《铁道工程》路基排水与防护设计

1、1铁 道 工 程Railway Engineering 2复习：n1、什么样的路基边坡破裂面是直线？n2、什么样的路基边坡破裂面是圆弧？n3、直线破裂面法的计算步骤。n4、条分法的计算步骤？n5、毕肖普法的特点与计算步骤？n6、36度线法、4.5H法的含义。3路基排水与防护n第一节 路基排水路基地面排水路基地下水的降低与排除设备n第二节 路基防护路基坡面防护路基冲刷防护n第三节 路基边坡坡面绿色防护技术铁路路基边坡坡面绿色防护技术现状土质路基边坡坡面绿色防护设计4第一节 路基排水n水的破坏性地表水渗入路基土体会降低土的抗剪强度； 地下水的存在和活动往往引起各种路基病害，是路基变形发生和发展的基

2、本原因 ；在低路堤条件下，由于毛细作用，水分可能升入路堤内，使填料强度下降 ；水还是产生溶蚀和冻害的主要原因之一；5n排水设计原则安全性：首先保证路基稳定，行车安全；系统性:n排水设备应与桥涵、隧、站等排水设备衔接配合；经济性：n排水沟渠应在地形地质较好的地区范围内通过；n应尽可能引接至天然河沟减少桥涵工程；n应贯彻因地制宜、就地取材的原则，以减少造价；环保性：邻里友好性n少占农田，与水利规划和土地使用规划等相配合。n不应直接使水流入农田，损害农业生产。6路基地面排水n(1)排水沟：用以排除路堤范围内的地面水。当地面较平坦时，设于路堤两侧，当地面较陡时，应设于迎水一侧。当有取土坑时，可用取土坑

3、代替排水沟。排水沟应设置在路堤天然护道以外。7路基地面排水n(2) 侧沟在路堑地段用以排除路基面和路堑边坡坡面的地面水， 设于路基面两侧或一侧(半路堑)。n(3) 天沟用于排除山坡迎水方向流向路堑的地面水。8一、路基地面排水n(1)排水沟、(2) 侧沟、(3) 天沟、边坡中部平台截水沟 都是纵向排水设备；要因地制宜，纵坡合理，配合得当。横向排水坡度一般不易小于 4% （路拱的高度就是按此横坡确定的），以便迅速排走降水。纵坡不易小于 2 ，但不易大于 8 以免沟底被冲刷。形状、尺寸、是否衬砌。9路基地面排水n(4) 跌水：主槽底部呈台阶状的急流槽， 其构造可有单级和多级两类， 每级高差为0.2

4、- 2.0 m ， 利用台阶跌水消能。一般应作铺砌防护。10路基地面排水n(5)缓流井沟底纵坡较陡的水沟， 可设计成两段较缓坡的水沟用缓流井连接起来。两段水沟的落水高差最大可达1 5 m 。11路基地面排水n(6) 急流槽用片石、混凝土材料筑成的衔接两段高程较大的排水设施。主槽纵坡大，水流急，出口设有消力池、消能槛等消能装置，沟底纵坡可达1:2 。设在路堑边坡上的急流槽又称吊沟。12路基地面排水n(4) 跌水、(5)缓流井、(6) 急流槽可作纵向排水用，也可用于横向排水。n水的落差较大，注意防冲刷。13路基地下水的降低与排除设备n(1)明沟及排水槽明沟是兼排地面水及地下水的排水设备。沟底一般应

5、挖至不透水层若不透水层太深，沟底置于透水层内，则沟底及水沟边坡应用不透水材料作护层，以免沟中水渗入土中。1415路基地下水的降低与排除设备排水槽也是一种兼排地面水和地下水的设备排水槽侧壁有渗水孔， 侧壁外最好填一层粗砂、细砾石或炉渣组成的反滤层。渗水孔在槽壁的上部，槽内水面以下的槽壁是不透水的，以免水反渗入土中。1617路基地下水的降低与排除设备n（2）渗水暗沟渗水暗沟又称盲沟，是一种地下排水设备，用于拦截、排除较深含水层内的地下水，疏干滑体中的水或降低地下水位，通常采用明挖法施工。分为有管渗沟和无管渗沟两种。埋设预制管节而成的渗沟称为有管渗沟；就地砌筑的矩形断面渗沟称为无管渗沟。按作用和位置

6、分为：截水和引水渗沟，无砂混凝土渗沟，边坡渗沟，支撑渗沟。1718有管渗沟 n有管渗沟的渗水管是管壁带有渗水孔的陶管或混凝土管。 a a）渗水管）渗水管 b b）有管渗沟出口）有管渗沟出口 有管渗沟示意图（单位：有管渗沟示意图（单位：mmmm）1819路基地下水的降低与排除设备n（2）渗水暗沟截水和引水渗沟按其深度分为浅埋渗沟和深埋渗沟，浅埋渗沟深度一般为2-6m，深埋渗沟的深度一般大于6 m。1920（2）渗水暗沟截水渗沟2021（2）渗水暗沟n无砂混凝土渗沟无砂混凝土用水泥、粗集料(砾石或角砾)及水拌制而成。具有透水孔隙。代替施工困难的反滤层和渗孔设备，具有透水性能和过渡能力好，施工简便及

7、节省材料等优点。具有一定的强度，可以省去渗沟内部的填充料。2122无砂混凝土渗沟图2223（2）渗水暗沟n边坡渗沟2324（2）渗水暗沟n边坡渗沟2425（2）渗水暗沟边坡渗沟纵断面边坡渗沟纵断面2526（2）渗水暗沟n支撑渗沟支撑渗沟主要起支撑作用，兼起排除地下水和疏干土壤中水的作用。支撑渗沟通常采用成组的条带形布置，断面采用矩形2627(3) 渗水隧洞28(3) 渗水隧洞29(4) 平孔排水2930(4) 平孔排水l 为排除路基土体或滑坡体中的地下水，可使用仰斜度为1015的排水平孔。依据水文地质条件，平孔可平行排列或扇形排列布置 31(4) 平孔排水31l 根据需要可布置一层或多层，但平

8、孔的位置必须埋于地下低水位以下，尽量扩大疏干范围。由于平孔施工简单，收效显著，为国外广泛采用。我国在整治滑坡中，采用平孔排除地下水也取得良好效果。32(5) 集水渗井n(5) 集水渗井3233n 水沟的冲刷防护和防淤、防渗 当水沟的天然土层不足以抵御流速的冲刷时，需对水沟采取加固措施 水沟的渗漏对于某些地质不良地区路基的稳固是一种有害因素，所以必须防止 防渗的方法：表层夯拍，三合土、四合土捶面，浆砌片石护面及用混凝土水槽等，对于采用卵石护面或干砌片石护面的水沟，也可在其底层用粘土夯铺一层厚0.20.3m的土层 为了防止浆砌片石及混凝土水槽预留的伸缩缝渗水，应用沥青麻筋嵌塞缝隙34水沟加固类型

9、35天然材料护面 36拼装式混凝土板护面 37第二节 路基防护n坡面防护边坡、路肩的稳定n冲刷防护边坡坡脚受水流冲刷3738一、坡面防护n坡面防护防坡面雨水冲刷，流失、垮塌；防风化、剥落：防风防砂：3839坡面防护n1.植物防护边坡植物防护是指人工培植边坡植被，使植物的根系产生加固边坡表层士的作用，同时利用植物的枝叶保护坡面，防止或减少降水尤其是暴雨对边坡的冲刷以保护边坡。植物防护又可以改善环境。n植物防护的方法种草铺草皮种植灌木3940n（1）边坡种草：草种 、土质 、肥料播撒、沟播、点播。4041n（2）铺草皮成活速度更快，抗冲蚀能力更强，成本高。可满铺，也可与方格骨架护坡结合使用。414

10、242平铺草皮、 平铺叠置草皮、方格式草皮等 平铺草皮平铺草皮 平铺叠置草皮平铺叠置草皮4343平铺草皮、 平铺叠置草皮、方格式草皮等 方格式草皮方格式草皮 卵（片）石方格草皮卵（片）石方格草皮44n（3）种植灌木树坡面防护也可植树，一般是草、树间植，采用根系发达、枝叶茂盛、能迅速生长的矮灌木，如一年成活的紫穗槐；二年成活的夹竹桃等 紫穗槐在西北半干旱、高寒地区整治路基坡面溜坍曾获突出效果4445适用条件适用条件注意事项注意事项种草种草或喷或喷植草植草土质边坡，坡度缓土质边坡，坡度缓于于I : 1. 25当边坡较高时，可用当边坡较高时，可用士工网、土工网垫与士工网、土工网垫与种草结合防护种草结

11、合防护铺草铺草皮皮土质和强风化、全土质和强风化、全风化的岩石边坡。风化的岩石边坡。坡度不陡于坡度不陡于1 : 1草皮可为天然草皮，草皮可为天然草皮，亦可为人工培植的土亦可为人工培植的土工网萃皮工网萃皮种植种植灌木灌木土质和全风化的岩土质和全风化的岩石边坡。坡度不陡石边坡。坡度不陡于于I : 1.5树种应为根系发达、树种应为根系发达、枝叶茂盛、适合当地枝叶茂盛、适合当地迅速生长的低矮灌木迅速生长的低矮灌木45462. 坡面的补强及加固包括抹面、喷浆、勾缝和灌浆。n抹面适于易风化的秸土岩类，抹面材料可因地制宜， 采用具有一定强度且具有良好防水性的三合土或其他材料。464747484849喷护、挂网

12、喷护49503. 砌石护坡(1) 干砌片石护坡(2) 浆砌片石护坡(3) 浆砌片石骨架护坡或混凝土骨架护坡(4) 浆砌片石护墙5051515252535354边坡防护工程实例边坡防护工程实例5455钢筋混凝土框架护坡 56土工网垫57铺设土工网垫58土工网垫 草坪护坡59土工网垫植草护坡60土工网垫结合草坪61路堑边坡 铺设土工网6263646566676869应用土工格室进行边坡防护，提高坡面强度、防止水流冲蚀70二、路基冲刷防护n冲刷防护的原因：沿河的铁路路基，受河流变迁及冲刷的威胁尤其到了每年的洪水涨水季节，水流对路基的冲刷乃至冲毁，常给行车安全造成巨大的威胁和灾害故必须以有效的措施防止

13、河岸与路堤边坡被冲刷，确保路基安全稳定 71n1.冲刷防护的类型直接防护直接防护中，除植物防护（主要指植树）与砌石防护外，对于较大流速和浸水部分来说，还有抛石、石笼、柔性板与抗滑桩等 间接防护主要指导治和改河 7172防护防护类型类型结构形式结构形式适用条件适用条件注意事项注意事项容许流速容许流速(m/s(m/s) )水文、地形条件水文、地形条件植物植物防护防护铺草皮铺草皮1.21.21.81.8水流方向与线路近乎平水流方向与线路近乎平行行, ,不受各种洪水主流不受各种洪水主流的冲刷的季节性浸水路的冲刷的季节性浸水路堤边坡防护堤边坡防护有浅滩地段的河岸冲刷有浅滩地段的河岸冲刷防护防护种植防水林

14、挂柳种植防水林挂柳干砌干砌片石片石护坡护坡单层干砌厚一般单层干砌厚一般 0.25-0.5m0.25-0.5m双层干砌厚双层干砌厚 上层上层0.25-0.35m, 0.25-0.35m, 下层下层0.25m0.25m2 24 4水流方向较平顺的河岸水流方向较平顺的河岸滩地边缘滩地边缘; ;不受主流冲不受主流冲刷的路堤边坡刷的路堤边坡应设置垫层应设置垫层浆砌浆砌护坡护坡片石厚片石厚 0.3-0.6m0.3-0.6m混凝土混凝土0.08-0.2m0.08-0.2m4 48 8主流冲刷及波浪作用强主流冲刷及波浪作用强烈处的路堤边坡烈处的路堤边坡有冻胀变形有冻胀变形的边坡上应的边坡上应设垫层设垫层727

15、3防护防护类型类型结构形式结构形式适用条件适用条件注意事项注意事项容许流容许流速速(m/s(m/s) )水文、地形条件水文、地形条件抛石抛石石块尺寸根据流速石块尺寸根据流速和波浪大小计算和波浪大小计算, ,一般一般0.30.30.5m0.5m3 3水流方向较平顺水流方向较平顺, ,无无严重局部冲刷地段严重局部冲刷地段抛石厚度不应抛石厚度不应小于石块尺寸小于石块尺寸之两倍之两倍石笼石笼镀锌铁丝、竹编笼镀锌铁丝、竹编笼箱或土工格栅笼箱箱或土工格栅笼箱5-65-6受洪水冲刷但无滚受洪水冲刷但无滚石的地段和大石料石的地段和大石料缺少的地区缺少的地区大型大型砌块砌块2m2m2m2m2m2m3m3m3m3

16、m2m2m5-8 5-8 受主流冲刷严重的受主流冲刷严重的河段河段常与脚墙配合常与脚墙配合使用使用浸水挡浸水挡土墙土墙5 58 8峡谷急流地段峡谷急流地段, ,水流水流冲刷严重地段冲刷严重地段7374直接防护1：铺草皮砖台阶式叠砌 竖立式叠砌 75直接防护2：抛石护坡新建路基坡脚抛石防护示意图 反滤垫层亦可使用无纺土工织物不设垫层 设置垫层 76不设垫层 设置垫层 既有线路基坡脚抛石防护示意图 反滤垫层亦可使用无纺土工织物直接防护2：抛石护坡77干砌片石护坡示意图 直接防护3：片石护坡78直接防护3：片石护坡基础脚墙埋设在冲刷深度线以下 79混凝土板护坡示意图 直接防护4：混凝土板护坡柔性混凝

17、土块板防护基础 80柔性混凝土块板防护布置及构造图柔性混凝土块防护具有柔性，可保护坡脚防止被淘刷 81直接防护5：石笼护坡钢丝笼，土工网；较好的强度与柔性；材料不耐久性，使用年限不长。可用垒码或平铺于828384n间接防护措施:采用导流或阻流的方法，改变水流性质：流向：迫使主流流向偏离被防护的路段；流速：减小流速，缓和水流对路基的作用；冲刷和淤积：改变河槽中冲刷和淤积的部位改变河道等改移河道：n改移河道应因势利导慎重从事导流建筑物：n导流建筑物常用的有丁坝丁坝和顺坝顺坝两种。8485n丁坝：导流坝与路基成“丁”字形。也叫挑坝85根据坝身的长短，丁坝又可分为长丁坝、短丁坝 86n丁坝：丁坝应成群布置，单个丁坝可使水流发生环曲，造成新的冲刷。长丁坝干扰整个水流，使水流冲向对岸短丁坝只影响局部水流，使水流趋向河心。8687丁坝的形式n按照河水流向与丁坝交角的大小，丁坝分成垂直、上挑、下挑三种布置形式 。8788n丁坝的坝头、对于水流作用为首当其冲，而且易受水上漂浮