本发明涉及道路工程领域，尤其是涉及一种用于冻土区的路基变形抑制的方法和装置。
背景技术：
1、极端气候影响下，冻土区冻土层(包含富冰土层与含土冰层)融化导致路基沉降，极大地影响了冻土地区高速公路的行车安全。现有冻土路基处治技术多以保护冻土为主，按照工程机理分为调控辐射类、调控对流类及调控热传导类，这些方法多从降低或保持温度以达到对冻土的防护。
2、随高温天气加剧，多年冻土不断退化，以保护冻土为核心思想的冻土防治技术较为被动。高含冰量冻土路基预融沉技术是一种有效的冻土路基防止手段，基于变保护冻土为处治冻土的核心思想达到主动防护冻土病害。
3、目前常用手段是直接融化冻土路基中的冰，排水后注浆填充地下冰融化后形成的空洞或裂隙，但这种技术冻土中冰层融化效果难以保证，后期注浆难以密实空洞及裂隙，影响路基稳定。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的融冰效果不稳定的缺陷而提供一种用于冻土区的路基变形抑制的方法和装置。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种用于冻土区的路基变形抑制的方法，包括以下步骤：
4、s1：对冻土区进行地质勘查，得到勘察数据；
5、s2：根据勘察数据确定融冰方案；
6、s3：根据融冰方案，阻隔冻土区的道路用地区与其他区域之间的水热传递；
7、s4：对冻土区的道路用地区的冰层进行加热，融化冰层；
8、s5：通过排水机构排出步骤s4中融化冰层产生的水；
9、s6：对冻土区的道路用地区使用碎石垫层配合冲击碾压的方式，得到密实土层路基。
10、进一步地，还包括以下步骤：
11、s7：通过检验密实土层路基的压实度、含水率和冰层分布情况，验证路基变形抑制程度。
12、进一步地，勘察数据包括气候条件、地质勘探结果、不同季节时冻土区的地下冰分布情况，融冰方案包括热源、融冰深度和融冰速度。
13、本发明的第二方面，一种用于冻土区的路基变形抑制的装置，装置用于实现如上任一的一种用于冻土区的路基变形抑制的方法，装置包括连续墙、电加热排水板和排水机构，冻土区由地表向下依次包括上覆土层、富冰土层、含土冰层，永冻层，连续墙设置于冻土区的四周，完全隔断上覆土层、富冰土层和含土冰层，并插入永冻层，电加热排水板插入并穿过上覆土层、和富冰土层，止于含土冰层中，同时从上覆土层露出，电加热排水板均匀分布在冻土区内，排水机构设置于上覆土层的表层，用于排出电加热排水板工作时加热冻土区产生的水。
14、进一步地，连续墙包括复合土工膜和泡沫轻质土，泡沫轻质土填充在复合土工膜内部形成连续墙体。
15、进一步地，泡沫轻质土的密度介于800kg/m3～1200kg/m3、抗压强度介于0.3mpa～20mpa、导热系数介于0.08w/m·k-0.3w/m·k、气泡体积含有率大于70％；复合土工膜的密度大于900g/m2、顶破强力大于2.6kn、渗透系数小于2×10-12cm/s、纵横向抗拉强度大于800n、韧性相应伸长率小于100％。
16、进一步地，电加热排水板包括排水板、电热丝与滤布，排水板被至少两层滤布包裹，滤布之间设置有电热丝。
17、进一步地，排水板的高温抗拉强度大于1.6kn/10cm、100℃时的纵向通水量大于30cm3/s、常温纵向通水量大于等于40cm3/s；滤布的渗透系数k20>5.0×10-3cm/s；电热丝能够在功率150kw工况下持续工作。
18、进一步地，排水机构包括密封沟、排水垫层、密封膜和真空泵，密封沟设置于连续墙上方，填充连续墙顶部与上覆土层表面之间的空间，排水垫层覆盖全部的电加热排水板，密封膜覆盖在密封沟和排水垫层上方、连接真空泵形成密封环境，真空泵和电加热排水板工作时，加热冻土区产生的水通过电加热排水板抽出至密封沟和排水垫层中，再通过真空泵排出。
19、进一步地，排水垫层的材料为中粗砂、垫层厚度为50cm、渗透系数大于等于10-2cm/s、含泥量小于等于3％、粒径为0cm～5cm；真空膜设置三层，膜下真空度保持在650mmhg以上，真空膜包括膜下真空滤管，膜下真空滤管间距为5m、滤管直径为50mm、埋在排水垫层的中部。
20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21、1)本发明通过对冻土区域的测量、阻隔规划，控制对冻土的融沉处理，能够在保护路基质量时避免对道路周围地区的冻土产生影响，通过预融、排水、密实变形过程，排除冻土区道路部分的水分，减少后期水汽交换对路基的影响，避免了水汽的再次渗入，使得路基具有更长的稳定期，更易于把控施工质量。
22、2)本发明通过复合土工膜物理隔离、阻隔渗透作用，阻断横向水的渗流，减少水汽渗入，采用泡沫轻质土回填形成密闭连续墙，有效阻止热传导，消除热量交换的影响，确保路基区域的变形稳定。
1.一种用于冻土区的路基变形抑制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于冻土区的路基变形抑制的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种用于冻土区的路基变形抑制的方法，其特征在于，所述勘察数据包括气候条件、地质勘探结果、不同季节时冻土区的地下冰分布情况，所述融冰方案包括热源、融冰深度和融冰速度。
4.一种用于冻土区的路基变形抑制的装置，其特征在于，所述装置用于实现如权利要求1-3任一所述的一种用于冻土区的路基变形抑制的方法，所述装置包括连续墙(1)、电加热排水板(2)和排水机构，所述冻土区由地表向下依次包括上覆土层(31)、富冰土层(32)、含土冰层(33)，永冻层(34)，所述连续墙(1)设置于冻土区的四周，完全隔断上覆土层(31)、富冰土层(32)和含土冰层(33)，并插入永冻层(34)，所述电加热排水板(2)插入并穿过上覆土层(31)、和富冰土层(32)，止于含土冰层(33)中，同时从上覆土层(31)露出，所述电加热排水板(2)均匀分布在冻土区内，所述排水机构设置于上覆土层(31)的表层，用于排出电加热排水板(2)工作时加热冻土区产生的水。
5.根据权利要求4所述的一种用于冻土区的路基变形抑制的装置，其特征在于，所述连续墙(1)包括复合土工膜(11)和泡沫轻质土(12)，所述泡沫轻质土(12)填充在复合土工膜(11)内部形成连续墙体。
6.根据权利要求5所述的一种用于冻土区的路基变形抑制的装置，其特征在于，所述泡沫轻质土(12)的密度介于800kg/m3～1200kg/m3、抗压强度介于0.3mpa～20mpa、导热系数介于0.08w/m·k-0.3w/m·k、气泡体积含有率大于70％；所述复合土工膜(11)的密度大于900g/m2、顶破强力大于2.6kn、渗透系数小于2×10-12cm/s、纵横向抗拉强度大于800n、韧性相应伸长率小于100％。
7.根据权利要求4所述的一种用于冻土区的路基变形抑制的装置，其特征在于，所述电加热排水板(2)包括排水板(21)、电热丝(22)与滤布(23)，所述排水板(21)被至少两层滤布(23)包裹，滤布(23)之间设置有电热丝(22)。
8.根据权利要求7所述的一种用于冻土区的路基变形抑制的装置，其特征在于，所述排水板(21)的高温抗拉强度大于1.6kn/10cm、100℃时的纵向通水量大于30cm3/s、常温纵向通水量大于等于40cm3/s；所述滤布(23)的渗透系数k20>5.0×10-3cm/s；所述电热丝(22)能够在功率150kw工况下持续工作。
9.根据权利要求4所述的一种用于冻土区的路基变形抑制的装置，其特征在于，所述排水机构包括密封沟(41)、排水垫层(42)、密封膜(43)和真空泵(44)，所述密封沟(41)设置于连续墙(1)上方，填充连续墙(1)顶部与上覆土层(31)表面之间的空间，所述排水垫层(42)覆盖全部的电加热排水板(2)，所述密封膜(43)覆盖在密封沟(41)和排水垫层(42)上方、连接真空泵(44)形成密封环境，所述真空泵(44)和电加热排水板(2)工作时，加热冻土区产生的水通过电加热排水板(2)抽出至密封沟(41)和排水垫层(42)中，再通过真空泵(44)排出。
10.根据权利要求9所述的一种用于冻土区的路基变形抑制的装置，其特征在于，所述排水垫层(42)的材料为中粗砂、垫层厚度为50cm、渗透系数大于等于10-2cm/s、含泥量小于等于3％、粒径为0cm～5cm；所述真空膜(43)设置三层，膜下真空度保持在650mmhg以上，所述真空膜(43)包括膜下真空滤管，所述膜下真空滤管间距为5m、滤管直径为50mm、埋在排水垫层(2)的中部。
