本發(fā)明提供一種季凍區(qū)濕地填方路基兩側(cè)淺層水連通結(jié)構(gòu)，屬于道路建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

季凍區(qū)濕地路基的修筑嚴(yán)重阻斷了路基兩側(cè)濕地淺層水系的連通，導(dǎo)致植物生長區(qū)上游水位上升，下游水位降低，破壞了濕地水系原有平衡，危害了濕地兩側(cè)植物生長，同時對局部路段生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響?，F(xiàn)階段工程建設(shè)中主要利用多設(shè)置涵洞來增加地表水系連通，但是增加涵洞數(shù)量無疑會增加工程造價且面臨較長的施工期。為了解決以上問題，科技人員將碎石盲溝與波紋鋼管組合裝置橫向鋪筑在路基底部。碎石盲溝設(shè)置在地表以下，主要用于干旱季節(jié)路基兩側(cè)地下潛水層水系的溝通，波紋鋼管設(shè)置在地表，用于解決雨量豐沛季節(jié)路基兩側(cè)過量地表水的溝通，較好的解決了路基對濕地水系的阻滯問題。但隨著該裝置的運營使用，大量的淤泥從進(jìn)水口不斷填充碎石盲溝的空隙和波紋鋼管的底部，出水口由于水流的沖刷，造成局部水土流失，使裝置的作用逐漸失效，同時對路基穩(wěn)定性帶來不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種季凍區(qū)濕地填方路基兩側(cè)淺層水連通結(jié)構(gòu)，解決了碎石盲溝與波紋鋼管組合裝置進(jìn)水口淤泥堵塞和出水口沖刷導(dǎo)致的水土流失問題，實現(xiàn)濕地路基兩側(cè)淺層水系連通結(jié)構(gòu)系統(tǒng)運行的長期有效性，并最大程度減緩路基修筑對濕地水系的破壞，對保護生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生積極的影響。

本發(fā)明所述的一種季凍區(qū)濕地填方路基兩側(cè)淺層水連通結(jié)構(gòu)，其技術(shù)解決方案如下：

主要包括結(jié)構(gòu)主體、入水口端部、出水口端部三大部分組成；

所述的結(jié)構(gòu)主體由碎石盲溝與波紋鋼管構(gòu)成；碎石盲溝橫斷面為矩形型式；波紋鋼管置于橫向碎石盲溝正上方，碎石盲溝為波紋鋼管提供穩(wěn)定基礎(chǔ)；波紋鋼管軸向設(shè)置預(yù)拱度，當(dāng)?shù)鼗鶜堄喑两低瓿珊?，波紋鋼管的管底與原地面標(biāo)高保持相同；波紋鋼管的管壁內(nèi)外涂瀝青；

所述的入水口端部由碎石盲溝、集水井、預(yù)制擴體邊溝、石料堆砌體過濾裝置、鋼制篦子過濾裝置構(gòu)成；碎石盲溝位于地表以下，碎石盲溝的前段延長至預(yù)制擴體邊溝正下方，集水井設(shè)置于預(yù)制擴體邊溝正下方，集水井側(cè)面與碎石盲溝的前端相連，接觸面位于預(yù)制擴體邊溝中心線正下方，鋼制篦子過濾裝置固定于波紋鋼管管口處，石料堆砌體過濾裝置堆砌于鋼制篦子過濾裝置的外側(cè)；預(yù)制擴體邊溝用于入水口端部地下水和地表水的集聚，為U型結(jié)構(gòu)，頂部與排水邊溝頂同等高度；波紋鋼管入水口端部設(shè)于邊溝靠近路基一側(cè)，由石料堆砌體過濾裝置和鋼制篦子過濾裝置組成；用于阻擋枯枝雜草等水體漂浮物進(jìn)入波紋鋼管中，石料堆砌體過濾裝置為梯形形狀，頂部高度達(dá)到波紋鋼管管高中心位置，鋼制篦子過濾裝置為圓形形狀，直徑與波紋鋼管直徑相等；

所述的出水口端部由碎石盲溝、波紋鋼管、碎石圍護體構(gòu)成；碎石盲溝位于地表以下，波紋鋼管置于碎石盲溝正上方，碎石盲溝與波紋鋼管端部位于路基坡腳外邊緣側(cè)，波紋鋼管出水口處設(shè)碎石維護體，用于減緩出水水流速度，降低對出口端地表土體的沖刷，梯形設(shè)置。

本發(fā)明工作過程如下：

入水口端部，水匯聚在集水井和預(yù)制擴體邊溝處，潛水層的水經(jīng)地表下的碎石盲溝通道流向出水口端部，豐富的地表水經(jīng)石料堆砌體過濾裝置和鋼制篦子過濾裝置將枯枝等雜物過濾后通過波紋鋼管流向出水口端部。出水口端部，碎石盲溝、波紋鋼管中快速流出的水經(jīng)碎石圍護體后緩緩流出。

本發(fā)明的積極效果在于：本發(fā)明采用進(jìn)水口增設(shè)過濾裝置及出水口增設(shè)碎石維護體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)濕地路基兩側(cè)淺層水系連通結(jié)構(gòu)系統(tǒng)運行的長期有效性，并最大程度減緩路基修筑對濕地水系的破壞，對保護生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生積極的影響；解決了碎石盲溝與波紋鋼管組合裝置進(jìn)水口淤泥堵塞和出水口沖刷導(dǎo)致的水土流失問題。

本發(fā)明具有易于施工、結(jié)構(gòu)耐久、工程造價低、效果明顯等優(yōu)點，并在濕地路段填方路基兩側(cè)濕地保護的設(shè)計上取得了突破性的進(jìn)步。從工程實施效果看，路基兩側(cè)水系通暢，且本結(jié)構(gòu)與生態(tài)敏感濕地自然結(jié)合，與周邊環(huán)境和諧統(tǒng)一，沒有明顯的涵洞修筑帶來的圬工痕跡。

本發(fā)明與涵洞相比，不僅施工簡單、速度快，而且工程造價低。按照工程預(yù)算，本結(jié)構(gòu)造價約為涵洞工程造價的1/3左右，同時具有明顯的經(jīng)濟效益。本發(fā)明解決了路基修筑對兩側(cè)水系隔斷的影響，保證了潛水和地表水的有效連通，使兩側(cè)水位處于原始狀態(tài)，降低兩側(cè)植被死亡率60%以上，對于生態(tài)環(huán)境保護具有明顯的環(huán)境效益。

本發(fā)明在濕地軟土路段承載平臺完成后，利用公路路基現(xiàn)場施工的挖掘機按設(shè)計方案進(jìn)行反開挖，并輔以適當(dāng)人工即可迅速完成施工，施工工藝和施工組織簡單，無需其他特殊的施工設(shè)備。

本發(fā)明碎石盲溝填料采用水穩(wěn)定性好的礫石，碎石盲溝外圍用透水土工布包裹；波紋鋼管以碎石盲溝為基礎(chǔ)，采用碳素結(jié)構(gòu)鋼，其性能符合GB/T 700要求，抗拉強度不小于350MPa，管壁內(nèi)外涂總厚度不小于1mm的瀝青涂層；入水口端部的集水井和預(yù)制擴體邊溝有效匯聚了潛水和地表水，石料堆砌體過濾裝置和鋼制篦子過濾裝置防止雜物堵塞，增強了結(jié)構(gòu)的長期使用性；出水口端部的碎石圍護體大大降低了出水口端部局部的水土流失，保護了出水口端部生物群落的生長。從材料到施工工藝控制，本結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用，利于生態(tài)環(huán)境保護。

附圖說明

圖1為發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為發(fā)明結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3為發(fā)明結(jié)構(gòu)出水口示意圖；

圖4為發(fā)明結(jié)構(gòu)入水口示意圖；

圖中，1、碎石盲溝；2、波紋鋼管；3、集水井；4、預(yù)制擴體邊溝；5.1、過濾裝置；5.2、過濾裝置；6、碎石圍護體；A、主體；B、入水口端部；C、出水口端部。

具體實施例

通過以下實施例進(jìn)一步舉例描述本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明，在不背離本發(fā)明的技術(shù)解決方案的前提下，對本發(fā)明所作的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易實現(xiàn)的任何改動或改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。

實施例1

本段高速公路采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度采用80公里/小時，整體式路基寬度采用24.5m，位于山嶺重丘區(qū)，地下水系較豐富，不良地質(zhì)地段多為山澗溝谷地表排水不暢，部分路段已沼澤化，腐殖土較厚，典型的地層結(jié)構(gòu)是：表層0～1.5m草炭土及淤泥質(zhì)土，呈軟塑狀態(tài)，下部土質(zhì)較好，局部路段淤泥厚度7m以上，路基兩側(cè)水位高差1m以上。

由于本段匯水面積較大，為保證路基兩側(cè)植物根系水系的連貫性，在橋涵兩側(cè)各50m外，平均每間隔60m增加修建橫跨路基的碎石盲溝1和波紋鋼管2組合水連通主體A結(jié)構(gòu)。碎石盲溝1橫斷面為矩形型式，寬度為120cm，高度為80cm，底部距地表面為100cm，頂部鋪設(shè)20cm碎石至地表面。碎石采用粒徑3～5cm、水穩(wěn)定性好的礫石為宜，碎石表面應(yīng)清潔。碎石盲溝1外圍用透水土工布包裹，土工布單位面積質(zhì)量宜≥300g/m²、垂直滲透系數(shù)≥0.01cm/s。采用直徑為75cm的波紋鋼管2置于橫向碎石盲溝1正上方，波紋鋼管2軸向設(shè)置預(yù)拱度，沿軸向采用雙向0.8%橫坡度，以防止地基沉降盆對鋼管排水性能的影響，管底與原地面標(biāo)高相同。波紋鋼管2所用材料性能應(yīng)符合：波紋鋼管2材料采用碳素結(jié)構(gòu)鋼時，其性能應(yīng)符合GB/T 700要求，抗拉強度不小于350MPa，規(guī)格為內(nèi)徑75cm，壁厚2mm。波紋鋼管2所用的鋼板、鋼帶應(yīng)符合GB 912 或GB/T 3274的規(guī)定，其尺寸、外形、重量及允許偏差應(yīng)符合GB/T 709的規(guī)定。采用連續(xù)熱鍍鋅鋼板及鋼帶加工波紋鋼管（板）時，其性能、尺寸、外形、重量及允許偏差應(yīng)符合GB/T 2518規(guī)定，抗拉強度不小于350MPa。

入水口端部B：碎石盲溝1入水口端部設(shè)于排水邊溝中心位置，增設(shè)集水井3、預(yù)制擴體邊溝4、石料堆砌體過濾裝置5.1、鋼制篦子過濾裝置5.2。集水井3用于入水口端部地下水的集聚，長度為200cm、寬度為50cm、高度為150cm，采用粒徑大于5cm、水穩(wěn)性好的礫石填充，集水井3頂部與排水溝溝底同等高度。預(yù)制擴體邊溝4用于入水口端部地下水和地表水的集聚，長度為250cm、厚度和高度根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)定，U型結(jié)構(gòu)，頂部與排水邊溝頂同等高度。由石料堆砌體過濾裝置5.1長方體形狀，采用粒徑大于10cm石料堆積，頂部與波紋鋼管2管頂同等高度。

出水口端部C：碎石盲溝1與波紋鋼管2出水口端部共同位于排水邊溝外邊緣側(cè)≥3m處，波紋鋼管2出水口處設(shè)碎石維護體6，梯形設(shè)置，采用粒徑大于10cm石料堆積。

本段落共設(shè)置14道該水連通結(jié)構(gòu)。該段落位于長白山區(qū)，是典型的生態(tài)敏感區(qū)，在該地區(qū)進(jìn)行公路工程建設(shè)對自然保護區(qū)的生物多樣性造成極大的影響，特別是對地震斷裂帶或地面沉降區(qū)域，軟弱地基區(qū)域及水土資源、自然資源寶貴的區(qū)域，其破壞后果十分嚴(yán)重，可能會導(dǎo)致地質(zhì)不穩(wěn)定、土壤流失、改變水流方向，甚至改變局部氣候、破壞野生生物棲息地，造成不可挽回的損失。科技工作者采用本專利進(jìn)行了方案設(shè)計并付諸實施，水系的有效連通減緩了公路建設(shè)對濕地生物的破壞，帶來了巨大的生態(tài)環(huán)保效益和社會效益。

實施例2

本段高速公路采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度采用80公里/小時，整體式路基寬度采用24.5米，位于山嶺重丘區(qū)，地下水系較豐富且地表排水不暢，該區(qū)域為典型的草炭土濕地，淤泥厚度7m以上。

由于本段屬典型山間盆地，為保證路基兩側(cè)植物根系水系的連通性，修建了5道橫跨路基的碎石盲溝1+波紋鋼管2組合水連通主體A結(jié)構(gòu)。碎石盲溝1、波紋鋼管2材料及設(shè)置同例1。

入水口端部B：碎石盲溝1入水口端部設(shè)于排水邊溝中心位置，增設(shè)集水井3、預(yù)制擴體邊溝4、石料堆砌體過濾裝置5.1、鋼制篦子過濾裝置5.2。集水井3用于入水口端部地下水的集聚，長度為300cm、寬度為50cm、高度為200cm，采用粒徑大于5cm、水穩(wěn)性好的礫石填充，集水井3頂部與排水溝溝底同等高度。預(yù)制擴體邊溝4用于入水口端部地下水和地表水的集聚，長度為350cm、厚度和高度根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)定，U型結(jié)構(gòu)，頂部與排水邊溝頂同等高度。由石料堆砌體過濾裝置5.1長方體形狀，采用粒徑大于10cm石料堆積，頂部與波紋鋼管2管頂同等高度。

出水口端部C：碎石盲溝1與波紋鋼管2出水口端部共同位于排水邊溝外邊緣側(cè)≥3m處，波紋鋼管2出水口處設(shè)碎石維護體6，梯形設(shè)置，采用粒徑大于10cm石料堆積。

該段落位于長白山區(qū)典型的生態(tài)敏感區(qū)，在該地區(qū)進(jìn)行公路工程建設(shè)對自然保護區(qū)的生物多樣性造成極大的影響，特別是對多年形成的草炭土濕地及水土資源破壞十分嚴(yán)重，并可能會導(dǎo)致地質(zhì)不穩(wěn)定、土壤流失、改變水流方向，甚至改變局部氣候、破壞野生生物棲息地，造成不可挽回的損失?？萍脊ぷ髡卟捎帽緦＠M(jìn)行了方案設(shè)計并付諸實施，水系的有效連通減緩了公路建設(shè)對濕地生物的破壞，帶來了巨大的生態(tài)環(huán)保效益和社會效益。

實施例3

本段高速公路采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度采用80公里/小時，整體式路基寬度采用24.5米，位于山嶺重丘區(qū)。該段屬靖宇水源保護區(qū)、東風(fēng)濕地保護區(qū)，地下水系較豐富且地表排水不暢，該區(qū)域為典型的草炭土濕地，淤泥厚度8m以上。

為保證路基兩側(cè)植物根系水系的連通性，修建了4道橫跨路基的碎石盲溝1和波紋鋼管2組合水連通主體A結(jié)構(gòu)。碎石盲溝1、波紋鋼管2材料及設(shè)置同例1。

入水口端部B：碎石盲溝1入水口端部設(shè)于排水邊溝中心位置，增設(shè)集水井3、預(yù)制擴體邊溝4、石料堆砌體過濾裝置5.1、鋼制篦子過濾裝置5.2。集水井3用于入水口端部地下水的集聚，長度為400cm、寬度為50cm、高度為200cm，采用粒徑大于5cm、水穩(wěn)性好的礫石填充，集水井3頂部與排水溝溝底同等高度。預(yù)制擴體邊溝4用于入水口端部地下水和地表水的集聚，長度為450cm、厚度和高度根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)定，U型結(jié)構(gòu)，頂部與排水邊溝頂同等高度。由石料堆砌體過濾裝置5.1長方體形狀，采用粒徑大于10cm石料堆積，頂部與波紋鋼管2管頂同等高度。

出水口端部C：碎石盲溝1與波紋鋼管2出水口端部共同位于排水邊溝外邊緣側(cè)≥3m處，波紋鋼管2出水口處設(shè)碎石維護體6，梯形設(shè)置，采用粒徑大于10cm石料堆積。

該段落位于靖宇水源保護區(qū)和東風(fēng)濕地保護區(qū)，本專利的實施對路基兩側(cè)生物多樣性保護、水資源保護具有重要意義，同時帶來巨大的社會效益。