冻土区碟形生态排水设施及其建筑方法.pdf

一种冻土区蝶形生态排水设施及其建筑方法，该设施包括U形的防渗层，防渗层朝向公路的侧壁上部向公路方向折弯，防渗层内填充有集水层，集水层顶面的高度位置高于路面底基层底面的高度位置，集水层内设有排水管，排水管侧壁上设有多个渗水孔，集水层上设有排水沟。开挖沟渠和槽，在沟渠和槽内铺设防渗土工布，用砂砾铺设底层，底层上铺设排水管，使排水管上的渗水孔均位于水平面下方，用砂砾填满沟渠，排水管位于集水层内，在集水层上敷设中间低两边高的排水沟，建成冻土区碟形生态排水设施。该排水设施强调工程建设与自然环境的和谐统一，造价低廉、耐久性好，完全满足工程设计要求，可永久使用，生态效益显著，景观效果好。

1.  一种冻土区蝶形生态排水设施，其特征在于，包括U形的防渗层（1），防渗层（1）朝向公路的侧壁上部向公路方向折弯，防渗层（1）内填充有集水层（2），集水层（2）顶面的高度位置高于路面底基层（7）底面的高度位置，集水层（2）内设有排水管（3），排水管（3）侧壁上设有多个渗水孔（8），集水层（2）上设有排水沟（4）。

2.  根据权利要求1所述的冻土区蝶形生态排水设施，其特征在于，所述的排水管（3）包括塑料管制成的排水管本体（9），沿排水管本体（9）的轴线方向、排水管本体（9）下半部分的侧壁上加工有四排透水孔，每排透水孔均由多个渗水孔（8）组成；该四排透水孔分成两组，每组中有两排透水孔，该两组透水孔对称于排水管（3）的垂直中心线设置；同一组两排透水孔中，一排透水孔中相邻两个渗水孔（8）与另一排透水孔中位于该相邻两个渗水孔（8）连线的垂直平分线上的一个渗水孔（8）构成一个等边三角形，该三个渗水孔（8）作为该等边三角形的三个顶点。

3.  根据权利要求2所述的冻土区蝶形生态排水设施，其特征在于，同一排透水孔中相邻两个渗水孔（8）之间的距离为5～15mm。

4.  根据权利要求2或3所述的冻土区蝶形生态排水设施，其特征在于，所述渗水孔（8）的直径为4～8mm。

5.  一种权利要求1所述冻土区蝶形生态排水设施的建筑方法，其特征在于，该建筑方法具体按以下步骤进行：
步骤1：在路面底基层旁边需要设置圬工结构排水设施的位置开挖与路面底基层同向的沟渠，同时，从该沟渠朝向路面底基7的侧壁沿路面底基7底面向路面底基层中心方向开槽，该槽的长度与所挖沟渠的长度相同；
步骤2：在所挖沟渠的表面铺设防渗土工布，铺设过程中将防渗土工布朝向路面底基层的一端置于路面底基层下面的槽内，防渗土工布另一侧沿沟渠旁边的地形表面铺设，形成防渗层；
步骤3：在防渗层底面上铺设厚度砂砾，形成底层，在该底层上敷设排水管，使排水管上的渗水孔均位于水平面下方，然后，用砂砾填充防渗层围成空间内的其余部分，并与底层一起形成集水层，排水管位于集水层内；
步骤4：集水层顶部铺设粘土，形成隔水层，在隔水层上覆盖耕植土，形成中间低、两边高的蝶形的排水沟，建成冻土区蝶形生态排水设施。

冻土区碟形生态排水设施及其建筑方法
技术领域
本发明属于冻土区公路、铁路、房建等基础设施工程建设技术领域，涉及一种用于冻土区工程建设的截、排水设施，特别涉及一种冻土区蝶形生态排水设施；本发明还涉及一种该排水设施的建筑方法。
背景技术
近年来随着我国经济建设的迅猛发展，铁路、公路、矿山开采和城市开发等基础设施建设在青藏高原冻土地区广泛展开，现阶段这些工程往往采用圬工结构排水设施，由于高原地区白天太阳辐射强、升温快、温度高，夜晚空气散热快，温度低，该区域的圬工结构排水设施往往频繁地接受着冻融循环的考验。以公路建设为例，近年来混凝土、浆砌片石等圬工结构排水设施的耐久性问题已成为制约该地区公路工程建设的顽症，急待技术创新和突破。
发明内容
本发明的目的是提供一种冻土区蝶形生态排水设施，能够经受冻土区频繁地冻融循环，具有很好的耐久性。
本发明的另一个目的是提供一种上述排水设施的建筑方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种冻土区蝶形生态排水设施，包括U形的防渗层，防渗层朝向公路的侧壁上部向公路方向折弯，防渗层内填充有集水层，集水层顶面的高度位置高于路面底基层底面的高度位置，集水层内设有排水管，排水管侧壁上设有多个渗水孔，集水层上设有排水沟。
本发明所采用的另一个技术方案是：一种上述冻土区蝶形生态排水设施的建筑方法，具体按以下步骤进行：
步骤1：在路面底基层旁边需要设置圬工结构排水设施的位置开挖与路面底基层同向的沟渠，同时，从该沟渠朝向路面底基7的侧壁沿路面底基7底面向路面底基层中心方向开槽，该槽的长度与所挖沟渠的长度相同；
步骤2：在所挖沟渠的表面铺设防渗土工布，铺设过程中将防渗土工布朝向路面底基层的一端置于路面底基层下面的槽内，防渗土工布另一侧沿沟渠旁边的地形表面铺设，形成防渗层；
步骤3：在防渗层底面上铺设厚度砂砾，形成底层，在该底层上敷设排水管，使排水管上的渗水孔均位于水平面下方，然后，用砂砾填充防渗层围成空间内的其余部分，并与底层一起形成集水层，排水管位于集水层内；
步骤4：集水层顶部铺设粘土，形成隔水层，在隔水层上覆盖耕植土，形成中间低、两边高的蝶形的排水沟，建成冻土区蝶形生态排水设施。
本发明排水设施采用低碳环保的理念，强调工程建设与自然环境的和谐统一，可应用于边沟、截水沟、排水沟的设计，为冻土区公路、铁路、房建等基础设施工程建设中的环境保护工作提出新的思路。解决了冻土区圬工结构排水设施存在的造价高、耐久性差的问题，同时贯彻生态保护思想，不仅在使用功能上完全满足工程设计要求，造价低廉，而且可永久使用，生态效益显著，景观效果好。
附图说明
图1是本发明排水设施第一种实施例的结构示意图。
图2是是本发明排水设施第二种实施例的结构示意图。
图3是本发明排水设施中排水管的结构示意图。
图中：1.防渗层，2.集水层，3.排水管，4.隔水层，5.路面面层，6.路面基层，7.路面底基层，8.渗水孔，9.排水管本体，10.排水沟。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1，本发明排水设施第一种实施例，包括底部为平底的U形的防渗层1，防渗层1朝向公路的侧壁上部向公路方向折弯，该折弯部分位于公路的路面底基层7下面，其长度L为15～30cm，防渗层1另一个侧壁的上部向背离公路的方向折弯，并沿该方向的地形表面铺设；防渗层1内填充有集水层2，集水层2顶面的高度位置高于路面底基层7底面的高度位置，集水层2内设有排水管3，排水管3朝向防渗层1底部的外侧壁与防渗层1底面之间的距离h为8～15cm；集水层2上设有隔水层4，隔水层4上设有排水沟10。
如图2所示，本发明排水设施第二种实施例，包括底部为平底的U形的防渗层1，防渗层1朝向公路的侧壁上部向公路方向折弯，该折弯部分位于公路的路面底基层7下面，其长度L为15～30cm，防渗层1另一个侧壁的上部向背离公路的方向折弯，并沿该方向的地形表面铺设，且只有一道折弯；防渗层1内填充有集水层2，集水层2顶面的高度位置高于路面底基层7底面的高度位置，集水层2内设有排水管3，排水管3朝向防渗层1底部的外侧壁与防渗层1底面之间的距离h为8～15cm；集水层2上设有隔水层4，隔水层4上设有排水沟10。
排水管3的结构如图3所示，包括高密度聚乙烯塑料管制成的排水管本体9，沿排水管本体9的轴线方向、排水管本体9下半部分的侧壁上加工有四排透水孔，每排透水孔均由多个直径为4～8mm的渗水孔8组成；该四排透水孔分成两组，每组中有两排透水孔，该两组透水孔对称于排水管3的垂直中心线设置，同一排透水孔中相邻两个渗水孔8之间的距离为5～15mm；同一组两排透水孔中的渗水孔8呈梅花形布置，即一排透水孔中相邻两个渗水孔8与另一排透水孔中位于该相邻两个渗水孔8连线的垂直平分线上的一个渗水孔8构成一个等边三角形，该三个渗水孔8作为该等边三角形的三个顶点。
本发明还提供了一种上述排水设施的建筑方法，具体按以下步骤进行：
步骤1：在路面底基层7旁边需要设置圬工结构排水设施的位置开挖与路面底基层7同向的沟渠，同时，从该沟渠朝向路面底基层7的侧壁沿路面底基层7底面向路面底基层7中心方向开槽，该槽的长度与所挖沟渠的长度相同；
步骤2：在所挖沟渠的表面铺设防渗土工布，铺设过程中将防渗土工布朝向路面底基层7的一端置于路面底基层7下面的槽内，防渗土工布置于该槽内的长度L为15～30cm，防渗土工布另一侧沿沟渠旁边的地形表面铺设，形成防渗层1；
步骤3：在防渗层1底面上铺设厚度h为8～15cm的砂砾，形成底层，在该底层上敷设排水管3，使排水管3上的渗水孔8均位于水平面的下方，然后，用砂砾填充防渗层1围成空间内的其余部分，并与底层一起形成集水层2，排水管3位于集水层2内；
排水管3采用高密度聚乙烯塑料管制成，相邻排水管3之间通过热收缩带连结。
步骤4：集水层2顶部铺设粘土，夯实形成隔水层4，然后在隔水层4上覆盖耕植土，形成中间低、两边高的碟形的排水沟10，建成冻土区碟形生态排水设施。
路面和边坡接受的降水沿地表流动，汇集到碟形的排水沟4内，然后，顺着排水沟10排走。隔水层4以下的地下水通过防渗层1进入集水层2内，防渗层1能防止集水层2内的水向外反渗，集水层2内的水经排水管3下部的渗水孔8进入排水管3内，并通过排水管3排走，可减小路基填料中的含水量，避免路基冻融破坏。集水层2内的水进入排水管3的过程中，由于渗水孔8位于水平面的下方，避免了砂砾随水移动而堵塞渗水孔8的现象，保证了排水的通畅。