湿陷性黄土道路防水层铺设装置技术领域：
本发明涉及道路修筑技术领域，特别涉及一种湿陷性黄土道路防水层铺设
装置。
背景技术：
湿陷性黄土是一种在干燥情况下，具有较高强度和较低压缩性，遇水后在
一定外力作用或在自重作用下强度骤降的一种特殊岩土。其土质较均匀、结构
疏松、孔隙发育，在其形成过程中，充分的压力和适宜的湿度往往不能同时具
备，导致土层的压密欠佳，接近地表2～3米的土层，受大气降水影响，一般具
有适宜压密的湿度，但此时上覆土重很小，土层得不到充分的压密，便形成了
低湿度、高孔隙率的湿陷性黄土，在天然湿度下压缩性较低，但遇水浸润时，
下沉量大，发生下沉速度快的失稳性变形。湿陷性黄土广泛分布于我国甘肃、
宁夏、陕西和山西等黄土高原地区。湿陷性黄土对公路工程的工程危害主要表
现为遇水后的不均匀沉降，引起公路路面大面积开裂、下陷，从而引起其他次
生公路病害，进一步加剧黄土地基的湿陷性，引起恶性循环。所以公路工程中
的湿陷性黄土路基的施工质量直接影响整个公路的施工质量以及后期运营期养
护工程。
在湿陷性黄土地基上进行工程建设时，必须考虑因地基湿陷引起附加沉降
对工程可能造成的危害，选择适宜的地基处理方法，避免或消除地基的湿陷或
因少量湿陷所造成的危害。对于一条修筑完成公路，引起湿陷要么是路面渗水
要么是边坡渗水，路面渗水的防治通过采用合适的集料配比和级配等级已能较
好的克服。对于边坡渗水预防起来则困难得多，且工程量和资金投入都很大，
目前对于边坡渗水的处理采用修路时综合运用换填、强夯、挤密、土或灰土垫
层、土桩或灰土桩、桩基础等方法，并在路堤两侧边坡及顶部采用粘土包裹处
理，防止雨水渗入。对于II级以上湿陷性黄土地基处理如采用土或灰土垫层、
土桩或灰土桩、桩基础预浸水法、粘土包裹，不同程度存在工作量大、花费劳
力多、施工现场占地大、工期长、造价高等缺点。
为了解决以上缺陷，设计了一种新型路基结构，如图1所示，在道路两侧
设计了具有一定宽度的带状防水膜91，防水膜91将路基92下一定深度的黄土
层93与边坡94下的黄土层95隔绝，以阻止边坡94下高含水量的黄土层95向
路基92下方黄土层93渗水，从而避免雨季积水造成边坡渗水产生湿陷性。
发明内容：
鉴于此，有必要设计一种造价低、工程量小的湿陷性黄土道路防水层铺设
装置。
一种湿陷性黄土道路防水层铺设装置，包括：防水膜容纳腔、犁土机构、
牵引机构；其中，防水膜容纳腔内部转动固定防水膜卷，防水膜容纳腔下方为
尖状，防水膜容纳腔用于在外力作用下被锤入地下以使防水膜卷中、下部位于
地下；犁土机构为条状，犁土机构用于固定防水膜卷端头并牵引所述端头沿道
路延伸方向破土移动以将防水膜卷纵向铺开在道路两侧，牵引机构用于连接犁
土机构和牵引机械为犁土机构提供牵引力，牵引机构还用于使犁土机构在被牵
引中保持设定的姿态。
优选的，防水膜容纳腔包括：圆腔、锥头、顶盖、旋转固定座；其中，圆
腔壁沿轴线方向开有槽，该槽用于防水膜卷向外送料，圆腔下部固定有锥头，
锥头锥尖向下，圆腔顶部敞口，顶盖扣合在圆腔顶部；在圆腔底部和顶盖内侧
各设置有旋转固定座，旋转固定座的固定部与其所在处的圆腔或顶盖固定，旋
转固定座的转动部其转动方向与圆腔轴线垂直，转动部上设置有托盘，托盘中
间设有凸块；托盘用于给防水膜卷中心筒的端部提供支撑，凸块用于插入防水
膜卷中心筒以相对固定防水膜卷。
优选的，犁土机构一侧为刃状，另一侧为端头固定机构用于夹紧防水膜卷
端头，端头固定机构中部有一道缝隙用于防水膜卷端头伸入，缝隙一侧的端头
固定机构上开有和缝隙平行的滑槽，滑槽内滑动设置有切割块，切割块的刃口
对向防水膜，切割块用于将防水膜卷端头伸入缝隙的部分与其他部分切断以便
在铺设防水膜完成时将犁土机构从土壤中取出。
优选的，牵引机构包括：立柱、横梁、调节柱、锁定机构；其中，立柱下
端与犁土机构上部刚性连接，立柱下部枢接有横梁，立柱上部枢接有调节柱，
调节柱另一端与锁定机构枢接，锁定机构可调节的固定在横梁上以实现对横梁
和调节柱夹角的调节，横梁另一端和牵引机械连接。
优选的，旋转固定座其固定部和转动部采用轴承，且分别为轴承的外圈和
内圈。
优选的，切割块包括：滑动部、切割部、拉环；其中，滑动部被限制在滑
槽内部，滑动部伸出滑槽部分向前述缝隙延伸出切割部，切割部上开有V型的
向上刃口且刃口中心正对缝隙中部，拉环固定在滑动部的顶端用于连接绳索等
柔性牵引工具。
优选的，锁定机构为调节套，其套在横梁上，通过螺栓调节调节套与横梁
松/紧。
本发明装置使用时，先将防水膜卷放入防水膜容纳腔并使托盘与防水膜卷
相对固定，再将防水膜卷的端头从防水膜容纳腔的槽穿出并伸入端头固定机构
并固定，之后将犁土机构的端头固定机构插回防水膜容纳腔的槽内，将防水膜
容纳腔和犁土机构锤入土中，到达预定深度后，将牵引机构与牵引机械相连，
此时牵引机构应位于土壤之上，通过锁定机构调整犁土机构与地平面的夹角，
启动牵引机械牵引犁土机构沿道路方向破土铺设防水膜，将防水膜铺设完后，
将切割块从犁土机构底部拉起切断防水膜，然后取出防水膜容纳腔、犁土机构，
重复上述步骤。
本发明为用于前述路基结构的专用铺设防水膜装置，结构简单、牢固施工
方便、高效，解决了新型路基结构防水膜铺设的难题。
附图说明：
附图1是防渗水路基结构的断面结构示意图。
附图2是一幅较佳实施方式的湿陷性黄土道路防水层铺设装置组合在一起时的
立体结构示意图。
附图3是一幅较佳实施方式的湿陷性黄土道路防水层铺设装置铺设作业时的结
构示意图。
附图4是一幅较佳实施方式的防水膜容纳腔的立体结构示意图。
附图5是一幅较佳实施方式的防水膜容纳腔的剖面示意图。
附图6是一幅较佳实施方式的犁土机构的立体结构示意图。
附图7是附图6A部的局部放大示意图。
附图8是一幅较佳实施方式的牵引机构的主视示意图。
附图9是一幅较佳实施方式的切割块的立体结构示意图。
附图10是防水膜卷的立体结构示意图。
附图11是附图5B部的局部放大示意图。
图中：防水膜91、路基92、黄土层93、边坡94、黄土层95、防水膜容纳腔1、
犁土机构2、牵引机构3、防水膜卷4、圆腔11、锥头12、顶盖13、旋转固定
座14、槽111、固定部141、转动部142、托盘143、凸块144、中心筒41、端
头固定机构21、缝隙211、滑槽212、切割块22、立柱31、横梁32、调节柱33、
锁定机构34、滑动部221、切割部222、拉环223、刃口2221。
具体实施方式：
如附图2～10所示，一种湿陷性黄土道路防水层铺设装置，包括：防水膜容
纳腔1、犁土机构2、牵引机构3；其中，防水膜容纳腔1内部转动固定防水膜
卷4，防水膜容纳腔1下方为尖状，防水膜容纳腔1用于在外力作用下被锤入地
下以使防水膜卷4中、下部位于地下；犁土机构2为条状，犁土机构2用于固
定防水膜卷4端头并牵引所述端头沿道路延伸方向破土移动以将防水膜卷4纵
向铺开在道路两侧，牵引机构3用于连接犁土机构2和牵引机械为犁土机构2
提供牵引力，牵引机构3还用于使犁土机构2在被牵引中保持设定的姿态。
在本实施方式中，防水膜容纳腔1包括：圆腔11、锥头12、顶盖13、旋转
固定座14；其中，圆腔11壁沿轴线方向开有槽111，该槽111用于防水膜卷4
向外送料，圆腔11下部固定有锥头12，锥头12锥尖向下，圆腔11顶部敞口，
顶盖13扣合在圆腔11顶部；在圆腔11底部和顶盖13内侧各设置有旋转固定
座14，旋转固定座14的固定部141与其所在处的圆腔11或顶盖13固定，旋转
固定座14的转动部142其转动方向与圆腔11轴线垂直，转动部142上设置有
托盘143，托盘143中间设有凸块144；托盘143用于给防水膜卷4中心筒41
的端部提供支撑，凸块144用于插入防水膜卷4中心筒41以相对固定防水膜卷
4。
在本实施方式中，犁土机构2一侧为刃状，另一侧为端头固定机构21用于
夹紧防水膜卷4端头，端头固定机构21中部有一道缝隙211用于防水膜卷4端
头伸入，缝隙211一侧的端头固定机构21上开有和缝隙211平行的滑槽212，
滑槽212内滑动设置有切割块22，切割块22的刃口对向防水膜，切割块22用
于将防水膜卷4端头伸入缝隙211的部分与其他部分切断以便在铺设防水膜完
成时将犁土机构2从土壤中取出。
在本实施方式中，牵引机构3包括：立柱31、横梁32、调节柱33、锁定机
构34；其中，立柱31下端与犁土机构2上部刚性连接，立柱31下部枢接有横
梁32，立柱31上部枢接有调节柱33，调节柱33另一端与锁定机构34枢接，
锁定机构34可调节的固定在横梁32上以实现对横梁32和调节柱33夹角的调
节，横梁32另一端和牵引机械连接。
在本实施方式中，旋转固定座14其固定部141和转动部142为同一个轴承
的外圈和内圈。
在本实施方式中，切割块22包括：滑动部221、切割部222、拉环223；其
中，滑动部221被限制在滑槽212内部，滑动部221伸出滑槽212部分向前述
缝隙211延伸出切割部222，切割部222上开有V型的向上刃口2221且刃口2221
中心正对缝隙211中部，拉环223固定在滑动部221的顶端用于连接绳索等柔
性牵引工具。
在本实施方式中，锁定机构34为调节套，其套在横梁上，通过螺栓调节调
节套与横梁32的松/紧。
本发明装置使用时，先将防水膜卷4放入防水膜容纳腔1并使托盘143与
防水膜卷4相对固定，再将防水膜卷4的端头从防水膜容纳腔1的槽111穿出
并伸入端头固定机构21并固定，之后将犁土机构2的端头固定机构21插回防
水膜容纳腔1的槽111内，将防水膜容纳腔1和犁土机构2锤/压入土中，且使
顶盖13位于土壤上方20～35cm处，将牵引机构3与牵引机械相连，此时牵引机
构3应位于土壤之上，通过锁定机构34调整犁土机构2与地平面的夹角，启动
牵引机械牵引犁土机构2沿道路方向破土铺设防水膜，将防水膜铺设完后，将
切割块22从犁土机构2底部拉起切断防水膜，然后取出防水膜容纳腔1、犁土
机构2，重复上述步骤。