[发明专利]一种季节冻土区路基防冻结构及其施工方法

说明书

本发明涉及一种季节冻土区路基防冻结构及其施工方法，属于季节冻土区路基防冻技术领域。所述路基结构整体纵截面为梯形，路基结构从下往上依次为路基、砂砾层、填料层、水泥稳定碎石层、导电基层和路面层，还包括路基防冻结构加热控制系统和供电系统；砂砾层可以阻止冷季地下水向路基结构上部的迁移通道。导电基层可以将有些工业废料掺入变废为宝，具有电热效应，防止路基结构的冻结，边坡的硬质保温板和砂砾护坡层可以防止路基结构边坡的冻结，单向排水管可以将路基内部的水分排出，防止路基结构冻结。本发明综合采用了主动防御、被动保温以及防排水原理，可以有效地防止季节冻土区路基的冻胀，提高路基结构的抗冻融稳定性。

技术领域

本发明涉及季节冻土区公路路基技术领域，具体而言，涉及一种季节冻土区路基防冻结构及其施工方法。

背景技术

季节冻土区路基冻害一直是困扰我国北方地区道路建设与安全运营的一个重要问题。季节冻土区路基的冻胀现象普遍存在，并且沿线冻胀分布具有很大的随机性。路基填土类型、土体含水量、渗透特性、排水条件、地下水位、气温等都会影响路基冻胀。冷季，在温度梯度的作用下水分会向路基上部路床迁移，这种竖向迁移导致路基结构产生强烈冻胀作用。同时水分的它向迁移（如坡面、路面裂缝和中央隔离带等）也是路基结构产生冻害不可忽视的因素。春季消融期，路基结构又会面临融沉、翻浆、冒泥等威胁，严重地危及行车安全。

现有季节冻土区路基冻害防治通常是从基土材料和保温阻热方面对冻胀进行预防，主要措施包括基土换填与改良法、保温板法。基土换填是采用非冻胀敏感性土换填冻胀敏感性土，减少路基结构的冻胀；基土改良是采用一些盐类（如含钠、钙盐）或者一些分散剂（如钾与钠的氧化物、含钠的蒙脱石等）降低基土的冻结点，使路基结构产生较好的防冻胀效果；保温板法是在路基上部一定深度铺设保温板，降低土体内部与外界热量交换，减少路基结构的冻胀。基土换填与改良会显著增加工程的投入，对沿线土体环境产生污染，同时基土换填与改良不能有效地阻断冷季水分的迁移通道。保温板法可以阻止冷季冷能的侵入，减缓路基结构的冻结程度等，而当环境温度持续降低时保温板不能有效地防止路基结构的冻结。此外，保温板随时间强度的劣化会影响路基结构的热力稳定性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的在于提供了一种季节冻土区路基防冻结构；另一目的提供路基防冻结构的施工方法，按照路基防冻结构和施工方法，可以有效地防止季节冻土区路基的冻胀，保障公路交通的安全通行。

本发明的目的可以通过以下措施来完成：

一种季节冻土区路基防冻结构，所述路基防冻结构整体横截面为梯形，路基防冻结构从下往上依次为砂砾层、填料层、水泥稳定碎石层、导电基层和路面层，还包括路基防冻结构加热控制系统和供电系统；其特征是：

所述砂砾层铺设于路基的上面，其最大砂砾直径不大于30cm，砂砾层的厚度为50cm；

所述砂砾层上面铺设所述填料层，所述填料层为粒径20～40mm粗砂或粒径为10～30mm中粗砂，厚度为30cm；

所述填料层上铺设所述水泥稳定碎石层，所述水泥稳定碎石层的厚度为30cm；

所述水泥稳定碎石层7天的无测线抗压强度达到预设的强度4～7MPa之后，在水泥稳定碎石层的上面铺设所述导电基层，导电基层的厚度为5～10cm；

所述导电基层从下到上依次为：第一防渗土工膜、第一绝缘层、导电混凝土层、第二绝缘层以及第二防渗土工膜；所述导电混凝土层是在混凝土中加入一定含量的碳纤维、碳细丝、不锈钢纤维和石墨，复合制得导热混凝土，使混凝土具有导电性能；

所述路基防冻结构的两个边坡设置有硬质保温板、砂砾护坡层和单向排水管，硬质保温板上面铺设砂砾护坡层。在硬质保温板和所述砂砾护坡层中设有单向排水管，所述单向排水管的一端伸入所述路基结构内部，单向排水管的布设坡度应大于路基结构各层的横坡，所述单向排水管的另一侧露在所述砂砾护坡层之外。在所述路基结构两侧处设有排水沟；