CN102877543A - 一种适用于多年冻土区的保温盲沟设施及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于多年冻土区的保温盲沟设施及施工方法，该设施包括内部铺砌集排水层和碎石层的反滤层，反滤层上设有保温层、黏土层和地表植被层。施工时，在多年冻土区开挖有一定顺坡的沟渠；沟渠底部和侧壁铺设反滤土工布；在反滤土工布围成的空间内填充集排水层和碎石层后，再铺设反滤土工布，与沟渠内铺设的反滤土工布构成反滤层；在保温层上回填黏性土，压实后植草；建成适用于多年冻土区的保温盲沟设施。本保温盲沟设施通过反滤层和集排水层截排水，用保温层保障反滤层内的冻结层上水不会被冻结而顺利排走，阻止冻结层上水的热侵蚀作用，保证工程建设的顺利进行和运营期间维护。

Description

一种适用于多年冻土区的保温盲沟设施及施工方法

技术领域

本发明属于多年冻土区工程技术领域，涉及一种适用于多年冻土区地表水及冻结层上水的截排水设施，特别涉及一种适用于多年冻土区的保温盲沟设施，可以广泛应用于多年冻土区工程领域中的冻结层上水的截流和疏通排泄；本发明还涉及一种建设该保温盲沟设施的施工方法。

背景技术

冻结层上水是指多年冻土层上部融冻层中的地下水，俗称浮水。寒冷季节常冻结成冰，温暖季节融化成水；当浮水全呈液态时，具有自由水面，并以多年冻结层为隔水底板，构成潜水。冬季其上部冻结时，冻结的部分成为连续的隔水顶板，下部未冻结部分的水就具有承压水的性质。冻结层上水常分布于多年冻土区地形低洼处或宽广平缓的分水岭地区，埋藏较浅（一般0.5米左右），水量不大，常为淡水。冻结层上水对工程建筑的热侵蚀作用是危害工程建筑稳定的一个主要原因。

目前常用排水沟和挡土埝阻止冻结层上水。但这两种设施主要用于阻止地表水对工程建筑的热侵蚀作用，对于地表以下土体中的冻结层上水无法阻止，且在寒季容易冻结形成冰椎等危害工程建筑的安全。

我国多年冻土区主要分布在东北高纬度地区的大、小兴安岭和松嫩平原北部及西部高山和青藏高原。近年来为了发展这些地区的经济、民生，国家逐年加大对该区域的工程建设力度，兴建了一大批包括公路、铁路等在内的基础建设。对在建和已建成的工程建筑，如何阻止冻结层上水的热侵蚀作用，保证工程建设的顺利进行和运营期间维护，是一个十分重要的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于多年冻土区的保温盲沟设施，能够阻止冻结层上水的热侵蚀作用，保证工程建设的顺利进行和运营期间维护。

本发明的另一个目的是提供一种上述保温盲沟设施的施工方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种适用于多年冻土区的保温盲沟设施，包括平放的桶形的反滤层，反滤层内、从下往上依次铺砌有集排水层和碎石层，反滤层上设有保温层，保温层上覆盖有黏土层，黏土层上覆盖有地表植被层。

本发明所采用的另一个技术方案是：一种建设上述适用于多年冻土区的保温盲沟设施的施工方法，具体按以下步骤进行：

步骤1：在多年冻土区开挖有一定顺坡的沟渠，该沟渠的出口位于易于排水的河流处或远离工程建筑处；

步骤2：在沟渠底部和侧壁铺设反滤土工布，使沟渠侧壁铺设的反滤土工布顶面与地表的距离为1～1.2m；

步骤3：在铺设的反滤土工布围成的空间内铺设集排水层，然后在集排水层上铺砌厚度为10～20cm的碎石层进行找平，找平后，在碎石层上铺设反滤土工布，碎石层上铺设的反滤土工布与沟渠底部和沟渠侧壁铺设的反滤土工布共同构成平放的桶形的反滤层，再在反滤层顶面上铺设保温层；

步骤4：在保温层上回填黏性土，压实，形成与地表相平的、密实度达到93%以上的黏土层； 

步骤5：在黏土层上植草，形成地表植被层，从而建成适用于多年冻土区的保温盲沟设施。

本发明保温盲沟设施的有益效果：

1）适用于多年冻土区的阻排水设施，效果明显，施工方便。

2）采用的材料及构件均为标准材料，成本低廉且易于购买。

3）施工工艺简单易操作。

4）反滤层能让冻结层上水向盲沟内汇聚同时又隔绝了周围土粒渗进集排水层。

5）保温层能够起到良好的保温作用，使得沟渠内汇聚的冻结层上水不会冻结而能够顺利排走。

6）地表植被层考虑了环保要求，有利于维护多年冻土区的生态平衡。

附图说明

图1是本发明保温盲沟设施的结构示意图。

图2是图1所示保温盲沟设施的施工工艺流程图。

图中：1.反滤层，2.集排水层，3.碎石层，4.保温层，5.黏土层，6.地表植被层。

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。

针对如何阻截和排走冻结层上水，本发明提出了一种结构如图1所示的适用于多年冻土区的保温盲沟设施，包括平放的桶形的反滤层1，反滤层1内、从下往上依次铺砌有集排水层2和碎石层3，反滤层1上设有保温层4，保温层4上覆盖有黏土层5，黏土层5上覆盖有地表植被层6。

本发明还提供了一种上述保温盲沟设施的施工方法，其施工工艺流程图如图2所示，具体按以下步骤进行：

步骤1：在多年冻土区开挖宽度为1～1.2m、下部深入冻土上限1～1.5m的沟渠，开挖的沟渠保证有一定的顺坡，出口位于易于排水的河流处或远离工程建筑处。开挖可采用机械开挖，冻土上限可通过查阅当地地质资料或钻孔进行确认，开挖前应对现场进行调查，查清附件的输油管道、光缆、电缆等设施的位置，在施工中注意保护，确保以上设施的安全，施工完成后标志外露可辨识；

步骤2：在沟渠底部和侧壁铺设反滤土工布，使沟渠侧壁铺设的反滤土工布顶面与地表的距离为1～1.2m；

反滤土工布采用符合国家相关标准的由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。使用该反滤土工布具有减少工程量、施工方便、速度快等优点。

沟渠侧壁铺设的反滤土工布顶面与地表的距离为1～1.2m，是用于铺设保温层和回填黏土层，保证达到保温作用。

步骤3：在铺设的反滤土工布围成的空间内铺设集排水层2，然后在集排水层2上铺砌厚度为10～20cm的碎石层3进行找平，找平完成后，在碎石层3上铺设反滤土工布，碎石层3上铺设的反滤土工布与沟渠底部和沟渠侧壁铺设的反滤土工布共同构成平放的桶形的反滤层1，再在反滤层1顶面上铺设保温板，形成保温层4，使得集排水层2、碎石层3、保温层4和反滤层1顶层的高度之和与反滤层1侧壁的高度相等；

集排水层2表面需堆砌整平，集排水层2采用大孔隙材料铺设而成，其内部具有较大的孔隙率，保证储水及水体的流通。为了降低成本优选块径为200～300mm、单轴极限抗压强度不小于30Mpa的块石铺砌集排水层2，严禁采用强风化块石，块石石质应均匀、不易风化、无裂缝。

碎石层3由粒径均一、不易风化、粒径5～20mm的碎石铺砌而成，铺设时下部铺设粒径较大的碎石，往上变为粒径小的碎石，便于碎石层3表面整平。

保温板采用厚度50～60mm的保温板，优选XPS（绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料）保温板，上下交错铺设两层，形成保温层4。采用厚度50～60mm厚的保温板能够起到足够的保温作用。

步骤4：在保温层4上回填黏性土，并用机械进行压实，确保密实度达到93%以上，形成与地表相平的黏土层5；黏性土采用符合国家相关规范的纯黏土；

压实的黏土层5的密实度达到93%以上，能够起到有效的隔水作用，更好地保护在建和已建成的工程建筑。

步骤5：在黏土层5上植草，形成地表植被层6，从而建成保温盲沟设施。

植草时所用的草种采用易于在多年冻土区生长的耐旱耐低温植物。

本设施完工后，冻结层上水可透过反滤层1在盲沟内汇聚，通过反滤层1上部的保温层4保证盲沟内汇聚的水体不会冻结，使其呈现流体状态，沿着沟渠顺坡通过出口处排出至河流或远离工程建筑位置。

该设施通过地表植被层对由于施工造成的生态破坏进行了修复，因此不会破坏多年冻土区的生态平衡。同时，保温层4对盲沟内水体保温效果良好，植被层也对多年冻土起到一定的保温作用。

本保温盲沟设施不仅能够有效地阻截冻结层上水和地表水，防止冻结层上水在地表冻结形成冻胀丘等地质病害影响工程建筑的稳定，保温效果良好，截排水性能强；而且能根据工程现场情况将冻结层上水排放到指定地点，施工快捷方便；同时，充分考虑了多年冻土区的环保问题，不会破坏多年冻土区的生态平衡，符合国家环保要求。

Claims (10)

1.一种适用于多年冻土区的保温盲沟设施，其特征在于，包括平放的桶形的反滤层（1），反滤层（1）内、从下往上依次铺砌有集排水层（2）和碎石层（3），反滤层（1）上设有保温层（4），保温层（4）上覆盖有黏土层（5），黏土层（5）上覆盖有地表植被层（6）。

2. 如权利要求1所述的适用于多年冻土区的保温盲沟设施，其特征在于，所述反滤层（1）侧壁的高度等于集排水层（2）高度、反滤层（1）顶层厚度、碎石层（3）高度与保温层（4）高度之和。

3.如权利要求1或2所述的适用于多年冻土区的保温盲沟设施，其特征在于，所述的反滤层（1）采用反滤土工布铺设而成。

4. 如权利要求3所述的适用于多年冻土区的保温盲沟设施，其特征在于，所述的反滤土工布是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。

5. 一种建设权利要求1所述适用于多年冻土区的保温盲沟设施的施工方法，其特征在于，该施工方法具体按以下步骤进行：

步骤1：在多年冻土区开挖有一定顺坡的沟渠，该沟渠的出口位于易于排水的河流处或远离工程建筑处；

步骤2：在沟渠底部和侧壁铺设反滤土工布，使沟渠侧壁铺设的反滤土工布顶面与地表的距离为1～1.2m；

步骤3：在铺设的反滤土工布围成的空间内铺设集排水层（2），然后在集排水层（2）上铺砌厚度为10～20cm的碎石层（3）进行找平，找平后，在碎石层（3）上铺设反滤土工布，碎石层（3）上铺设的反滤土工布与沟渠底部和沟渠侧壁铺设的反滤土工布共同构成平放的桶形的反滤层（1），再在反滤层（1）顶面上铺设保温层（4）；

步骤4：在保温层（4）上回填黏性土，压实，形成与地表相平的、密实度达到93%以上的黏土层（5）； 

步骤5：在黏土层（5）上植草，形成地表植被层（6），从而建成适用于多年冻土区的保温盲沟设施。

6. 如权利要求5所述的适用于多年冻土区的保温盲沟设施的施工方法，其特征在于，所述步骤1中沟渠的宽度为1～1.2m、下部深入冻土上限1～1.5m。

7.如权利要求5所述的适用于多年冻土区的保温盲沟设施的施工方法，其特征在于，所述步骤3中集排水层（2）采用块径200～300mm的块石铺砌而成，块石单轴极限抗压强度不小于30MPa。

8. 如权利要求5所述的适用于多年冻土区的保温盲沟设施的施工方法，其特征在于，所述步骤3中碎石层（3）采用粒径5～20mm、不易风化的碎石铺砌而成，铺砌时下部铺设粒径较大的碎石，往上用粒径小的碎石。

9.如权利要求5所述的适用于多年冻土区的保温盲沟设施的施工方法，其特征在于，所述步骤3中保温层（4）由上下交错铺设的厚度为50～60mm的两层保温板组成。

10. 如权利要求5所述的适用于多年冻土区的保温盲沟设施的施工方法，其特征在于，所述步骤3中集排水层（2）高度、碎石层（3）高度、保温层（4）高度和反滤层（1）顶层的高度之和与反滤层（1）侧壁的高度相等。

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