鐵路路基站場給排水

1、排水、防護、支擋工程鐵路路基站場給排水第1頁一 排水工程地表水滲透路基土體會降低土抗剪強度 地下水存在和活動往往引發(fā)各種路基病害，是路基變形發(fā)生和發(fā)展基本原因 在低路堤條件下，因為毛細作用，水分可能升入路堤內(nèi)，使填料強度下降 水還是產(chǎn)生溶蝕和凍害主要原因之一 水是影響路基工程質(zhì)量主要原因，就路基病害規(guī)模、范圍及成因而言，水往往是決定性原因之一。鐵路路基站場給排水第2頁1 地面排水鐵路路基站場給排水第3頁沿線排水系統(tǒng) 要依據(jù)線路平、縱斷面及地質(zhì)水文條件，確定合理排水方向和合理排水設(shè)施位置 要確定橋涵、隧道、車站、農(nóng)田水利排水建筑物配合和連接方式，防止各行其是、相互脫節(jié)現(xiàn)象 鐵路路基站場給排水第4

2、頁地面排水設(shè)備 地面排水設(shè)備有排水溝、側(cè)溝、天溝、吊溝（急流槽、跌水）及緩流井等地面排水設(shè)備縱坡不應(yīng)小于2 設(shè)計地面排水設(shè)備斷面形狀和尺寸應(yīng)滿足排泄設(shè)計流量要求，不產(chǎn)生沖刷和淤積 設(shè)計長度宜短不宜長，以使水流不過于聚集，做到及時疏散、就近分流，同時也不應(yīng)兼作其它流水用途 鐵路路基站場給排水第5頁 排水溝 鐵路路基站場給排水第6頁排水溝與其它溝渠相接時，力爭水流舒順，因地形限制成直角相交時，可按下列圖形式處置 溝渠連接示意圖 1-排水溝；2-其它溝渠；3-路中線；4-橋涵鐵路路基站場給排水第7頁側(cè)溝 側(cè)溝是路塹地段用以排除路基面和路塹邊坡坡面地表水水溝，它設(shè)于路基面兩側(cè)或一側(cè)（半路塹） 鐵路路基

3、站場給排水第8頁在路塹邊坡面有沖蝕現(xiàn)象地段，應(yīng)設(shè)置寬度12m側(cè)溝平臺，以免堵塞側(cè)溝；石質(zhì)路塹開挖側(cè)溝有困難時，可采取擋碴墻以降低開挖量 鐵路路基站場給排水第9頁天溝天溝設(shè)于路塹塹頂，用以排除山坡迎水方向流向路塹地面水。路塹頂部無棄土堆時，天溝內(nèi)邊緣至塹頂距離不宜小于5m。當(dāng)溝內(nèi)進行加固防滲時不應(yīng)小于2m。鐵路路基站場給排水第10頁吊溝、跌水與急流槽 鐵路路基站場給排水第11頁緩流井 用于承接從吊溝匯入側(cè)溝地表水并削減其能量，保護路基本體不受沖蝕 鐵路路基站場給排水第12頁 地下排水在地下水危及路基穩(wěn)定（包含整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定）或嚴重降低路基強度情況下，通常依據(jù)詳細情況采取攔截、旁引、排除含水層

4、地下水，以及采取隔離辦法進行處理 進行地下排水設(shè)計前，應(yīng)進行野外工程地質(zhì)和水文地質(zhì)調(diào)查、勘探和測試 在排除地下水同時，應(yīng)采取辦法預(yù)防地表水下滲而造成對地下水補給，也不允許將地表水排放入地下水排水設(shè)施內(nèi) 1 普通要求鐵路路基站場給排水第13頁明溝和槽溝 明溝和槽溝是兼排地表水和土體中上層滯水或埋藏很淺潛水排水設(shè)備 漿砌片石明溝 木結(jié)構(gòu)槽溝鐵路路基站場給排水第14頁滲溝 用于降低地下水位、排除地下水滲溝又稱平式滲溝，包含埋置深度2-6m淺埋滲溝 按照有沒有滲水管可分為有管滲溝和無管滲溝同時起支撐邊坡作用滲溝稱為邊坡滲溝鐵路路基站場給排水第15頁 a）滲水管 b）有管滲溝出口 有管滲溝示意圖（單位：

5、mm）有管滲溝 有管滲溝滲水管是管壁帶有滲水孔陶管或混凝土管，如圖（a）所表示，此圖適合用于流程較長，流量較大情況 鐵路路基站場給排水第16頁無管滲溝 利用了碎石孔隙作為排水通道。適合用于地下水流量小、流程短情況。排水碎石亦可采取無砂混凝土代替。排水碎石周圍應(yīng)設(shè)反濾層，對反濾層要求與有管滲溝相同。采取無紡?fù)凉た椢镒鳛樗槭w維護并起滲濾作用是當(dāng)前許多工程中普遍采取方法鐵路路基站場給排水第17頁邊坡滲溝 邊坡滲溝用于疏干邊坡和排除自邊坡出露上層滯水或泉水，并對邊坡起支撐作用。慣用邊坡支撐滲溝處理土質(zhì)路塹邊坡坡度應(yīng)不陡于，因為受地下水活動影響，邊坡土體穩(wěn)固性常可受其危害 邊坡滲溝主要有拱形和樹枝形兩

6、類 鐵路路基站場給排水第18頁邊坡滲溝正視圖 拱形邊坡滲溝 樹枝形邊坡滲溝 鐵路路基站場給排水第19頁邊坡滲溝縱斷面圖 邊坡滲溝縱斷面圖 鐵路路基站場給排水第20頁支撐滲溝 用以支撐可能滑動不穩(wěn)定土體或山坡，并排除滑動帶附近活動地下水，疏干潮濕土體，依據(jù)不穩(wěn)定土體范圍成群設(shè)置支撐滲溝也可和抗滑擋土墻配合使用 支撐滲溝縱斷面圖 鐵路路基站場給排水第21頁支撐滲溝通常使其軸線與滑動方向基本平行，布置呈平行條帶狀，支撐滲溝間距及斷面寬度，可按照每條滲溝所擔(dān)負下滑力計算確定。斷面采取矩形，寬度為23m，間距為815m或更大些 支撐滲溝埋置深度依據(jù)疏干地下水深度確定。若用于整改可能坍塌，滲溝底應(yīng)置于土體

7、（或山體）滑動面以下穩(wěn)定土層或巖層內(nèi)最少0.5m。在須考慮凍結(jié)要求時，溝底應(yīng)置于凍結(jié)深度以下最少0.4m 鐵路路基站場給排水第22頁滲水隧洞 處理滑坡及其它路基病害中地下水時，當(dāng)?shù)叵滤癫剌^深，如1020m以上時，深埋滲溝開挖工程太大，施工困難，常以坑道形式排水，稱為滲水隧洞滲水隧洞可與立式滲井配合使用。單獨使用時，只能排除隧洞能集引含水土層中水，而不能貫通整個或多個含水地層鐵路路基站場給排水第23頁曲墻式滲水隧洞 斷面圖 150號混凝土拱磚大樣圖 鐵路路基站場給排水第24頁排水平孔 為排除路基土體或滑坡體中地下水，可使用仰斜度為1015排水平孔。依據(jù)水文地質(zhì)條件，平孔可平行排列或扇形排列布置

8、 平行排列平孔 扇形排列平孔 鐵路路基站場給排水第25頁排水平孔依據(jù)需要可布置一層或多層，但平孔位置必須埋于地下低水位以下，盡可能擴大疏干范圍。因為平孔施工簡單，收效顯著，為國外廣泛采取。我國在整改滑坡中，采取平孔排除地下水也取得良好效果。多孔平層鐵路路基站場給排水第26頁 水溝沖刷防護和防淤、防滲 當(dāng)水溝天然土層不足以抵抗流速沖刷時，需對水溝采取加固辦法 水溝滲漏對于一些地質(zhì)不良地域路基穩(wěn)固是一個有害原因，所以必須預(yù)防 防滲方法：表層夯拍，三合土、四合土捶面，漿砌片石護面及用混凝土水槽等，對于采取卵石護面或干砌片石護面水溝，也可在其底層用粘土夯鋪一層厚0.20.3m土層 為了預(yù)防漿砌片石及混

9、凝土水槽預(yù)留伸縮縫滲水，應(yīng)用瀝青麻筋嵌塞縫隙鐵路路基站場給排水第27頁水溝加固類型 鐵路路基站場給排水第28頁天然材料護面 鐵路路基站場給排水第29頁拼裝式混凝土板護面 鐵路路基站場給排水第30頁 邊坡防護工程鐵路路基站場給排水第31頁路基改變了原地層天然平衡狀態(tài)，且不停經(jīng)受各種錯綜復(fù)雜自然原因作用，可能會產(chǎn)生各種形態(tài)破壞，因而需進行防護防護均以路基坡腳和坡面為對象，因而邊坡防護包含路基坡面防護和坡腳沖刷防護鐵路路基站場給排水第32頁一 植物防護植物防護是指人工培植邊坡植被覆蓋表土以預(yù)防雨水沖刷，并調(diào)整土壤濕度以預(yù)防表土干裂及剝落辦法，包含植草、鋪草皮和種樹，主要適合用于較緩?fù)临|(zhì)或嚴重風(fēng)化巖質(zhì)

10、邊 鐵路路基站場給排水第33頁1 植草植草是一個施工簡單、造價經(jīng)濟有效坡面防護方法，適合用于草類生長土質(zhì)路堤和路塹邊坡，普通要求邊坡坡度緩于，允許地表水流速0.40.6m/s，坡高在6.0m以內(nèi)。種草時將草籽加土拌和，均勻播種在表土適當(dāng)翻松坡面上，必要時坡面加鋪510cm種植土層，以有利種草成活和生長 鐵路路基站場給排水第34頁植草防護邊坡示意圖 鐵路路基站場給排水第35頁2 鋪草皮其作用與植草相同，效果更加好，且可用于較高較陡土坡上，亦可鋪在嚴重風(fēng)化巖層和成巖作用差軟巖層邊坡上雨量較集中地域，植草成活率低，但當(dāng)附近草皮起源輕易，鋪草皮更適宜鋪草皮慣用有白茅草、假儉草、絆根草等 鐵路路基站場給

11、排水第36頁 鋪草皮方法包含平鋪草皮、平鋪疊置草皮、方格式草皮等 平鋪草皮 平鋪疊置草皮鐵路路基站場給排水第37頁方格式草皮 卵（片）石方格草 鐵路路基站場給排水第38頁3 植樹坡面防護也可植樹，普通是草、樹間植，采取根系發(fā)達、枝葉茂盛、能快速生長矮灌木，如一年成活紫穗槐；二年成活夾竹桃等 紫穗槐在西北半干旱、高寒地域整改路基坡面溜坍曾獲突出效果鐵路路基站場給排水第39頁二 坡面補強及加固對于不宜采取植物防護巖質(zhì)邊坡，如頁巖等易風(fēng)化巖邊坡可采取抹面、噴漿、勾縫、灌漿等方法防護，同時預(yù)防坡面水洗蝕和風(fēng)化剝落 鐵路路基站場給排水第40頁鐵路路基站場給排水第41頁5 混凝土薄板 對于不易用植物防護土

12、質(zhì)邊坡，可直接用厚0.81.0cm之混凝土薄板防護，重量輕，節(jié)約塢土，也可工廠化預(yù)制 鐵路路基站場給排水第42頁6 土工布對于土質(zhì)貧瘠，保肥、保水性差土質(zhì)邊坡 不適于生長植物或雖可生長植物，常因凍害引發(fā)坡面剝落邊坡，則慣用土工布覆蓋 路塹坡面覆蓋防護 路堤坡面覆蓋防護 鐵路路基站場給排水第43頁三 砌石護坡對緩于1:1各種土質(zhì)、土夾石及巖質(zhì)邊坡，坡面受地表水流沖蝕產(chǎn)生沖溝、泥流、小型表層溜坍，均可采取砌石護坡防護 鐵路路基站場給排水第44頁1 單層干砌片石護坡 干砌護坡干砌基礎(chǔ) 干砌護坡漿砌基礎(chǔ) 干砌片石護坡（單位:cm） 鐵路路基站場給排水第45頁2漿砌片石護坡 肋式漿砌片石護坡展示圖 柱肋

13、 漿砌片石護坡（單位:cm） 鐵路路基站場給排水第46頁3漿砌片石骨架護坡 拱形漿砌片石骨架護坡（單位:cm） 鐵路路基站場給排水第47頁4.漿砌片石護墻 實體護墻 孔窗式護墻 鐵路路基站場給排水第48頁5.鋼筋混凝土框架護坡 鋼筋混凝土框架護坡 鐵路路基站場給排水第49頁鐵路路基站場給排水第50頁鐵路路基站場給排水第51頁鐵路路基站場給排水第52頁鐵路路基站場給排水第53頁鐵路路基站場給排水第54頁鐵路路基站場給排水第55頁鐵路路基站場給排水第56頁鐵路路基站場給排水第57頁鐵路路基站場給排水第58頁鐵路路基站場給排水第59頁鐵路路基站場給排水第60頁鐵路路基站場給排水第61頁鐵路路基站場給

14、排水第62頁鐵路路基站場給排水第63頁應(yīng)用土工格室進行邊坡防護，提升坡面強度、預(yù)防水流沖蝕鐵路路基站場給排水第64頁路基沖刷防護沿河鐵路路基，受河流變遷及沖刷威脅尤其到了每年洪水漲水季節(jié)，水流對路基沖刷乃至沖垮，常給行車安全造成巨大威脅和災(zāi)害故必須以有效辦法預(yù)防河岸與路堤邊坡被沖刷，確保路基安全穩(wěn)定 鐵路路基站場給排水第65頁預(yù)防沖刷方法 直接防護 直接防護中，除上述植物防護（主要指植樹）與砌石防護外，對于較大流速和浸水部分來說，還有拋石、石籠、柔性板與抗滑樁等 間接防護 主要指導(dǎo)治和改河 鐵路路基站場給排水第66頁路基邊坡和河岸沖刷直接防護類型與適用條件 防護類型結(jié)構(gòu)形式適用條件注意事項允許

15、流速(m/s)水文、地形條件植物防護鋪草皮1.21.8水流方向與線路近乎平行,不受各種洪水主流沖刷季節(jié)性浸水路堤邊坡防護種植防水林掛柳有淺灘地段河岸沖刷防護干砌片石護坡單層干砌厚普通0.250.5m雙層干砌厚上層0.250.35m,下層0.25m24水流方向較平順河岸灘地邊緣;不受主流沖刷路堤邊坡應(yīng)設(shè)置墊層漿砌片石護坡厚0.30.6m48主流沖刷及波浪作用強烈處路堤邊坡有凍脹變形邊坡上應(yīng)設(shè)墊層拋石石塊尺寸依據(jù)流速和波浪大小計算,普通0.30.5m3水流方向較平順,無嚴重局部沖刷地段拋石厚度不應(yīng)小于石塊尺寸之兩倍石籠鍍鋅鐵絲、竹編籠箱或土工格柵籠箱56受洪水沖刷但無滾石地段和大石料缺乏地域浸水擋

16、土墻58峽谷急流地段,水流沖刷嚴重地段鐵路路基站場給排水第67頁1鋪草皮磚臺階式疊砌 豎立式疊砌 邊坡鋪草皮磚結(jié)構(gòu) 鐵路路基站場給排水第68頁2拋石護坡不設(shè)墊層 設(shè)置墊層 新建路基坡腳拋石防護示意圖 鐵路路基站場給排水第69頁不設(shè)墊層 設(shè)置墊層 現(xiàn)有線路基坡腳拋石防護示意圖 鐵路路基站場給排水第70頁3片石護坡干砌片石護坡示意圖 鐵路路基站場給排水第71頁漿砌片石護坡示意圖 基礎(chǔ)腳墻埋設(shè)在沖刷深度線以下 柔性混凝土塊板防護基礎(chǔ) 鐵路路基站場給排水第72頁4混凝土板護坡混凝土板護坡示意圖 鐵路路基站場給排水第73頁柔性混凝土塊板防護布置及結(jié)構(gòu)圖（單位：mm） 柔性混凝土塊防護含有柔性，可保護坡腳

17、預(yù)防被淘刷 鐵路路基站場給排水第74頁5石籠護坡石籠結(jié)構(gòu)圖 鐵路路基站場給排水第75頁a) 平鋪 b) 壘碼石籠壘碼或平鋪防護圖（單位：m） 假如石籠用于預(yù)防岸坡被沖刷時，則可用壘碼或平鋪于坡面形式 鐵路路基站場給排水第76頁鐵路路基站場給排水第77頁鐵路路基站場給排水第78頁鐵路路基站場給排水第79頁鐵路路基站場給排水第80頁二 間接防護采取導(dǎo)流或阻流方法，改變水流性質(zhì)，或者迫使主流流向偏離被防護路段，亦可減小流速，緩解水流對被防護路段作用，改變河槽中沖刷和淤積部位，以及必要時改變河道等，均屬于間接防護 鐵路路基站場給排水第81頁導(dǎo)流建筑物類型及其作用 鐵路路基站場給排水第82頁單個丁壩 順

18、壩 導(dǎo)流建筑物慣用有丁壩、順壩兩種 鐵路路基站場給排水第83頁按照河水流向與丁壩交角大小，丁壩分成垂直、上挑、下挑三種布置形式 垂直布置形式 下挑布置形式 上挑布置形式 丁壩不一樣布置形式?jīng)_淤情況示意圖 依據(jù)壩身長短，丁壩又可分為長丁壩、短丁壩 鐵路路基站場給排水第84頁丁壩壩頭、對于水流作用為首當(dāng)其沖，而且易受水上漂浮物撞擊，必須堅固，常將背水面放寬（總寬是壩身頂寬1.52.0倍），并做圓滑曲線形，橫坡放緩至1：3 (a) 平面 (b)斷面 丁壩壩頭結(jié)構(gòu)示意圖鐵路路基站場給排水第85頁丁壩壩身為不對稱梯形斷面，其頂寬普通大于2.0m 石質(zhì)丁壩斷面示意圖 鐵路路基站場給排水第86頁 幾個混合結(jié)

19、構(gòu)丁壩斷面圖（尺寸：m） 1-混凝土板；2-石籠；3-拋石；4-梢料柴排（或束）； 5-石梢壩；6-漿砌塊石鐵路路基站場給排水第87頁 壩腹式丁壩1-單層嵌砌片石（40cm）；2-石籠；3-石塊；4-干砌片石面層； 5-碎（卵）石墊層；6-滲水土鐵路路基站場給排水第88頁鐵路路基站場給排水第89頁鐵路路基站場給排水第90頁 路基支擋工程鐵路路基站場給排水第91頁重力式擋土墻四種主要形式 仰斜墻背式 俯斜墻背式 鐵路路基站場給排水第92頁衡重式 折線墻背式 在平衡土壓力方面，衡重式特點是利用墻身和墻背回填土重力和地基反力來保持土體穩(wěn)定 鐵路路基站場給排水第93頁幾個常見輕型擋土墻 錨桿擋土墻 錨

20、定板擋土墻 在平衡土壓力方面，錨桿擋土墻特點是在填土內(nèi)埋入錨固件，或在穩(wěn)定土層中插入錨桿利用錨固件抗拔力，將擋土板拉緊 鐵路路基站場給排水第94頁樁板擋土墻 在平衡土壓力方面，柱板式或樁板式擋土墻特點是把柱（樁）部分埋入地基內(nèi)，用柱、板結(jié)構(gòu)擋土，以地基抗力保持柱板穩(wěn)定 鐵路路基站場給排水第95頁加筋土擋土墻 在平衡土壓力方面，加筋土擋土墻特點則是利用拉筋與土之間摩擦力抵抗土壓力，并以拉筋端部分墻面板連接擋土 鐵路路基站場給排水第96頁薄壁擋土墻 在平衡土壓力方面，薄壁擋土墻特點是由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)組成，用墻背踵板上地基抗力抵抗土壓力 鐵路路基站場給排水第97頁為使路塹邊坡開挖減小或預(yù)防落石危害，

21、可修筑路塹墻及作攔石墻、護墻等 路塹墻 路肩墻 鐵路路基站場給排水第98頁路堤墻 綜合應(yīng)用擋土墻 鐵路路基站場給排水第99頁鐵路路基站場給排水第100頁鐵路路基站場給排水第101頁鐵路路基站場給排水第102頁鐵路路基站場給排水第103頁鐵路路基站場給排水第104頁鐵路路基站場給排水第105頁鐵路路基站場給排水第106頁鐵路路基站場給排水第107頁鐵路路基站場給排水第108頁擋土墻主要作用 穩(wěn)定邊坡降低土方預(yù)防沖刷攔擋落石整改滑坡等 除在路基工程中應(yīng)用以外，在橋梁工程、水利工程、工業(yè)民用建筑中也常使用 鐵路路基站場給排水第109頁五 庫侖土壓力理論及其在鐵路擋土墻中應(yīng)用1776年法國學(xué)者庫侖依據(jù)

22、墻后土楔體處于極限平衡狀態(tài)時力系平衡條件，提出了與朗肯理論不一樣分析方法，可適合用于不一樣形式填土表面和不一樣粗糙度墻背條件 （一）庫侖土壓力理論鐵路路基站場給排水第110頁庫侖理論假設(shè)墻后土楔體處于極限平衡狀態(tài)時滑動面為平面滑動土楔體為剛體墻后填土為砂性土在AB和BC滑動面上抗剪強度均已充分發(fā)揮 墻后地面為任意平面時庫侖主動土壓力計算圖 鐵路路基站場給排水第111頁當(dāng)擋土墻墻背AB受力向前移動，將出現(xiàn)破壞楔體ABC，當(dāng)其處于極限平衡時，由力三角形abc據(jù)正弦定理可得： 式中 為墻背摩擦角 為墻后土體內(nèi)摩擦角 為破裂面BC與鉛垂線之夾角為墻背傾角 i為墻后土面與水平面之夾角，稱土面傾斜角 鐵路

23、路基站場給排水第112頁設(shè)ABC之面積為S，作幾何計算，則在ABC中因鐵路路基站場給排水第113頁于是， 破裂楔體ABC重量式中 墻后土體重度 將Q代入得主動土壓力 鐵路路基站場給排水第114頁由式可知，當(dāng)參數(shù)、i為定值時，Ea是函數(shù)，可隨破裂面不一樣而改變。故在式中，將Ea對求導(dǎo)，并令 則可導(dǎo)得 式中 a庫侖主動土壓力系數(shù) 鐵路路基站場給排水第115頁 墻后地面為任意平面時庫侖主動土壓力計算圖 上述計算是據(jù)圖示得出，墻背仰斜時為正值，假如墻背俯斜，應(yīng)改為負值進行計算 鐵路路基站場給排水第116頁墻背仰斜和俯斜時主動土壓力分解 在擋土墻設(shè)計中為檢算方便，常將Ea分解為水平力和豎直力，則墻背仰斜時鐵路路基站場給排水第117頁為了確定土壓力作用點或求擋土墻某一截面所受土壓力，常需做土壓應(yīng)力圖，若沿墻高H以變量h代替，則得深度h