建工程则面临着更加复杂的条件。一方面，公路本身面临着在冻融循环、大温差与长时间的持续低温作用，这直接制约着路基路面的稳定性与耐久性；另一方面，新旧路基填土的颗粒组成、含水率、土体强度等方面的差异，以及新旧路基下天然地基的性状、固结程度不同。在路基自重、行车荷载以及自然环境作用下，易引发新旧路基之间的差异沉降、翻浆冒泥和空洞等病害，影响行车安全与公路耐久性，也增加了公路运营期的维修养护成本。

传统的改扩建路基差异沉降控制方法主要以路基路面力学为基础，并未考虑路基冻胀、新旧路基水分迁移等作用对寒区改扩建公路差异沉降的影响。室内试验和实际工程均证明，通过换填粗颗粒土的方法只能减少冻胀，不能消除水分迁移。路基土的强度与变形特性随含水量的升高而大幅降低，水分的迁移与积聚也是导致寒区路基冻胀主要诱因，新旧路基含水量的不同是产生差异沉降的因素之一。因此，如何有效控制季冻区新旧路基的含水量，是防治改扩建公路差异沉降、冻胀、翻浆冒泥等病害亟需解决的关键问题之一。

新旧路基的差异冻胀是季冻区改扩建工程面临的棘手问题。负温、冻敏性土和水分补给是产生路基冻胀的必要条件，传统的冻胀防治方法（如换填、保温法等）存在运输、施工成本高，稳定性与耐久性较差等问题，无法有效排出路基土中的毛细水，因而无法有效防止路基冻胀。改扩建工程中新旧路基的差异沉降主要由新旧路基填土的含水量、土体强度、固结程度的不同而引起的，大多数情况下旧路基土的含水量高于新路基土。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，兼具主动脱水和路基加筋复合功能，能够有效防治季冻区改扩建工程中冻融循环作用下产生的冻胀、差异沉降和翻浆冒泥等病害。

本发明的另一目的是，提供一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构的施工方法。

本发明所采用的技术方案是，一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，旧路基与新路基之间通过台阶开挖段拼接，新路基的底部铺设有毛细阻滞层，新路基内间隔铺设多层导电芯吸玄武岩纤维土工织物，导电芯吸玄武岩纤维土工织物的一端嵌入旧路基，分别连接直流电源正极和负极的导电芯吸玄武岩纤维土工织物在竖向上交替布置；新旧路拼接处下部的每两层导电芯吸玄武岩纤维土工织物之间均埋设有时域反射传感器，时域反射传感器与直流电源的控制器通讯连接，用于控制直流电源与对应导电芯吸玄武岩纤维土工织物的连通或断开。

进一步的，所述导电芯吸玄武岩纤维土工织物通过导电芯吸玄武岩纤维纵横编制得到，导电芯吸玄武岩纤维为芯吸纤维表面涂覆厚度0.1-5μm的碳黑涂层得到，芯吸纤维为连续玄武岩纤维。

进一步的，所述导电芯吸玄武岩纤维的截面为圆形、十字形、三叶形、H形或T形。

进一步的，所述导电芯吸玄武岩纤维的直径为5-20μm，导电芯吸玄武岩纤维的抗拉强度2.5-3GPa。