本实用新型属于路面排水领域，具体涉及一种排水棒及路基排水设备。
背景技术：
水分进入路基易造成土体强度衰减，刚度软化，进而引发不均匀沉降、滑坡及路面裂缝等一系列病害。而传统的隔水排水方式主要有两类形式，一种是地面排水设施，包括边沟、排水沟、截水槽等，另一种是地下排水，如在路基下面设置隔水层，设置隔水层虽然隔断了毛细水的上升路径，但冬季上部土层和下部土层存在温度差时，下层的水汽将向上迁移，并在上部凝结成水，随着路基运营时间的增加，上部的水分不断增加，通常的排水方式只有在土中自由水存在水压差时才会顺着排水通道排出，而对于非饱和土或未形成水压差的饱和土，土中的水分较难排出，严重影响了土基的服役寿命。因此，提供一种能将非饱和水和水汽排出路基的设备是目前本领域所面临的的一项技术问题。
技术实现要素：
为了解决上述背景技术中的问题，本实用新型提供一种排水棒及路基排水设备，可将路基中非饱和水和水汽排出，从而提高路基的服役寿命。
本实用新型提供一种排水棒，排水棒由排水筒、土工布和锥形头组成，土工布包裹在排水筒的外壁，排水筒的顶端连接部与锥形头相匹配连接，土工布由经线和纬线编织而成，经线由异形纤维和碳纤维组成，纬线由碳纤维组成。
进一步的，排水筒为透水管，其内径为5-10cm，外径为10-20cm，管壁厚为2-6cm,且管壁开有通孔。
进一步的，通孔沿排水筒长度方向均匀布置，通孔的形状为圆孔状，且通孔的孔径为0.8cm-1.2cm。
进一步的，排水筒材料为塑料、橡胶或金属。
进一步的，经线由异形纤维和碳纤维沿排水筒长度方向按1：1均匀布置。
进一步的，异形纤维具有异形截面，沿异形纤维主轴伸出多个附属结构，异形截面呈十字形或树枝形。
进一步的，锥形头为金属或硬度较大的塑料。
一种路基排水设备，包括路基以及上述任一项排水棒，排水棒一端连接在路基内，另一端贯穿连接路基边坡，排水棒漏出路基边坡的一端低于排水棒位于路基内部的一端。
进一步的，排水棒与路基水平面的夹角为0°-15°。
进一步的，土工布露出路基的一端固定于在路基边坡上，且露出部分涂覆有抗氧化层。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1.本实用新型的土工布包括碳纤维，碳纤维具有轴向强度和模量高、密度低、比性能高，无蠕变，良好的导电导热性等优良性能，当路基中的水处于中高饱和度时，通过对碳纤维通电，可实现电渗排水。
2.本实用新型的土工布包括异形纤维，异形纤维的截面形式是在主轴上伸出多个树枝状附属结构，使经线具有较大的比表面积，产生强吸力，吸附非饱和土中的水分，端部搭出的土工布通过水分蒸发作用排出，使含水量下降，吸力增加，吸附中部水分迁移，从而实现蒸发排水。
3.本实用新型的排水棒设置中空通道和通孔，可为路基中的水汽提供良好的通道，减少路基中的水汽上升凝结成冰或水，可有效降低路基中的含水率。
4.本实用新型的路基排水设备，排水棒在路基中呈一定的角度更有利于水和水汽排出路基。
附图说明
为了更清楚的说明本实用新型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的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它附图。
图1为本实用新型组装后的排水棒。
图2为本实用新型排水筒示意图。
图3为本实用新型钻头示意图。
图4为本实用新型中排水棒在路基中的布置图。
1-排水棒，11-排水筒，111-通孔，112-中空通道，113-顶端连接部，12-锥形头，13-土工布，2-固定销，3-路面，4-路基，5-路基边坡。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型提供一种排水棒1，排水棒1由排水筒11、土工布13和锥形钻头12组成，土工布13包裹在排水筒11的外壁，排水筒11的顶端连接部113与锥形头12相匹配连接，土工布13由经线和纬线编织而成，经线由异形纤维和碳纤维组成，纬线由碳纤维组成。
如图2所示，排水筒11为透水管，其内径为5-10cm，外径为10-20cm，管壁厚为2-6cm，排水筒11的内部设有中空通道112，排水筒11的外壁开设有通孔111，通孔111与中空通道112连通，优选的，本实施例的通孔111沿排水筒11长度方向均匀布置，且通孔111的形状为圆孔状，通孔111的孔径为0.8cm-1.2cm。路基中的水分和气体可通过通孔111流入中空通道112中，进而顺着中空通道112排出路基。
优选的，本实施例的排水筒11的材料为塑料、橡胶或金属，排水筒11在路基中承受一定的压力，排水筒11需要具有较大刚度以抵抗覆土压力。
如图3所示，本实施例的锥形头12的材料选用金属或硬度较大的塑料。本实施例的排水棒末端的锥形头12是受力的集中位置，选用硬度较大的材料可有效避免锥形头12的损坏，能增加排水棒的使用寿命，同时，钻头选用锥形的，更方便排水棒插入路基中。
具体的，本实施例的土工布13由经线和纬线编织而成，经线由异形纤维和碳纤维组成，且异形纤维和碳纤维沿排水筒长度方向按1：1均匀布置，纬线仅由碳纤维组成。本实施例的纬线和经线中的碳纤维也可换作导电高分子聚合物，用碳纤维或导电高分子聚合物做导电材料来代替金属材料，节约资源，质量更轻，并且避免了金属材料腐蚀造成的不良影响。其中，碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，具有良好的导电导热性能。本实施例中，当路基中的含水率下降，路基处于中高饱和度状态时，非饱和土中水分产生吸力，不能从传统排水通道中排出时，此时可对碳纤维或导电高分析聚合物通电，在电流的作用下，土中的水会向阴极富集，并通过排水筒的通孔111进入排水筒的中空通道112，进而顺着中空通道112排出路基，可通过变化电流的正负极达到均匀排水的目的。
具体的，经线中的异形纤维具有异形截面，沿异形纤维主轴伸出多个附属结构，截面呈十字形或树枝形，附属结构的存在使异形纤维具有较大的比表面积，可产生强毛细吸力，可有效吸附砂土、粉土及黏土中的水分，即使不存在水压差的情况下，也可将土基中的水份吸出，大大提高土工布的吸水性能。本实施例中，当土体含水率进一步下降，路基处于低饱和度状态时，电渗排水的效果不明显，继续通电成本过高，可利用水分蒸发的方式排水。异形纤维的特殊截面具有强吸力，可吸附非饱和土中的水分，端部搭出的土工布中的水分通过蒸发作用排出，使得含水率降低，吸力增大，并吸附中部纤维的水分迁移。中部纤维水分减少后将继续吸附路基中水分，循环此过程可实现蒸发排水。本实用新型的异形纤维可参考申请号为201720547855的“一种土工布及应用该土工布的道路土基”中的异形纤维，该专利的申请人与本文的申请人为同一申请人。
一种路基排水设备，如图4所示，包括路基4及上述任一项排水棒1，排水棒1的一端连接在路基4内，另一端贯穿连接路基边坡5，且排水棒1露出路基边坡5的一端低于排水棒1位于路基4内部的一端。
优选的，排水棒1与路基4水平面的角度为0°-15°。排水棒1倾斜向下设置，与水的自然流向相一致，当路基处于高饱和度状态时，在重力作用下，路基中的水分无需吸力可迅速排出路基。
具体的，本实用新型的土工布13露出路基边坡5的部分涂覆有抗氧化层，更具体的，抗氧化层材料可为聚烯烃。因土工布13的一端裸露在空气中，易受到太阳的曝晒和雨水的侵蚀等作用，通过在露出部分涂覆抗氧化层，可提高土工布的抗腐蚀性等，延长土工布的使用寿命。
具体的，本实用新型的土工布13露出路基边坡5的部分固定于路基边坡5上，优选的，用固定销固定。
具体的，本实用新型的排水棒1可应用在干寒地区，在干寒地区，冬季路基会产生“锅盖”效应，水汽上升凝结成水或者凝华成冰，当较高温度的水汽上升至排水棒1时，将会透过通孔111从中空通道112排出，从而减少水汽凝结成水，达到降低路基中含水率的目的。
本实用新型的排水棒1的施工工艺如下：首先，在路基边坡5上向路基内部以与水平线呈0°-15°的角度预钻成孔，其中孔位于路基边坡5的一端低于位于路基内部的一端；然后，将顶管插入排水棒1的中空通道112中，将排水棒1缓慢顶入预钻的孔中，待排水棒1刚好完全进入路基4中时，停止顶入；最后，缓慢抽出顶管，并用固定销2固定排水棒1端部露出部分的土工布13。
上述内容详细的描述了本实用新型的既有线路路基的排水设备，并介绍了排水棒的具体施工工艺，下面将列举具体实施例对本实用新型做进一步的描述，由于实际路基下的排水效果难以预测，本实施例的数据均是在室内模拟路基排水试验而得的数据。
本实施例的目的是为测试排水棒1蒸发排水的效果，室内模拟路基排水试验。其中，路基横断面高1.5m，宽2m，路基长度取3m，路基4上部铺设混凝土板模拟路面3。路基材料选用中密砂砾料，初始含水率40％，在路基4长度方向上每隔一米插入排水棒1(排水棒1插入路基4中的长度为0.75m)，并固定搭出的土工布13。除了露出路基的土工布13，其他部分均用塑料布覆盖，防止水分蒸发。在排水棒1插入深度处及上下30cm处取点测含水率。一周后，平均含水率下降至35％；一个月后下降至33％；四个月后下降至27％。从数据上可以看出，排水棒前期排水较快，之后排水速率下降并稳定在每个月下降2％，四个月后路基含水率仍然有下降趋势。说明利用排水棒排出路基水分的方法效果良好。
以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。
1.一种排水棒，其特征在于，所述排水棒由排水筒、土工布和锥形头组成，所述土工布包裹在所述排水筒的外壁，所述排水筒的顶端连接部与所述锥形头相匹配连接，所述土工布由经线和纬线编织而成，所述经线由异形纤维和碳纤维组成，所述纬线由碳纤维组成。
2.根据权利要求1所述的排水棒，其特征在于，所述排水筒为透水管，其内径为5-10cm，外径为10-20cm，管壁厚为2-6cm,且管壁开有通孔。
3.根据权利要求2所述的排水棒，其特征在于，所述通孔沿所述排水筒长度方向均匀布置，所述通孔的形状为圆孔状，且通孔的孔径为0.8cm-1.2cm。
4.根据权利要求1所述的排水棒，其特征在于，所述排水筒材料为塑料、橡胶或金属。
5.根据权利要求1所述的排水棒，其特征在于，所述经线由所述异形纤维和所述碳纤维沿所述排水筒长度方向按1：1均匀布置。
6.根据权利要求1所述的排水棒，其特征在于，所述异形纤维具有异形截面，沿异形纤维主轴伸出多个附属结构，所述异形截面呈十字形或树枝形。
7.一种路基排水设备，其特征在于，包括路基以及权利要求1-6中的任一项所述的排水棒，所述排水棒一端连接在所述路基内，另一端贯穿连接所述路基边坡，所述排水棒漏出所述路基边坡的一端低于所述排水棒位于路基内部的一端。
8.根据权利要求7所述的路基排水设备，其特征在于，所述排水棒与所述路基水平面的夹角为0°-15°。
9.根据权利要求7所述的路基排水设备，其特征在于，所述土工布露出路基的一端固定于在所述路基边坡上，且露出部分涂覆有抗氧化层。
技术总结