一种消除新老路基差异沉降的结构及方法与流程

本发明涉及土木工程，具体涉及基于光伏发电技术的一种消除新老路基差异沉降的结构及方法。

背景技术：

1、新老路基拼接处的差异沉降控制是高速公路改扩建工程的主要难点之一。过大的差异沉降会使路基遭到破坏，不仅严重影响路面结构，还会危及道路行车安全。新老路基产生差异沉降的主要原因是老路基年代久远，基本已经完成自身的沉降，而新路基内部含水率较高、填料压实度较低，同时受交通荷载的影响，填料会发生进一步压缩，在一段时间内仍会产生变形。目前，新老路基不均匀沉降处治仍面临成本高、处治周期长、中断交通的窘境。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种消除新老路基差异沉降的结构及方法，基于光伏发电技术，可提高地基强度，显著降低新老路基不均匀沉降，从而延长道路使用寿命。

2、一种基于光伏发电技术的可消除新老路基差异沉降的结构，包括：老路基、新路基、连接棒、土钉、钉帽、土工格栅、土工绳、温湿度一体化传感器、注浆机、注浆管、钢管、吸水膜、发热片、导线和光伏系统，其中：

3、所述老路基中埋设有土钉；

4、所述新路基与老路基交界处埋设连接棒；

5、所述连接棒等间距分布有圆孔；

6、所述土钉一端打入老路基内部土体，另一端穿过连接棒的圆孔由钉帽将其固定于连接棒上；

7、所述钉帽上有螺旋纹，用于土钉一端的紧固。

8、进一步，所述土工格栅以小等间距平铺于新路基内部，所述土工格栅包括塑料格栅、钢塑格栅、聚酯格栅或玻纤格栅中的至少一种，所述土工格栅包括单向格栅、双向格栅或三向格栅中的至少一种；所述土工绳穿过连接棒的圆孔将土工格栅绑扎至连接棒上，所述土工绳具有一定强度。

9、进一步，所述温湿度一体化传感器埋设于新路基内部并与导线相接，用于监测土体因降雨、注浆而出现的路基内部的温湿度变化情况。

10、进一步，所述注浆机通过光伏系统供电。

11、进一步，所述注浆管表面有孔洞，使注浆材料在压力作用下进入土体实现对土体的加固，未注浆时周围土体则不能通过孔洞进入注浆管；所述钢管埋设于新路基内部，所述钢管内部中空并且设有孔洞。

12、进一步，所述吸水膜包裹于钢管外部，由高吸水性材料制作而成，用于快速吸收新路基内部的水分。

13、进一步，所述发热片均匀布设于钢管内部并通过钢管内部的导线串联。

14、进一步，所述导线一方面用于温湿度一体化传感器与光伏系统的连接，一方面用于发热片与光伏系统的连接。

15、进一步，所述光伏系统设置于新老路基交界处的地表区域，所述光伏系统表面采用厌水高密度透明复合材料，在自然降雨条件下实现自清洁，所述光伏系统包含具有刻度的自动测量标尺，自动读取现有新老路基的高度差值。

16、一种消除新老路基差异沉降的方法，其步骤如下：

17、步骤一：路基施工时，向老路基内部打入土钉，确保土钉穿过新老路基交界处埋设的连接棒上的圆孔，在新路基内部以小等间距平铺符合施工要求的土工格栅，将土工绳穿越连接棒的圆孔，确保土工格栅的一端牢固绑扎至连接棒，然后拧紧钉帽使土钉固定；

18、步骤二：在新路基内部埋入温湿度一体化传感器、注浆管、钢管、吸水膜、发热片、导线；

19、步骤三：在新老路基交界处的地表合适位置布设光伏系统，确保光伏系统的自动测量标尺能同时测读新老路基标高；

20、步骤四：不论在施工还是运营过程中，若新老路基出现不均匀沉降，将导线与光伏系统连接，利用光伏发电技术向注浆机、发热片及温湿度一体化传感器供电，发热片经加热后将热量传导给钢管，钢管受热将吸水膜吸收的土壤水分烘干蒸发，使周围土体遇热膨胀，同时通过注浆管向新路基内部注射一定比例的水泥浆与纳米凝胶混合材料使新路基内部土体发生抬升，再加上新路基中铺设有与老路基相连接的小等间距土工格栅，实现新路基的整体抬升消除新老路基差异沉降。

21、本发明具有以下有益效果：

22、本发明提供一种基于光伏发电技术的可消除新老路基差异沉降的结构及方法，当路基施工过程或运营后新老路基发生差异沉降时，通过光伏系统自带的具有刻度的自动测量标尺读取现有新老路基的高度差值(即新老路基差异沉降值)，明确新路基需抬升的高度。利用光伏发电技术使导线通电，向注浆机、发热片及温湿度一体化传感器供电，发热片经加热后将热量传导给钢管，钢管受热将吸水膜吸收的土壤水分烘干蒸发，使周围土体受热膨胀。通过注浆管注射一定比例的水泥浆与纳米凝胶混合材料，使得新路基整体抬升。另外，新路基中铺设有与老路基相连接的小等间距土工格栅可提高新路基土体整体强度，实现新路基的抬升，达到彻底消除新老路基差异沉降的目的。

技术特征：

1.一种基于光伏发电技术的可消除新老路基差异沉降的结构，其特征在于，包括：老路基、新路基、连接棒、土钉、钉帽、土工格栅、土工绳、温湿度一体化传感器、注浆机、注浆管、钢管、吸水膜、发热片、导线和光伏系统，其中：

2.根据权利要求1所述的基于光伏发电技术的可消除新老路基差异沉降的结构，其特征在于，所述土工格栅以小等间距平铺于新路基内部，所述土工格栅包括塑料格栅、钢塑格栅、聚酯格栅或玻纤格栅中的至少一种，所述土工格栅包括单向格栅、双向格栅或三向格栅中的至少一种；所述土工绳穿过连接棒的圆孔将土工格栅绑扎至连接棒上，所述土工绳具有一定强度。

3.根据权利要求1所述的基于光伏发电技术的可消除新老路基差异沉降的结构，其特征在于，所述温湿度一体化传感器埋设于新路基内部并与导线相接，用于监测土体因降雨、注浆而出现的路基内部的温湿度变化情况。

4.根据权利要求1所述的基于光伏发电技术的可消除新老路基差异沉降的结构，其特征在于，所述注浆机通过光伏系统供电。

5.根据权利要求1所述的基于光伏发电技术的可消除新老路基差异沉降的结构，其特征在于，所述注浆管表面有孔洞，使注浆材料在压力作用下进入土体实现对土体的加固，未注浆时周围土体则不能通过孔洞进入注浆管；所述钢管埋设于新路基内部，所述钢管内部中空并且设有孔洞。

6.根据权利要求1所述的基于光伏发电技术的可消除新老路基差异沉降的结构，其特征在于，所述吸水膜包裹于钢管外部，由高吸水性材料制作而成，用于快速吸收新路基内部的水分。

7.根据权利要求1所述的基于光伏发电技术的可消除新老路基差异沉降的结构，其特征在于，所述发热片均匀布设于钢管内部并通过钢管内部的导线串联。

8.根据权利要求1所述的基于光伏发电技术的可消除新老路基差异沉降的结构，其特征在于，所述导线一方面用于温湿度一体化传感器与光伏系统的连接，一方面用于发热片与光伏系统的连接。

9.根据权利要求1所述的基于光伏发电技术的可消除新老路基差异沉降的结构，其特征在于，所述光伏系统设置于新老路基交界处的地表区域，所述光伏系统表面采用厌水高密度透明复合材料，在自然降雨条件下实现自清洁，所述光伏系统包含具有刻度的自动测量标尺，自动读取现有新老路基的高度差值。

10.一种如权利要求1至9中任意一条所述消除新老路基差异沉降的结构的实施方法，其特征在于，其步骤如下：

技术总结本发明涉及一种消除新老路基差异沉降的结构及方法，在路基施工过程或运营后新老路基发生差异沉降情况下，通过光伏系统自带的具有刻度的自动测量标尺读取现有新老路基的高度差值。利用光伏发电技术使导线通电，向注浆机、发热片及温湿度一体化传感器供电，发热片经加热后将热量传导给钢管，钢管受热将吸水膜吸收的土壤水分烘干蒸发，使周围土体受热膨胀。通过注浆管注射一定比例的水泥浆与纳米凝胶混合材料，使得新路基整体抬升。另外，新路基中铺设有与老路基相连接的小等间距土工格栅可提高新路基土体整体强度，实现新路基的抬升，达到彻底消除新老路基差异沉降的目的。技术研发人员：赵紫阳,郭震山,张军,孙志杰,高孟亮,熊威,杨烜宇,薛冬玲,范天程受保护的技术使用者：山西省智慧交通研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26