一種季節(jié)性浸水路基內(nèi)部單向排水系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及路基排水系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是，提供了一種針對季節(jié)性浸水地區(qū)路基內(nèi)部單向排水系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近二十年來，中國在非洲、東南亞等地區(qū)的海外公路建設(shè)業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛。在非洲及東南亞典型熱帶雨林地區(qū)，地下水位高、含水率高，軟土廣泛分布且富含有機(jī)質(zhì)。很多地區(qū)年降雨量高、雨季降雨集中，使得路基下部要么長期被水浸泡，要么季節(jié)性浸水，路基干濕狀況變化幅度大。當(dāng)路基排水設(shè)施設(shè)置不當(dāng)，或降雨量大于其排水能力時，會導(dǎo)致雨水在路基兩側(cè)匯集，引起路側(cè)水位變化。路側(cè)水位的升降及各種極端工況引起路基內(nèi)部水分遷移，對路基安全不利。因此，完備的路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的排水系統(tǒng)對于保證路基工作區(qū)濕度狀況，保障路基路面結(jié)構(gòu)正常工作至關(guān)重要。

現(xiàn)有常用的路界地下排水設(shè)施主要包含：滲溝、邊坡滲溝、支撐滲溝、滲井、暗溝、仰斜式排水管和隔離層等，對于常規(guī)路基在降低地下水位，匯集水流等方面可以起到不錯的效果，但是對于季節(jié)性浸水情況，單一一種排水單元或其簡單的組合并不能起到很好的效果。另外由于季節(jié)性浸水路基存在路基兩側(cè)積水的情況，有時積水水位很高，設(shè)置路基體內(nèi)部排水管會存在倒灌問題。因此需要使用單向排水管，防止路基側(cè)積水沿排水管進(jìn)入路基。目前浮球式單向閥存在與管壁接觸面積小，密封防水效果不佳的問題。對于季節(jié)性浸水地區(qū)，當(dāng)有大流量排水需求時，由于浮球在排水管中的阻滯效應(yīng)，會大大影響路基水的排出速度。

綜上，需要針對季節(jié)性浸水典型條件，綜合考慮其水分入滲遷移規(guī)律，合理設(shè)置其路基內(nèi)部排水設(shè)施，開發(fā)適用于季節(jié)性浸水地區(qū)的新型單向排水系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種用于季節(jié)性浸水地區(qū)的路基內(nèi)部單向排水系統(tǒng)，以解決季節(jié)性浸水地區(qū)路基內(nèi)部快速排水，防止路側(cè)積水倒灌問題。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：

一種季節(jié)性浸水路基內(nèi)部單向排水系統(tǒng)，包括：

設(shè)置于路基兩側(cè)的組合式邊坡防滲層；設(shè)置于兩側(cè)路肩下路基土內(nèi)部的管式滲溝；與管式滲溝下部排水管相連通的仰斜式單向排水管；仰斜式單向排水管外圍的階梯式土工格室；和設(shè)置于路基下部的砂石墊層；其中：

所述組合式邊坡防滲層包括：粘性土保護(hù)層、漿砌料石防滲層及防水膜料，所述粘性土保護(hù)層位于路基邊坡表面上部，所述漿砌料石防滲層位于路基邊坡表面下部；所述防水膜料沿路基土邊坡鋪設(shè)于粘性土保護(hù)層和漿砌料石防滲層下方；

所述管式滲溝包括：滲溝封閉層、滲水體和縱向土工排水管，所述滲水體采用透水性粒料填充，填料外設(shè)置反濾層，底部設(shè)置防滲層；所述縱向土工排水管位于管式滲溝的下部；

所述仰斜式單向排水管包括：仰斜式排水管、喇叭形出水口及單向排水閥體，所述仰斜式排水管頂部帶孔，外包土工布作為反濾層，一端同滲溝的排水管連通，另一端傾斜穿過邊坡防滲層，并保持不小于6°的傾角；所述喇叭形出水口位于仰斜式排水管邊坡端，底部設(shè)置有濾網(wǎng)，內(nèi)部包含兩套帶三角孔的圓形支座，圓形支座固定在喇叭形出水口內(nèi)壁；所述單向排水閥體位于喇叭形出水口內(nèi)部；

所述階梯式土工格室沿仰斜式單向排水管，階梯式設(shè)置于路基體內(nèi)部，格室側(cè)壁設(shè)置用于仰斜式單向排水管穿過的孔，格室內(nèi)部填充級配碎石。

優(yōu)選的，所述單向排水閥體包括三個沿出水口空間分布的、互成120°的類錐形閥體，其中一個閥體固定在喇叭形出水口上端，另外兩個閥體依次位于喇叭形出水口下部，依水位高低帶動與之固定的三棱柱滑桿上下浮動，三棱柱滑桿順次穿過三個固定在出水口內(nèi)壁上的圓形支座的三角孔。

優(yōu)選的，所述類錐形閥體內(nèi)部采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料填充，密度介于30kg/m³～80kg/m³之間。

優(yōu)選的，所述類錐形閥體外包硅膠防水密封層，采用硅膠材質(zhì)，密封層尾部與三棱柱滑桿固定，三棱柱滑桿順次穿過三個固定在喇叭形出水口內(nèi)壁上的圓形支座的三角孔中，所述三棱柱滑桿和帶三角孔的圓形支座采用耐磨型尼龍材料。

優(yōu)選的，所述滲溝土工排水管管徑100mm，所述仰斜式單向排水管管徑50mm，均采用pvc材質(zhì)。

優(yōu)選的，所述濾網(wǎng)采用小于0.075mm的不銹鋼方孔濾網(wǎng)。

優(yōu)選的，所述階梯式土工格室采用強(qiáng)化的高密度聚乙烯(hdpe)材料，通過將兩片hdpe材料半錯開焊接成階梯狀。

有益技術(shù)效果：

本發(fā)明的核心在于帶土工格室的單向排水管。土工格室一方面形成排水通道，加快入滲水排出速度；另一方面階梯式的設(shè)計可以使其有效固定在路基體內(nèi)部，不致因其本身的向下滑移對路基造成不利影響。土工格室與排水管聯(lián)合使用使水分可以通過帶傾角的排水管快速排出，也起到對排水管的固定作用。對于單向排水管的設(shè)計，其出水口部單向閥體在重力及出流水沖擊作用下處于開放狀態(tài)；路基側(cè)水位上升時受浮力作用而關(guān)閉，閥體的硅膠外層可以起到很好的防水密封效果。喇叭形出水口底部設(shè)置的濾網(wǎng)可以有效過濾進(jìn)入排水管的路基側(cè)水中所含泥沙，防止泥沙進(jìn)入排水閥體，保證密封效果。相較于普通的球式單向排水管，該閥體由于采用分離的椎體而具有沿管方向更長的密封距離與密封接觸面積，可以有效防止密封接觸面積小而造成的防水失效概率。另外，通過對三個椎體在喇叭形出水口內(nèi)部空間上的合理布置(互成120°)，使其在任何一個斷面上的過水?dāng)嗝婷娣e均未受到明顯擠占，而常規(guī)的浮球則大大減弱了排水口的出水效果。

同時，本發(fā)明通過采用組合式邊坡防滲措施大幅減少路側(cè)積水入滲；通過路基內(nèi)部小型滲溝的布置有效攔截通過邊坡，路面結(jié)構(gòu)或接縫等其他渠道入滲的水分進(jìn)一步擴(kuò)散，降低浸潤線；路基底部的砂墊層為路基排水提供了通道，有利于加速越過排水管的水分的滲流。

綜上，本發(fā)明一方面可以有效減小季節(jié)性浸水路基邊坡水的入滲，另一方面可以快速攔截并排出進(jìn)入土體的水分，防止路基側(cè)積水倒灌。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的季節(jié)性浸水路基內(nèi)部單向排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的單根仰斜式排水管頂部孔眼布置圖。

圖3是本發(fā)明的喇叭形出水口透視圖。

圖4是本發(fā)明的單向排水閥體示意圖。

圖5是本發(fā)明的單向排水閥體與帶三角孔的圓形支座位置關(guān)系示意圖。

圖6-a是本發(fā)明的路側(cè)無積水時喇叭形單向出水口透視圖。

圖6-b是本發(fā)明的路側(cè)積水高于出水口時喇叭形單向出水口透視圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

如圖1所示為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖，1-13為路面結(jié)構(gòu)；1-2為粘性土保護(hù)層，1-3為漿砌料石防滲層，1-4為防水膜料，1-2、1-3、1-4共同構(gòu)成了組合式邊坡防滲層；1-5為滲溝封閉層，1-6為透水性粒料，1-7為反濾層，1-8為縱向土工排水管，1-9為防滲層，1-5、1-6、1-7、1-8、1-9共同構(gòu)成了路肩側(cè)小型滲溝；1-10為內(nèi)填級配碎石的階梯式土工格室；1-11為頂部帶孔的仰斜式排水管，1-12為土工布反濾層，1-1為喇叭形出水口，其內(nèi)含單向排水閥體，單向排水閥體將結(jié)合圖4、圖5進(jìn)一步說明，1-11、1-12、1-1共同構(gòu)成了仰斜式單向排水管；1-14為砂石墊層。

所述漿砌料石厚度采用15cm～25cm，其高度根據(jù)當(dāng)?shù)芈坊叨却_定。所述防水膜料采用防水復(fù)合土工膜，其和粘性土保護(hù)層、漿砌料石防滲層共同使用可有效減少路側(cè)積水入滲；

所述路肩側(cè)小型滲溝、仰斜式排水管以及內(nèi)填級配碎石的階梯式土工格室共同構(gòu)成了入滲水分的攔截排除通道。進(jìn)入路基體的水分一部分進(jìn)入帶級配碎石的階梯式土工格室1-10提供的排水通道，通過頂部孔進(jìn)入仰斜式單向排水管1-11。另一部分水分進(jìn)入滲溝，并向下滲流進(jìn)入縱向土工排水管1-8，通過相連的仰斜式單向排水管1-11排出路基體外。仰斜式單向排水管1-11邊坡端的喇叭形出水口1-1內(nèi)含單向排水閥體，可以有效保證無路側(cè)積水情況下路基水自由排除，路基側(cè)積水情況下自動關(guān)閉，防止倒灌。帶級配碎石的階梯式土工格室1-10一方面可以提供排水通道，使水分進(jìn)入仰斜式排水管1-11，另一方面其階梯式的構(gòu)造可以增強(qiáng)穩(wěn)定性。

所述路基底部砂石墊層1-14為路基排水提供了通道，有利于加速越過排水管的水分滲流。

如圖2為仰斜式排水管頂部孔眼布置圖，供階梯式土工格室中的水分進(jìn)入。

如圖3所示為喇叭形出水口透視圖。1-1為喇叭形出水口主體結(jié)構(gòu)。2-1，2-2為喇叭形出水口內(nèi)部的兩組帶三角孔的圓形支座，固定在出水口內(nèi)壁上。帶三角孔的圓形支座每組三個，按如圖所示方式沿平截面圓錐體的母線排列。2-3為不銹鋼方孔濾網(wǎng)。

如圖4所示為單向排水閥體示意圖。4-2為單向排水閥體，硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料材質(zhì)，閥體外裹覆硅膠防水材料。5-1為三棱柱滑桿，滑桿按如圖所示位置固定在閥體底部，與閥體形成一個整體結(jié)構(gòu)。

如圖5所示為單向排水閥體與喇叭形出水口內(nèi)部帶三角孔的圓形支座位置關(guān)系圖。4-2為單向排水閥體，5-1為固定在單向排水閥體底部的三棱柱滑桿。4-2、5-1作為一個整體通過滑桿5-1穿過圓形支座2-1的三角孔，圓形支座2-1固定在喇叭形出水口內(nèi)壁。支座的三角孔及滑桿三棱柱的設(shè)計用來防止與滑桿連同為一體的單向排水閥體的自由轉(zhuǎn)動。三角形孔與滑桿之間留有適當(dāng)空隙，以供滑桿自由上升及下降。每組支座采取三個帶三角孔的圓形支座的設(shè)計用來防止單一支點情況下滑桿的擺動。

如圖6所示為喇叭形出水口及其內(nèi)部單向排水閥體透視圖，6-a，6-b分別為路側(cè)無積水及積水位高于出水口時排水閥體的狀態(tài)。如圖6-a所示，1-1為喇叭形出水口主體結(jié)構(gòu)，2-1，2-2為固定在喇叭形出水口內(nèi)壁的兩組六個帶三角孔的圓形支座，2-3為喇叭形出水口底部的不銹鋼方孔濾網(wǎng)。1-1、2-1、2-2、2-3作為一個整體構(gòu)成了喇叭形出水口。4-1為固定在喇叭形出水口內(nèi)壁的單向排水閥體。三棱柱滑桿5-1固定在閥體4-2底部，三棱柱滑桿5-2固定在閥體4-3底部，4-2、4-3構(gòu)成了兩個活動閥體。兩個活動閥體底部滑桿分別穿過兩組固定于喇叭形出水口內(nèi)壁的支座2-1、2-2的三角孔中，更加清晰的關(guān)于閥體與帶三角孔的圓形支座位置關(guān)系可參見圖5及相關(guān)說明。圖6-b標(biāo)號與圖6-a標(biāo)號含義相同，其所示為喇叭形出水口浸水后(路側(cè)積水高于出水口時)，活動閥體4-2、4-3上升，三閥體合為一個平截面圓錐體而關(guān)閉排水管的狀態(tài)。

排水閥體不浸水時(路側(cè)無積水時)，處于6-a所示狀態(tài)，閥體通過尾部滑桿卡在帶三角孔的圓形支座處。三閥體沿環(huán)向均勻分布(互成120°)，在軸向分布上，如圖6-a所示，閥體4-2位于閥體4-1的下方，閥體4-3位于閥體4-2的下方。此種布置方式相較于單球式閥門，在不浸水狀態(tài)下，喇叭形出水口的每一個斷面都不會受到閥體的過大擠占，有效保證水流量較大時的出水效果。閥體均由硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料制成，硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料具有密度低，比強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好等優(yōu)點，其密度介于30kg/m³～80kg/m³之間，可保證浸水時產(chǎn)生較大浮力。喇叭形出水口浸水后(路側(cè)積水高于出水口時)，活動閥體4-2、4-3快速上升，其底部滑桿在帶三角孔的圓形支座中滑動，支座固定在出水口內(nèi)壁，不隨閥體移動。閥體上升后呈圖6-b所示狀態(tài)，三閥體合為一平截面圓錐體。由于閥體由硅膠防水材料包圍，在靜水壓力及動水壓力沖擊下，閥體與側(cè)壁可保持良好密閉效果。并且由于各閥體之間較大的接觸面積，可以大為減小因密封面積小，密封距離短導(dǎo)致失效的概率。當(dāng)水位下降時，閥體在出流水沖擊及自重作用下下降，滑桿在帶三角孔的圓形支座中滑動至閥體與支座接觸，路基內(nèi)部水得以排出。喇叭形出水口底部的不銹鋼濾網(wǎng)用以過濾進(jìn)入單向排水管的路側(cè)積水所攜帶的泥沙，防止泥沙進(jìn)入閥體間隙影響密封防水效果。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。