一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构及施工方法

1.本发明属于道路工程技术领域，涉及一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构及施工方法。

背景技术：

2.随着我国经济的发展，公路的交通量逐年递增，双向四车道高速公路大部分无法适应当前日益增长的交通量，对既有公路的加宽已成必然。传统的公路改扩建工程采用结合部位台阶开挖、土工格栅加筋、路基强夯、超载预压、换填轻质路基填料、软土地区采用桩承式基础等多种方法。季冻区高速公路改扩建工程则面临着更加复杂的条件。一方面，公路本身面临着在冻融循环、大温差与长时间的持续低温作用，这直接制约着路基路面的稳定性与耐久性；另一方面，新旧路基填土的颗粒组成、含水率、土体强度等方面的差异，以及新旧路基下天然地基的性状、固结程度不同。在路基自重、行车荷载以及自然环境作用下，易引发新旧路基之间的差异沉降、翻浆冒泥和空洞等病害，影响行车安全与公路耐久性，也增加了公路运营期的维修养护成本。
3.传统的改扩建路基差异沉降控制方法主要以路基路面力学为基础，并未考虑路基冻胀、新旧路基水分迁移等作用对寒区改扩建公路差异沉降的影响。室内试验和实际工程均证明，通过换填粗颗粒土的方法只能减少冻胀，不能消除水分迁移。路基土的强度与变形特性随含水量的升高而大幅降低，水分的迁移与积聚也是导致寒区路基冻胀主要诱因，新旧路基含水量的不同是产生差异沉降的因素之一。因此，如何有效控制季冻区新旧路基的含水量，是防治改扩建公路差异沉降、冻胀、翻浆冒泥等病害亟需解决的关键问题之一。
4.新旧路基的差异冻胀是季冻区改扩建工程面临的棘手问题。负温、冻敏性土和水分补给是产生路基冻胀的必要条件，传统的冻胀防治方法（如换填、保温法等）存在运输、施工成本高，稳定性与耐久性较差等问题，无法有效排出路基土中的毛细水，因而无法有效防止路基冻胀。改扩建工程中新旧路基的差异沉降主要由新旧路基填土的含水量、土体强度、固结程度的不同而引起的，大多数情况下旧路基土的含水量高于新路基土。

技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提供一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，兼具主动脱水和路基加筋复合功能，能够有效防治季冻区改扩建工程中冻融循环作用下产生的冻胀、差异沉降和翻浆冒泥等病害。
6.本发明的另一目的是，提供一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构的施工方法。
7.本发明所采用的技术方案是，一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，旧路基与新路基之间通过台阶开挖段拼接，新路基的底部铺设有毛细阻滞层，新路基内间隔铺设多层导电芯吸玄武岩纤维土工织物，导电芯吸玄武岩纤维土工织物的一端嵌入旧路基，分别连接直流电源正极和负极的导电芯吸玄武岩纤维土工织物在竖向上交替布置；新旧路拼
接处下部的每两层导电芯吸玄武岩纤维土工织物之间均埋设有时域反射传感器，时域反射传感器与直流电源的控制器通讯连接，用于控制直流电源与对应导电芯吸玄武岩纤维土工织物的连通或断开。
8.进一步的，所述导电芯吸玄武岩纤维土工织物通过导电芯吸玄武岩纤维纵横编制得到，导电芯吸玄武岩纤维为芯吸纤维表面涂覆厚度0.1-5μm的碳黑涂层得到，芯吸纤维为连续玄武岩纤维。
9.进一步的，所述导电芯吸玄武岩纤维的截面为圆形、十字形、三叶形、h形或t形。
10.进一步的，所述导电芯吸玄武岩纤维的直径为5-20μm，导电芯吸玄武岩纤维的抗拉强度2.5-3gpa。
11.进一步的，所述导电芯吸玄武岩纤维土工织物伸入旧路基的宽度至少为1.0m，以确保导电芯吸玄武岩纤维从旧路基中吸收水分。
12.进一步的，所述导电芯吸玄武岩纤维的电阻率不超过10-3
ω
·
m。
13.进一步的，相邻两层所述导电芯吸玄武岩纤维土工织物的间距不小于0.3m。
14.进一步的，所述毛细阻滞层为砂土或砾石，毛细阻滞层与下方的地基之间铺设有反滤层。
15.进一步的，所述旧路基的顶部为旧面层，旧面层预留50-100 cm宽的搭接段。
16.一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构的施工方法，包括以下步骤：s1，原地面清表，填前碾压；s2，在地基上铺设毛细阻滞层；s3，在毛细阻滞层上铺设新路基、压实，新路基与旧路基的填料保持一致；s4，新路基内铺设导电芯吸玄武岩纤维土工织物，确保导电芯吸玄武岩纤维土工织物的一端至少1m嵌入旧路基，导电芯吸玄武岩纤维土工织物的纤维轴垂直于道路行车方向；s5，旧路基与新路基之间通过台阶开挖段拼接；s6，重复s3-s5步骤，在新路基内间隔铺设多层导电芯吸玄武岩纤维土工织物，分别连接直流电源正极和负极的导电芯吸玄武岩纤维土工织物在竖直方向上交替布置；新旧路拼接处下部的每两层导电芯吸玄武岩纤维土工织物之间均埋设时域反射传感器，时域反射传感器与直流电源的控制器通讯连接，用于控制直流电源与对应导电芯吸玄武岩纤维土工织物的连通或断开；随着路基土含水量降低，导电芯吸玄武岩纤维土工织物的电渗排水效率逐渐降低，当路基土含水量低于阈值时，断开直流电源与对应导电芯吸玄武岩纤维土工织物的连接。
17.本发明的有益效果是：1.本发明实施例提出的路基结构兼具具有电渗排水、芯吸主动脱水和路基加固的三重作用，能够有效防治季冻区改扩建工程中的冻胀、差异沉降和翻浆冒泥等病害。通过导电芯吸玄武岩纤维土工织物克服了传统电渗法采用金属电极存在的表面腐蚀、电势损失的问题；同时，微米级的纤维丝具有较强的表面张力，能起到芯吸作用，从周围土体吸收水分，将电渗迁移到阴极附近的水分及时导出，平衡新旧路基土之间的水分差异并有效阻断路基冻胀的水分补给，有效缓解新旧路基因含水量差异而导致的不均匀冻胀。导电芯吸玄武岩纤维土工织物能够增强新旧路基衔接处抗剪强度，能够有效分散工作区的交通荷载，避免
路基土产生塑性变形，减小新旧路基的沉降差。
18.2.根据不同区域含水量传感器反馈的信息，控制该区域电渗排水系统的局部开启与关闭，实现路基各区域水分分布的针对性调节。在某区域含水量较低时，电渗效率也会随之降低，系统自动停止工作，无需人工操作，能够有效解决传统电渗法能耗高的问题，提高了能源的利用效率。此外，导电芯吸玄武岩纤维土工织物既能作为阴极又可作阳极，可通过电极的转换来实现水分的双向迁移。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1a是季冻区改扩建路基病害前示意图。
21.图1b是季冻区改扩建路基病害形成后的示意图。
22.图2是本发明实施例季冻区改扩建公路主动脱水路基结构图。
23.图3是导电芯吸玄武岩纤维结构示意图。
24.图4是本发明实施例饱和状态时主动脱水路基排水示意图。
25.图5是本发明实施例非饱和状态时主动脱水路基排水示意图。
26.图中，1.旧面层，2.新面层，3.新旧路拼接处，4.旧路基，5.新路基，6.路面裂缝，7.饱和基层，8.车辆动荷载，9.翻浆冒泥，10.空洞，11.地基，12.毛细阻滞层，13.导电芯吸玄武岩纤维土工织物，14.时域反射传感器，15.台阶开挖段，16.直流电源，17.碳黑涂层，18.芯吸纤维，19.纤维轴，20.旧路基水分迁移，21.新路基水分迁移，22.毛细土工织物水分迁移，23.入渗水分迁移。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.本发明实施例的基本构思：如图1a-1b所示，旧路基4的顶部设有旧面层1，新路基5的顶部设有新面层2，旧面层1和新面层2之间为新旧路拼接处3，寒区道路在服役期间承受着冻融循环、大温差与长时间的持续低温作用，道路的稳定性与耐久性面临着严峻的挑战。
29.旧路基4和新路基5的土质、水分及冻结条件的不均一性，导致二者在冻结过程中易出现不均匀冻胀。通常来讲，旧路基4在服役期间受降雨入渗和毛细水上升作用的影响，其含水量高于新路基5的土含水量。新旧路拼接处3为季冻区道路结构的薄弱面，新旧路基的不均匀沉降，导致路面开裂。春季融化时，融雪与降雨通过路面裂缝6下渗至基层。由于下部路基土体尚未融化造成排水不畅，逐渐在路面裂缝6下部和融化锋上部形成饱和基层7。饱和基层7在车辆动荷载8作用下产生瞬时超静孔隙水压力，路基土中的细颗粒随着孔压的
消散脱离路基土，造成翻浆冒泥9的病害（图1b）。路基土中的细颗粒脱离，导致的雨水沿着路面裂缝6倒灌，致使更大范围内的路基土处于饱和状态。随着道路服役年限的增加，在冻融循环和车辆荷载的往复作用下，路基土结构松散并导致空洞10病害的发生。然而，传统改扩建公路针对新旧路拼接处3常采用土工格栅加筋、路基强夯、超载预压、换填轻质路基填料等方法，无法有效治理拼接处的水分聚集问题。因此，防止季冻区改扩建工程的差异沉降、翻浆冒泥9等病害，最为根本和有效的方法是改善水分迁移条件。
30.实施例1，一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，如图2所示，旧路基4与新路基5之间通过台阶开挖段15拼接，台阶开挖段15采用宽缓台、低高度的多级台阶形式，旧面层1预留50-100 cm宽搭接段，搭接处位于新路基5处。
31.新路基5内间隔铺设多层导电芯吸玄武岩纤维土工织物13，导电芯吸玄武岩纤维土工织物13的一端嵌入旧路基4，将通过含水量高的旧路基4土中的多余水分吸出并侧向迁移，使得新旧路基含水量大体相同，确保新旧路基含水量的平衡，进而缓解新旧路基的差异沉降。
32.分别连接直流电源16正极和负极的导电芯吸玄武岩纤维土工织物13在竖向上交替布置；新旧路拼接处3下部的每两层导电芯吸玄武岩纤维土工织物13之间均埋设有时域反射传感器14，时域反射传感器14与直流电源16的控制器通讯连接，用于控制直流电源16与对应导电芯吸玄武岩纤维土工织物13的连通或断开。通过时域反射传感器14，对拼接处路基土含水量进行分区长期监测，同时作为控制器决定各区域正负电极工作状态，实现路基土含水量的分区调节，有效避免非饱和状态下电渗效率低、排水不畅的问题。
33.新路基5的底部铺设有毛细阻滞层12，毛细阻滞层12的下方为地基11，毛细阻滞层12为砂土或砾石，防止地下水在毛细作用下迁移至路基土。地基11和毛细阻滞层12粒径差异较大，宜在毛细阻滞层12与地基11之间铺无纺土工织物作为反滤层，防止骨架颗粒流失引起渗流变形。
34.如图3所示，导电芯吸玄武岩纤维土工织物13通过导电芯吸玄武岩纤维经纬编制得到，导电芯吸玄武岩纤维土工织物13的纤维轴19垂直于道路走向；导电芯吸玄武岩纤维为芯吸纤维18表面涂覆碳黑涂层17得到，碳黑涂层17的厚度0.1-5μm，远小于纤维本身的直径，因此不会影响芯吸纤维18的导水功能。芯吸纤维18为连续玄武岩纤维，导电芯吸玄武岩纤维的直径为5-20μm，以确保材料具有较好的芯吸导湿性能；导电芯吸玄武岩纤维的抗拉强度2.5-3gpa，导电芯吸玄武岩纤维具有成本低、强度大、绿环保的特性，加固路基，有效分布上覆交通荷载，减小新旧路基的沉降差，提高新建路堤的整体稳定性，避免路基土产生塑性变形。
35.微米级的纤维具有较强的表面张力，能够起到芯吸作用。若采用异形截面纤维，可以增大纤维的比表面积，使其具有更好的持水特性。改变喷丝板微孔的形状，纺制具有表面沟槽的异形纤维，通过织造后纤维和纤维之间的毛细管道的芯吸效应起到导水的效果，导水性能与纤维的异形度与沟槽的深度和形状有关。利用纤维束内部的丝间微孔隙和表面沟槽，使水分进入纤维间。同时，沿着纤维轴向形成管状沟槽（毛细管道），为水分的迁移提供通道。导电芯吸玄武岩纤维的截面为圆形、十字形、三叶形、h形或t形，提高纤维的芯吸导水性能；导电芯吸玄武岩纤维丝间孔隙当量半径0.01-6μm，不同形状截面的沟槽深度不同，沟
槽深度分布在0-4μm范围内，当导电芯吸玄武岩纤维截面为圆形时，沟槽的深度为0。孔隙尺寸影响非饱和导水速率；沟槽尺寸影响材料的比表面积，进而影响材料的润湿性。
36.导电芯吸玄武岩纤维土工织物13伸入旧路基4的长度至少为1m，相邻两层导电芯吸玄武岩纤维土工织物13的间距不小于0.3m，导电芯吸玄武岩纤维土工织物13兼具电渗排水、毛细吸水和路基加筋三重作用。
37.如图4所示，对于春融期或雨季短时强降雨等条件下，融雪和降雨通过新旧路拼接处3进入路基土中，路基土处于饱和或近饱和状态，此时埋设于新路基5中的时域反射传感器14感应到路基土含水量升高，开启电渗排水系统（包括直流电源16、时域反射传感器14、导电芯吸玄武岩纤维土工织物13）。新路基5土中的水分在直流电场的作用下从阳极向阴极移动，加速了新路基水分迁移21；土颗粒由于晶层内部的同晶型替换、晶格缺陷或晶层表面矿物的离解表面带负电荷。在表面负电荷的作用下，周围的阳离子和极性水分子定向排列于土颗粒表面形成双电层。其中，靠近土颗粒表面的部分称为固定层，因受较强的吸附作用而不易排出，但性质接近固体，对路基土性能影响不大；紧贴固定层的部分受到的静电引力较小，且分子间的自由扩散运动明显，称为扩散层，传统排水方法不易将其排出。在扩散层外面不受到土颗粒表面负电荷影响的部分称为自由水。饱和或者近饱和状态的路基土中含有大量自由水，在路基中布置阴阳电极，通直流电后形成电场，扩散层和自由水中的可交换阳离子会拖曳着极性水分子由阳极向阴极运移，从而加速路基土的水分迁移（包括新路基水分迁移21和旧路基水分迁移20）。导电芯吸玄武岩纤维土工织物13将电渗迁移到阴极附近的水分及时主动导出，快速降低位于新旧路拼接处3下方路基土的含水量。
38.电渗作用，电源正极接阳极，负极接阴极，饱和状态下电渗和芯吸排水同时工作，由于饱和状态下电渗排水效率较高，而芯吸作用能够将电渗迁移到阴极附近的多余水分及时侧向传导至路肩边坡，二者共同作用能够有效降低路基土处于饱和或近饱和状态下的时间。路基土的强度随着含水量的升高而降低明显，二者共同作用能够使路基土强度尽快恢复至设计值。
39.靠近路面的导电芯吸玄武岩纤维土工织物13连接阴极更好。土体中水分子在阳离子的作用下从阳极向阴极移动，若连接阳极，靠近路面处上部为阳极，下部为阴极，水分向下迁移，上部土体含水量降低，加快降雨入渗速率；若连接阴极，靠近路面处上部为阴极，下部为阳极，水分向上迁移，上部土体含水量升高，降低降雨入渗速率。
40.路基土中的水分在导电芯吸玄武岩纤维土工织物13两端吸力差的作用下侧向排出，最终在路肩边坡上通过蒸发作用消散至空气中，路基土含水量降低后，在交通动荷载作用下不易发生翻浆、冒泥和空洞10等病害。初期，路基土含水量较高，电渗排水效率高，随着路基土含水量降低，电渗排水效率逐渐降低。当含水量传感器（时域反射传感器14）监测到路基土含水量低于饱和含水量的80%时，关闭电渗排水系统，依靠芯吸纤维18排水，对路基脱水效率影响很小，但大大降低了能源消耗，提高了能源利用效率。
41.以式（1）计算电渗材料的电能效率，导电芯吸玄武岩纤维的电阻率应不超过，以保证电能效率不低于80%。
42.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）式中：为电能效率，%；为电极电阻率，；为土体电阻率，；l为电极长度，m；为电极厚度，m；d为阴阳极的间距，m。
43.如图5所示，在非饱和状态下，导电芯吸玄武岩纤维土工织物13中的导电芯吸玄武岩纤维主要起到加筋、主动脱水和水分均布的作用。在非饱和条件下，导电芯吸玄武岩纤维土工织物13中的导电芯吸玄武岩纤维从周围路基土中主动吸收多余水分，进行入渗水分迁移23，有效阻断冻胀的水分补给并降低新旧路基产生的差异冻胀。一方面，导电芯吸玄武岩纤维土工织物13中连续导电芯吸玄武岩纤维形成连续的毛细管道，从相对含水量较高的旧路基4中吸收多余水分并沿纤维轴向迁移，进行毛细土工织物水分迁移22。另一方面，在新路基5的土中，由于导电芯吸玄武岩纤维土工织物13具有侧向导水的能力，能够有效防止新路基5的土中出现局部区域含水量过高问题。
44.饱和状态或近饱和状态下，电渗排水和毛细芯吸排水同时存在。一方面，饱和或近饱和状态下，路基内的水分分布也是不均匀的，毛细芯吸排水可以平衡新旧路基之间的水分差异，并利用土工织物在路基土内部和路肩边坡上两端的吸力差将水侧向导出。另一方面，电渗作用会导致阴极附近含水量升高，导电芯吸玄武岩织物可以通过毛细芯吸排水将汇集到阴极的水及时导出。
45.非饱和状态下，采用毛细芯吸排水，电渗排水不存在。因为非饱和状态土体含水量较低，电渗排水效率也会随之降低，继续采用电渗排水会消耗大量能源，但对土体含水量的改善效果十分有限，关闭电渗系统能够有效提高能源利用效率。
46.新旧路基衔接处是整个路基路面结构的薄弱点，仅采用台阶开挖、土工格栅加筋、超载预压等力学增强手段无法有效防止路基路面翻浆冒泥9的病害。本发明实施例通过在结构层中铺设导电芯吸玄武岩纤维土工织物13，克服了传统电渗法采用金属电极带来的问题，同时微米级的纤维丝能起到芯吸作用，从周围土体吸收水分，将电渗迁移到阴极附近的水分及时主动导出，使路基土处于非饱和状态，降低了新旧路基的含水量差异，有效缓解新旧路基因含水量差异而导致的不均匀冻胀与融沉；此外，导电芯吸玄武岩纤维土工织物13能够增强新旧路基衔接处抗剪强度，能够有效分散工作区的交通荷载，避免路基土产生塑性变形，减小新旧路基的沉降差。本发明实施例的路基结构兼具主动脱水和路基加筋复合功能，能够有效消除季冻区改扩建工程中冻融循环作用下产生的冻胀、差异沉降和翻浆冒泥9等病害。
47.采用导电芯吸玄武岩纤维，一方面通过电渗作用能够将春融期和雨季路基土中的弱结合水和自由水迅速排出，防止路基土长期处于饱和状态，使路基土含水量稳定在目标含水量附近；另一方面利用芯吸作用主动脱水，从含水量相对较高的旧路基4中吸收水分，平衡新旧路基土之间的水分差异；导电芯吸玄武岩纤维土工织物13起到了毛细阻滞的作用，路基土和土工织物的水力传导性能存在差异，水分向上迁移到达土-土工织物界面时，由于土工织物的渗透系数小于路基土的渗透系数，水分便被阻滞在这个界面，有效切断冻
胀水源补给，能够有效抑制路基冻胀，从而降低新旧路基土含水量，缓解新旧路基的不均匀冻胀和不均匀沉降。
48.实施例2，一种改扩建公路主动脱水路基结构的施工方法，包括以下步骤：s1，清表作业。加宽路基红线之内的垃圾、有机物残渣及原地面以下厚度范围30cm内的根系与表土应清理干净。原地面清表后，应对填前碾压段取土样进行标准击实试验，以确定土的最大干密度和最佳含水量等指标，当地基土的含水量接近最佳含水量时可以进行填前碾压。
49.s2，毛细阻滞层12铺设。毛细阻滞层12可选用砂砾或破碎料，破碎料由凿除旧路防护、排水、桥涵混凝土浆砌片石圬工及路面基层后破碎得到，采用振动法（包括平振、插振、夯实）、水撼法、碾压法进行分层压实。分层的厚度视振动力的大小而定，一般为15-20cm。毛细阻滞层12无明显粗细料分离，最大粒径不应大于5 cm。宽度应宽出新路基5外侧边脚0.5-1.0 m，并以片石护砌或采用其它方式防护，以免砂料流失。
50.s3，路基压实。加宽路基填料原则上应与旧路基4填料保持一致，并尽量采用砂砾等强度高、水稳定性好的材料填筑，禁止采用不符合规范要求的材料填筑路基。在路堤填筑前，测量人员首先应根据加宽路基设计宽度及其边坡坡度放样出加宽路基坡脚线，并用石灰撒出路堤填筑边线。为使路堤边缘压实度也能满足规范要求，路堤填筑边线应比加宽路基坡脚线超宽50 cm。路基压实前应通过试验段确定适宜的压实设备和合理的碾压方案。施工时严格按照试验段总结的碾压组合顺序和碾压方式进行碾压。路基土应满足《公路路基设计规范》（jtgd30-2020）中对填石料的粒径和压实度要求。
51.s4，导电芯吸玄武岩纤维土工织物13铺设。导电芯吸玄武岩纤维土工织物13的一端至少1m嵌入旧路基4，既能够降低施工难度，同时能够保证导电芯吸玄武岩纤维能够从旧路基4中吸收多余水分。复合排水加筋土工织物要求每延米纵、横向极限抗拉强度≥80kn/m，每延米纵、横向断裂伸长率≤3%，抗冻性试验指标应满足零下35℃（严寒地区）要求，其余指标应满足《公路工程土工合成材料》（jt/t925.1-2014)相关要求。导电芯吸玄武岩纤维土工织物13的纤维轴19垂直于道路走向，铺设土工织物的土层表面应平整，表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物。
52.s5，旧路基4与新路基5之间通过台阶开挖段15拼接，为控制新旧路基之间的差异变形，应尽可能确保新旧路基填料之间的土质接近。台阶开挖前，应先对旧路基4边坡进行清坡处理，清坡不易一次全部清理完成，应边挖台阶边清坡，以保证旧路基4的稳定。旧路基4的台阶开挖针对老路不同的路基填料采用不同的台阶尺寸．对于旧路基4填料为黏土、亚黏土和卵砾石土时，拼接处的台阶高宜为1.0m。宽为1.5m；对于旧路基4填料为砂土、粉砂土时，拼接处的台阶高宜为0.4 m，宽为0.6 m。
53.s6，重复s3-s5步骤，在新路基5内间隔铺设多层导电芯吸玄武岩纤维土工织物13，分别连接直流电源16正极和负极的导电芯吸玄武岩纤维土工织物13在竖直方向上交替布置；新旧路拼接处3下部的每两层导电芯吸玄武岩纤维土工织物13之间均埋设时域反射传感器14，时域反射传感器14与直流电源16的控制器通讯连接，用于控制直流电源16与对应导电芯吸玄武岩纤维土工织物13的连通或断开；随着路基土含水量降低，导电芯吸玄武岩纤维土工织物13的电渗排水效率逐渐降低，当路基土含水量低于阈值时，断开直流电源16
与对应导电芯吸玄武岩纤维土工织物13的连接。
54.质量验收：路基压实度应采用重型击实试验标准，应满足《公路路基设计规范》（jtg 3430-2020）中的相关规定。路堤基底应在填筑前进行压实，基底压实度(重型)不应小于90%。为防止路堤填筑过快造成失稳，要求施工期间新建加宽路堤中心线地面沉降速率不大于10mm/天，坡脚水平位移不大于5mm/天。当沉降或位移超过标准时，应立即停止路堤填筑。
55.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，旧路基（4）与新路基（5）之间通过台阶开挖段（15）拼接，其特征在于，新路基（5）的底部铺设有毛细阻滞层（12），新路基（5）内间隔铺设多层导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13），导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）的一端嵌入旧路基（4），分别连接直流电源（16）正极和负极的导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）在竖向上交替布置；新旧路拼接处（3）下部的每两层导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）之间均埋设有时域反射传感器（14），时域反射传感器（14）与直流电源（16）的控制器通讯连接，用于控制直流电源（16）与对应导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）的连通或断开。2.根据权利要求1所述一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，其特征在于，所述导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）通过导电芯吸玄武岩纤维纵横编制得到，导电芯吸玄武岩纤维为芯吸纤维（18）表面涂覆厚度0.1-5μm的碳黑涂层（17）得到，芯吸纤维（18）为连续玄武岩纤维。3.根据权利要求1所述一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，其特征在于，所述导电芯吸玄武岩纤维的截面为圆形、十字形、三叶形、h形或t形。4.根据权利要求1所述一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，其特征在于，所述导电芯吸玄武岩纤维的直径为5-20μm，导电芯吸玄武岩纤维的抗拉强度2.5-3gpa。5.根据权利要求1所述一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，其特征在于，所述导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）伸入旧路基（4）的宽度至少为1.0m，以确保导电芯吸玄武岩纤维从旧路基（4）中吸收水分。6.根据权利要求1所述一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，其特征在于，所述导电芯吸玄武岩纤维的电阻率不超过10-3
ω
·
m。7.根据权利要求1所述一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，其特征在于，相邻两层所述导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）的间距不小于0.3m。8.根据权利要求1所述一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，其特征在于，所述毛细阻滞层（12）为砂土或砾石，毛细阻滞层（12）与下方的地基（11）之间铺设有反滤层。9.根据权利要求1所述一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构，其特征在于，所述旧路基（4）的顶部为旧面层（1），旧面层（1）预留50-100 cm宽的搭接段。10.如权利要求1所述一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，原地面清表，填前碾压；s2，在地基（11）上铺设毛细阻滞层（12）；s3，在毛细阻滞层（12）上铺设新路基（5）、压实，新路基（5）与旧路基（4）的填料保持一致；s4，新路基（5）内铺设导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13），确保导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）的一端至少1m嵌入旧路基（4），导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）的纤维轴垂直于道路行车方向；s5，旧路基（4）与新路基（5）之间通过台阶开挖段（15）拼接；s6，重复s3-s5步骤，在新路基（5）内间隔铺设多层导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13），分别连接直流电源（16）正极和负极的导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）在竖直方向上交替布置；新旧路拼接处（3）下部的每两层导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）之间均埋设时
域反射传感器（14），时域反射传感器（14）与直流电源（16）的控制器通讯连接，用于控制直流电源（16）与对应导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）的连通或断开；随着路基土含水量降低，导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）的电渗排水效率逐渐降低，当路基土含水量低于阈值时，断开直流电源（16）与对应导电芯吸玄武岩纤维土工织物（13）的连接。

技术总结

本发明公开了一种改扩建公路分区域主动脱水路基结构及施工方法，旧路基与新路基之间通过台阶开挖段拼接，新路基的底部铺设有毛细阻滞层，新路基内间隔铺设多层导电芯吸玄武岩纤维土工织物，导电芯吸玄武岩纤维土工织物的一端嵌入旧路基，分别连接直流电源正极和负极的导电芯吸玄武岩纤维土工织物在竖向上交替布置；新旧路拼接处下部的每两层导电芯吸玄武岩纤维土工织物之间均埋设有时域反射传感器，时域反射传感器与直流电源的控制器通讯连接，用于控制直流电源与对应导电芯吸玄武岩纤维土工织物的连通或断开。本发明兼具主动脱水和路基加筋复合功能，能够有效防治季冻区改扩建工程中冻融循环作用下产生的冻胀、差异沉降和翻浆冒泥等病害。翻浆冒泥等病害。翻浆冒泥等病害。