路基排水、防護、支擋工程類型與適用條件

排水、防護、支擋工程類型與適用條件一排水工程

地表水滲入路基土體會降低土的抗剪強度地下水的存在和活動往往引起各種路基病害，是路基變形發(fā)生和發(fā)展的基本原因在低路堤條件下，由于毛細作用，水分可能升入路堤內，使填料強度下降水還是產生溶蝕和凍害的主要原因之一

水是影響路基工程質量的重要因素，就路基病害的規(guī)模、范圍及成因而言，水往往是決定性的因素之一。1地面排水沿線排水系統(tǒng)

要根據(jù)線路的平、縱斷面及地質水文條件，確定合理的排水方向和合理的排水設施位置

要確定橋涵、隧道、車站、農田水利排水建筑物的配合和連接方式，避免各行其是、相互脫節(jié)的現(xiàn)象

地面排水設備

地面排水設備有排水溝、側溝、天溝、吊溝（急流槽、跌水）及緩流井等地面排水設備的縱坡不應小于2‰

設計的地面排水設備的斷面形狀和尺寸應滿足排泄設計流量的要求，不產生沖刷和淤積

設計的長度宜短不宜長，以使水流不過于匯集，做到及時疏散、就近分流，同時也不應兼作其他流水的用途

排水溝

排水溝與其他溝渠相接時，力求水流舒順，因地形限制成直角相交時，可按下圖形式處置

溝渠連接示意圖

1-排水溝；2-其他溝渠；3-路中線；4-橋涵側溝

側溝是路塹地段用以排除路基面和路塹邊坡坡面的地表水的水溝，它設于路基面兩側或一側（半路塹）

在路塹邊坡面有沖蝕現(xiàn)象的地段，應設置寬度1~2m的側溝平臺，以免堵塞側溝；石質路塹開挖側溝有困難時，可采用擋碴墻以減少開挖量

天溝天溝設于路塹塹頂，用以排除山坡迎水方向流向路塹的地面水。路塹頂部無棄土堆時，天溝內邊緣至塹頂距離不宜小于5m。當溝內進行加固防滲時不應小于2m。吊溝、、跌水水與急急流槽槽緩流井井用于承承接從從吊溝溝匯入入側溝溝的地地表水水并削削減其其能量量，保保護路路基本本體不不受沖沖蝕地下排排水在地下下水危危及路路基穩(wěn)穩(wěn)定（（包括括整體體穩(wěn)定定和局局部穩(wěn)穩(wěn)定））或嚴嚴重降降低路路基強強度的的情況況下，，通常常根據(jù)據(jù)具體體情況況采取取攔截截、旁旁引、、排除除含水水層的的地下下水，，以及及采取取隔離離的措措施進進行處處理進行地地下排排水設設計前前，應應進行行野外外工程程地質質和水水文地地質調調查、、勘探探和測測試在排除除地下下水的的同時時，應應采取取措施施防止止地表表水下下滲而而造成成對地地下水水的補補給，，也不不允許許將地地表水水排放放入地地下水水排水水設施施內1一般要要求明溝和和槽溝溝明溝和和槽溝溝是兼兼排地地表水水和土土體中中的上上層滯滯水或或埋藏藏很淺淺的潛潛水的的排水水設備備漿砌片片石明明溝木結構構槽溝溝滲溝用于降降低地地下水水位、、排除除地下下水的的滲溝溝又稱稱平式式滲溝溝，包包括埋埋置深深度2-6m的淺埋埋滲溝溝按照有有無滲滲水管管可分分為有有管滲滲溝和和無管管滲溝溝同時起起支撐撐邊坡坡作用用的滲滲溝稱稱為邊邊坡滲滲溝a）滲水水管b）有管管滲溝溝出口口有有管管滲溝溝示意意圖（（單位位：mm）有管滲滲溝有管滲滲溝的的滲水水管是是管壁壁帶有有滲水水孔的的陶管管或混混凝土土管，，如圖圖（a）所示示，此此圖適適用于于流程程較長長，流流量較較大的的情況況無管滲滲溝利用了了碎石石的孔孔隙作作為排排水通通道。。適用用于地地下水水流量量小、、流程程短的的情況況。排排水碎碎石亦亦可采采用無無砂混混凝土土代替替。排排水碎碎石周周圍應應設反反濾層層，對對反濾濾層的的要求求與有有管滲滲溝相相同。。采用用無紡紡土工工織物物作為為碎石石體的的維護護并起起滲濾濾作用用是目目前許許多工工程中中普遍遍采用用的方方法邊坡滲滲溝邊坡滲滲溝用用于疏疏干邊邊坡和和排除除自邊邊坡出出露的的上層層滯水水或泉泉水，，并對對邊坡坡起支支撐作作用。。常用用的邊邊坡支支撐滲滲溝處處理的的土質質路塹塹邊坡坡坡度度應不不陡于于，因因為受受地下下水活活動影影響，，邊坡坡土體體的穩(wěn)穩(wěn)固性性?？煽墒芷淦湮：吰聺B滲溝主主要有有拱形形和樹樹枝形形兩類類邊坡滲滲溝正正視圖圖拱形邊邊坡滲滲溝樹枝形形邊坡坡滲溝溝邊坡滲滲溝縱縱斷面面圖邊坡滲滲溝縱縱斷面面圖支撐滲滲溝用以支支撐可可能滑滑動的的不穩(wěn)穩(wěn)定土土體或或山坡坡，并并排除除滑動動帶附附近活活動的的地下下水，，疏干干潮濕濕土體體，根根據(jù)不不穩(wěn)定定土體體范圍圍成群群設置置的支支撐滲滲溝也也可和和抗滑滑擋土土墻配配合使使用支撐滲滲溝縱縱斷面面圖支撐滲滲溝通常使使其軸軸線與與滑動動方向向基本本平行行，布布置呈呈平行行的條條帶狀狀，支支撐滲滲溝的的間距距及斷斷面寬寬度，，可按按照每每條滲滲溝所所擔負負的下下滑力力計算算確定定。斷斷面采采用矩矩形，，寬度度為2～3m，間距距為8～15m或更大大些支撐滲滲溝的的埋置置深度度根據(jù)據(jù)疏干干地下下水的的深度度確定定。若若用于于整治治可能能的坍坍塌，，滲溝溝底應應置于于土體體（或或山體體）滑滑動面面以下下穩(wěn)定定土層層或巖巖層內內至少少0.5m。在須須考慮慮凍結結要求求時，，溝底底應置置于凍凍結深深度以以下至至少0.4m滲水隧隧洞處理滑滑坡及及其他他路基基病害害中的的地下下水時時，當當?shù)叵孪滤衤癫剌^較深，，如10～20m以上時時，深深埋滲滲溝的的開挖挖工程程太大大，施施工困困難，，常以以坑道道形式式排水水，稱稱為滲滲水隧隧洞滲水隧隧洞可可與立立式滲滲井配配合使使用。。單獨獨使用用時，，只能能排除除隧洞洞能集集引的的含水水土層層中的的水，，而不不能貫貫穿整整個或或多個個含水水地層層曲墻式式滲水水隧洞洞斷面圖圖150號混凝凝土拱拱磚大大樣圖圖排水平平孔為排除除路基基土體體或滑滑坡體體中的的地下下水，，可使使用仰仰斜度度為10°°～15°°的排水水平孔孔。依依據(jù)水水文地地質條條件，，平孔孔可平平行排排列或或扇形形排列列布置置平行排排列平平孔扇扇形排排列平平孔排水平平孔根據(jù)需需要可可布置置一層層或多多層，，但平平孔的的位置置必須須埋于于地下下低水水位以以下，，盡量量擴大大疏干干范圍圍。由由于平平孔施施工簡簡單，，收效效顯著著，為為國外外廣泛泛采用用。我我國在在整治治滑坡坡中，，采用用平孔孔排除除地下下水也也取得得良好好效果果。多孔平平層水溝的的沖刷刷防護護和防防淤、、防滲滲當水溝溝的天天然土土層不不足以以抵御御流速速的沖沖刷時時，需需對水水溝采采取加加固措措施水溝的的滲漏漏對于于某些些地質質不良良地區(qū)區(qū)路基基的穩(wěn)穩(wěn)固是是一種種有害害因素素，所所以必必須防防止防滲的的方法法：表表層夯夯拍，，三合合土、、四合合土捶捶面，，漿砌砌片石石護面面及用用混凝凝土水水槽等等，對對于采采用卵卵石護護面或或干砌砌片石石護面面的水水溝，，也可可在其其底層層用粘粘土夯夯鋪一一層厚厚0.2～0.3m的土層層為了防防止?jié){漿砌片片石及及混凝凝土水水槽預預留的的伸縮縮縫滲滲水，，應用用瀝青青麻筋筋嵌塞塞縫隙隙水溝加加固類類型天然材材料護護面拼裝式式混凝凝土板板護面面邊坡防防護工工程路基改改變了了原地地層的的天然然平衡衡狀態(tài)態(tài)，且且不斷斷經(jīng)受受各種種錯綜綜復雜雜的自自然因因素作作用，，可能能會產產生各各種形形態(tài)的的破壞壞，因因而需需進行行防護護防護均均以路路基的的坡腳腳和坡坡面為為對象象，因因而邊邊坡防防護包包括路路基的的坡面面防護護和坡坡腳的的沖刷刷防護護一植植物防防護植物防防護是是指人人工培培植邊邊坡植植被覆覆蓋表表土以以防止止雨水水沖刷刷，并并調節(jié)節(jié)土壤壤濕度度以防防止表表土干干裂及及剝落落的措措施，，包括括植草草、鋪鋪草皮皮和種種樹，，主要要適用用于較較緩的的土質質或嚴嚴重風風化的的巖質質邊1植草植草是一一種施工工簡單、、造價經(jīng)經(jīng)濟的有有效坡面面防護方方法，適適用于草草類生長長的土質質路堤和和路塹邊邊坡，一一般要求求邊坡坡坡度緩于于，容許許地表水水流速0.4～0.6m/s，坡高在在6.0m以內。種種草時將將草籽加加土拌和和，均勻勻播種在在表土適適當翻松松的坡面面上，必必要時坡坡面加鋪鋪5~10cm的種植土土層，以以有利種種草成活活和生長長植草防護護邊坡示示意圖2鋪草皮其作用與與植草相相同，效效果更好好，且可可用于較較高較陡陡的土坡坡上，亦亦可鋪在在嚴重風風化的巖巖層和成成巖作用用差的軟軟巖層邊邊坡上雨量較集集中的地地區(qū)，植植草的成成活率低低，但當當附近草草皮來源源容易，，鋪草皮皮更適宜宜鋪草皮常常用的有有白茅草草、假儉儉草、絆絆根草等等鋪草皮的的方法包包括平鋪鋪草皮、、平鋪疊疊置草皮皮、方格格式草皮皮等平鋪草皮皮平鋪疊置置草皮方格式草草皮卵（片））石方格格草3植樹坡面防護護也可植植樹，一一般是草草、樹間間植，采采用根系系發(fā)達、、枝葉茂茂盛、能能迅速生生長的矮矮灌木，，如一年年成活的的紫穗槐槐；二年年成活的的夾竹桃桃等紫穗槐在在西北半半干旱、、高寒地地區(qū)整治治路基坡坡面溜坍坍曾獲突突出效果果二坡面面補強及及加固對于不宜宜采用植植物防護護的巖質質邊坡，，如頁巖巖等易風風化巖邊邊坡可采采用抹面面、噴漿漿、勾縫縫、灌漿漿等方法法防護，，同時防防止坡面面水洗蝕蝕和風化化剝落5混凝土薄薄板對于不易易用植物物防護的的土質邊邊坡，可可直接用用厚0.8～1.0cm之混凝土土薄板防防護，重重量輕，，節(jié)約塢塢土，也也可工廠廠化預制制6土工布對于土質質貧瘠，，保肥、、保水性性差的土土質邊坡坡不不適于生生長植物物或雖可可生長植植物，常常因凍害害引起坡坡面剝落落的邊坡坡，則常常用土工工布覆蓋蓋路塹坡面面覆蓋的的防護路堤坡面面覆蓋防防護三砌石石護坡對緩于1:1的各種土土質、土土夾石及及巖質邊邊坡，坡坡面受地地表水流流沖蝕產產生沖溝溝、泥流流、小型型表層溜溜坍，均均可采用用砌石護護坡防護護1單層干砌砌片石護護坡干砌護坡坡干砌基基礎干砌護坡坡漿砌基基礎干砌片石石護坡（（單位:cm）2漿砌片石石護坡肋式漿砌砌片石護護坡展示示圖柱肋漿砌片石石護坡（（單位:cm）3漿砌片石石骨架護護坡拱形漿砌砌片石骨骨架護坡坡（單位位:cm）4.漿砌片石石護墻實體護墻墻孔窗式護護墻5.鋼筋混凝凝土框架架護坡鋼筋混凝凝土框架架護坡應用土工格室進行邊坡防護，提高坡面強度、防止水流沖蝕路基沖刷刷防護沿河的鐵鐵路路基基，受河河流變遷遷及沖刷刷的威脅脅尤其到了了每年的的洪水漲漲水季節(jié)節(jié)，水流流對路基基的沖刷刷乃至沖沖毀，常常給行車車安全造造成巨大大的威脅脅和災害害故必須以以有效的的措施防防止河岸岸與路堤堤邊坡被被沖刷，，確保路路基安全全穩(wěn)定防止沖刷刷的方法法直接防護護直接防護護中，除除上述植植物防護護（主要要指植樹樹）與砌砌石防護護外，對對于較大大流速和和浸水部部分來說說，還有有拋石、、石籠、、柔性板板與抗滑滑樁等間接防護護主要指導導治和改改河路基邊坡坡和河岸岸沖刷直直接防護護類型與與適用條條件防護類型結構形式適用條件注意事項容許流速(m/s)水文、地形條件植物防護鋪草皮1.2～1.8水流方向與線路近乎平行,不受各種洪水主流的沖刷的季節(jié)性浸水路堤邊坡防護種植防水林掛柳有淺灘地段的河岸沖刷防護干砌片石護坡單層干砌厚一般0.25～0.5m雙層干砌厚上層0.25～0.35m,下層0.25m2～4水流方向較平順的河岸灘地邊緣;不受主流沖刷的路堤邊坡應設置墊層漿砌片石護坡厚0.3～0.6m4～8主流沖刷及波浪作用強烈處的路堤邊坡有凍脹變形的邊坡上應設墊層拋石石塊尺寸根據(jù)流速和波浪大小計算,一般0.3～0.5m3水流方向較平順,無嚴重局部沖刷地段拋石厚度不應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5～6受洪水沖刷但無滾石的地段和大石料缺少的地區(qū)浸水擋土墻5～8峽谷急流地段,水流沖刷嚴重地段1鋪草皮磚磚臺階式疊疊砌豎立式疊疊砌邊坡鋪草草皮磚構構造2拋石護坡坡不設墊層層設置墊層層新建路基基坡腳拋拋石防護護示意圖圖不設墊層層設置墊層層既有線路路基坡腳腳拋石防防護示意意圖3片石護坡坡干砌片石石護坡示示意圖漿砌片石石護坡示示意圖基礎腳墻墻埋設在在沖刷深深度線以以下柔性混凝凝土塊板板防護基基礎4混凝土板板護坡混凝土板板護坡示示意圖柔性混凝凝土塊板板防護布布置及構構造圖（（單位：：mm）柔性混凝凝土塊防防護具有有柔性，，可保護護坡腳防防止被淘淘刷5石籠護坡坡石籠構造造圖a)平鋪b)壘碼石籠壘碼碼或平鋪鋪防護圖圖（單位位：m）如果石籠籠用于防防止岸坡坡被沖刷刷時，則則可用壘壘碼或平平鋪于坡坡面的形形式二間接接防護采用導流流或阻流流的方法法，改變變水流性性質，或或者迫使使主流流流向偏離離被防護護的路段段，亦可可減小流流速，緩緩和水流流對被防防護路段段的作用用，改變變河槽中中沖刷和和淤積的的部位，，以及必必要時改改變河道道等，均均屬于間間接防護護導流建筑筑物的類類型及其其作用單個丁壩壩順壩導流建筑筑物常用用的有丁丁壩、順順壩兩種種按照河水水流向與與丁壩交交角的大大小，丁丁壩分成成垂直、、上挑、、下挑三三種布置置形式垂直布置置形式下挑布置置形式上挑布置置形式丁壩不同同布置形形式的沖沖淤情況況示意圖圖根據(jù)壩身身的長短短，丁壩壩又可分分為長丁丁壩、短短丁壩丁壩的壩壩頭、對對于水流流作用為為首當其其沖，而而且易受受水上漂漂浮物的的撞擊，，必須堅堅固，常常將背水水面放寬寬（總寬寬是壩身身頂寬的的1.5~2.0倍），并并做圓滑滑曲線形形，橫坡坡放緩至至1：3(a)平面(b)斷面丁壩的壩壩頭構造造示意圖圖丁壩的壩壩身為不不對稱梯梯形斷面面，其頂頂寬一般般不小于于2.0m石質丁壩壩斷面示示意圖幾種混合合結構的的丁壩斷斷面圖（（尺寸：：m）1-混凝土板板；2-石籠；3-拋石；4-梢料柴排排（或束束）；5-石梢壩；；6-漿砌塊石石壩腹式丁丁壩1-單層嵌砌砌片石（（≥40cm）；2-石籠；3-石塊；4-干砌片石石面層；；5-碎（卵））石墊層層；6-滲水土路基的支支擋工程程重力式擋擋土墻的的四種主主要形式式仰斜墻背背式俯斜墻背背式衡重式折線墻背背式在平衡土土壓力方方面，衡衡重式的的特點是是利用墻墻身和墻墻背回填填土的重重力和地地基反力力來保持持土體穩(wěn)穩(wěn)定幾種常見見的輕型型擋土墻墻錨桿擋土土墻錨定板擋擋土墻在平衡土土壓力方方面，錨錨桿擋土土墻的特特點是在在填土內內埋入錨錨固件，，或在穩(wěn)穩(wěn)定土層層中插入入錨桿利利用錨固固件的抗抗拔力，，將擋土土板拉緊緊樁板擋土土墻在平衡土土壓力方方面，柱柱板式或或樁板式式擋土墻墻的特點點是把柱柱（樁））部分埋埋入地基基內，用用柱、板板結構擋擋土，以以地基抗抗力保持持柱板穩(wěn)穩(wěn)定加筋土擋擋土墻在平衡土土壓力方方面，加筋土擋擋土墻的的特點則則是利用用拉筋與與土之間間的摩擦擦力抵抗抗土壓力力，并以以拉筋端端部分墻墻面板連連接擋土土薄壁擋土土墻在平衡土土壓力方方面，薄壁擋土土墻的特特點是由由鋼筋混混凝土結結構構成成，用墻墻背踵板板上的地地基抗力力抵抗土土的壓力力為使路塹塹邊坡開開挖減小小或防止止落石危危害，可可修筑路路塹墻及及作攔石石墻、護護墻等路塹墻路肩墻路堤墻綜合應用用擋土墻墻擋土墻的的主要作作用穩(wěn)定邊坡坡減少土方方防止沖刷刷攔擋落石石整治滑坡坡等除在路基基工程中中應用以以外，在在橋梁工工程、水水利工程程、工業(yè)業(yè)民用建建筑中也也常使用用五庫侖侖土壓力力理論及及其在鐵鐵路擋土土墻中的的應用1776年法國學學者庫侖侖根據(jù)墻墻后土楔楔體處于于極限平平衡狀態(tài)態(tài)時的力力系平衡衡條件，，提出了了與朗肯肯理論不不同的分分析方法法，可適適用于不不同形式式的填土土表面和和不同粗粗糙度的的墻背條條件（一）庫庫侖土壓壓力理論論庫侖理論論假設墻墻后土楔楔體處于于極限平平衡狀態(tài)態(tài)時滑動動面為平平面滑動土楔楔體為剛剛體墻后填土土為砂性性土在AB和BC滑動面上上抗剪強強度均已已充分發(fā)發(fā)揮墻后地面面為任意意平面時時庫侖主主動土壓壓力計算算圖當擋土墻墻墻背AB受力向前前移動，，將出現(xiàn)現(xiàn)破壞楔楔體ABC，當其處處于極限限平衡時時，由力力三角形形abc據(jù)正弦定定理可得得：式中δ為墻背摩摩擦角φ為墻后土土體內摩摩擦角θ為破裂面面BC與鉛垂線線之夾角角α為墻背傾傾角i為墻后土土面與水水平面之之夾角，，稱土面面傾斜角角設ΔABC之面積為為S，作幾何何計算，，則在ΔABC中因于是，破裂楔體體ABC的重量式中γ—墻后土體體重度將Q代入得主主動土壓壓力由式可知知，當參參數(shù)γ、φ、δ、α、i為定值時時，Ea是θ的函數(shù)，，可隨破破裂面不不同而變變化。故故在式中中，將Ea對θ求導，并并令則可導得得式中λa—庫侖主動動土壓力力系數(shù)墻后地面面為任意意平面時時庫侖主主動土壓壓力計算算圖上述計算算是據(jù)圖圖示得出出的，墻墻背仰斜斜時的α為正值，，如果墻墻背俯斜斜，α應改為負負值進行行計算墻背仰斜斜和俯斜斜時主動動土壓力力分解在擋土墻墻設計中中為檢算算方便，，常將Ea分解為水水平力和和豎直力力，則墻墻背仰斜斜時為了確定定土壓力力作用點點或求擋擋土墻某某一截面面所受的的土壓力力，常需需做土壓壓應力圖圖，若沿沿墻高H以變量h代替，則則得深度度h處的主動動土壓應應力σh為：可見，σh是h的一次函函數(shù)，土土壓應力力的方向向平行于于的方向向，土壓壓應力圖圖的面積積等于Ea，即土壓應力力圖的形形心位置置距墻底底距離即為土壓壓力作用用點土壓應力力圖（二）庫庫倫土壓壓力理論論在鐵路路擋土墻墻中的應應用在鐵路或或道路工工程中，，擋土墻墻墻后填填土表面面有時不不是平面面，而是是在路面面上作用用有列車車或汽車車荷載，，這時可可根據(jù)庫庫倫理論論，建立立各種不不同情況況下的庫庫倫主動動土壓力力公式。。如圖為一一路肩墻墻，破裂裂面交于于路基面面的不同同位置破裂面交交于路基基面設墻后填填土重度度為，在在路基面面上有列列車和軌軌道荷載載換算成成的土柱柱（土柱柱厚度與與擋土墻墻厚度均均取延長長米）當破裂角角θ≦θ1時破裂楔體體土重當θ1<θ≦θ2時當θ2<θ≦θ3時以下類推推，將楔楔體土重重概括寫寫成式中為楔體頂頂面荷載載寬度可據(jù)三角角形通過過正弦定定理得圖為仰斜斜的路堤堤墻，破破裂面交交于荷載載分布范范圍內。。由圖可可知，破破裂楔體體ABCGFED的面積為為：墻背土壓壓力應力力圖形令則由此，破破裂楔體體的重量量：令得到求出θ后，代入入式(*)即可得主主動土壓壓力Ea的作用點點位置，，可由墻墻背上的的側壓力力應力分分布圖形形的形心心來求得得。當填填土為平平面、無無荷載時時，應力力與深度度成正比比，為線線性分布布，即應應力分布布圖形為為三角形形邊界條件件復雜時時，如圖圖，假定定棱體中中引出