路基排水、防护、支挡工程类型与适用条件

排水、防防护、支支挡工程程类型与与适用条条件一排水工程程地表水渗渗入路基基土体会会降低土土的抗剪剪强度地下水的的存在和和活动往往往引起起各种路路基病害害，是路路基变形形发生和和发展的的基本原原因在低路堤堤条件下下，由于于毛细作作用，水水分可能能升入路路堤内，，使填料料强度下下降水还是产产生溶蚀蚀和冻害害的主要要原因之之一水是影响响路基工工程质量量的重要要因素，，就路基基病害的的规模、、范围及及成因而而言，水水往往是是决定性性的因素素之一。。1地面排水水沿线排水水系统要根据线线路的平平、纵断断面及地地质水文文条件，，确定合合理的排排水方向向和合理理的排水水设施位位置要确定桥桥涵、隧隧道、车车站、农农田水利利排水建建筑物的的配合和和连接方方式，避避免各行行其是、、相互脱脱节的现现象地面排水水设备地面排水水设备有有排水沟沟、侧沟沟、天沟沟、吊沟沟（急流流槽、跌跌水）及及缓流井井等地面排水设备备的纵坡不应应小于2‰设计的地面排排水设备的断断面形状和尺尺寸应满足排排泄设计流量量的要求，不不产生冲刷和和淤积设计的长度宜宜短不宜长，，以使水流不不过于汇集，，做到及时疏疏散、就近分分流，同时也也不应兼作其其他流水的用用途排水沟排水沟与其他他沟渠相接时时，力求水流流舒顺，因地地形限制成直直角相交时，，可按下图形形式处置沟渠连接示意意图1-排水沟；2-其他沟渠；3-路中线；4-桥涵侧沟侧沟是路堑地地段用以排除除路基面和路路堑边坡坡面面的地表水的的水沟，它设设于路基面两两侧或一侧（（半路堑）在路堑边坡面面有冲蚀现象象的地段，应应设置宽度1~2m的侧沟平台，，以免堵塞侧侧沟；石质路路堑开挖侧沟沟有困难时，，可采用挡碴碴墙以减少开开挖量天沟天沟设于路堑堑堑顶，用以以排除山坡迎迎水方向流向向路堑的地面面水。路堑顶顶部无弃土堆堆时，天沟内内边缘至堑顶顶距离不宜小小于5m。当沟内进行行加固防渗时时不应小于2m。吊沟、跌水与与急流槽缓流井用于承接从吊吊沟汇入侧沟沟的地表水并并削减其能量量，保护路基基本体不受冲冲蚀地下排水在地下水危及及路基稳定（（包括整体稳稳定和局部稳稳定）或严重重降低路基强强度的情况下下，通常根据据具体情况采采取拦截、旁旁引、排除含含水层的地下下水，以及采采取隔离的措措施进行处理理进行地下排水水设计前，应应进行野外工工程地质和水水文地质调查查、勘探和测测试在排除除地下下水的的同时时，应应采取取措施施防止止地表表水下下渗而而造成成对地地下水水的补补给，，也不不允许许将地地表水水排放放入地地下水水排水水设施施内1一般要要求明沟和和槽沟沟明沟和和槽沟沟是兼兼排地地表水水和土土体中中的上上层滞滞水或或埋藏藏很浅浅的潜潜水的的排水水设备备浆砌片片石明明沟木结构构槽沟沟渗沟用于降降低地地下水水位、、排除除地下下水的的渗沟沟又称称平式式渗沟沟，包包括埋埋置深深度2-6m的浅埋埋渗沟沟按照有有无渗渗水管管可分分为有有管渗渗沟和和无管管渗沟沟同时起起支撑撑边坡坡作用用的渗渗沟称称为边边坡渗渗沟a）渗水水管b）有管管渗沟沟出口口有有管管渗沟沟示意意图（（单位位：mm）有管渗渗沟有管渗渗沟的的渗水水管是是管壁壁带有有渗水水孔的的陶管管或混混凝土土管，，如图图（a）所示示，此此图适适用于于流程程较长长，流流量较较大的的情况况无管渗渗沟利用了了碎石石的孔孔隙作作为排排水通通道。。适用用于地地下水水流量量小、、流程程短的的情况况。排排水碎碎石亦亦可采采用无无砂混混凝土土代替替。排排水碎碎石周周围应应设反反滤层层，对对反滤滤层的的要求求与有有管渗渗沟相相同。。采用用无纺纺土工工织物物作为为碎石石体的的维护护并起起渗滤滤作用用是目目前许许多工工程中中普遍遍采用用的方方法边坡渗渗沟边坡渗渗沟用用于疏疏干边边坡和和排除除自边边坡出出露的的上层层滞水水或泉泉水，，并对对边坡坡起支支撑作作用。。常用用的边边坡支支撑渗渗沟处处理的的土质质路堑堑边坡坡坡度度应不不陡于于，因因为受受地下下水活活动影影响，，边坡坡土体体的稳稳固性性常可可受其其危害害边坡渗渗沟主主要有有拱形形和树树枝形形两类类边坡渗渗沟正正视图图拱形边边坡渗渗沟树枝形形边坡坡渗沟沟边坡渗渗沟纵纵断面面图边坡渗渗沟纵纵断面面图支撑渗渗沟用以支支撑可可能滑滑动的的不稳稳定土土体或或山坡坡，并并排除除滑动动带附附近活活动的的地下下水，，疏干干潮湿湿土体体，根根据不不稳定定土体体范围围成群群设置置的支支撑渗渗沟也也可和和抗滑滑挡土土墙配配合使使用支撑渗渗沟纵纵断面面图支撑渗渗沟通常使使其轴轴线与与滑动动方向向基本本平行行，布布置呈呈平行行的条条带状状，支支撑渗渗沟的的间距距及断断面宽宽度，，可按按照每每条渗渗沟所所担负负的下下滑力力计算算确定定。断断面采采用矩矩形，，宽度度为2～3m，间距距为8～15m或更大大些支撑渗渗沟的的埋置置深度度根据据疏干干地下下水的的深度度确定定。若若用于于整治治可能能的坍坍塌，，渗沟沟底应应置于于土体体（或或山体体）滑滑动面面以下下稳定定土层层或岩岩层内内至少少0.5m。在须须考虑虑冻结结要求求时，，沟底底应置置于冻冻结深深度以以下至至少0.4m渗水隧隧洞处理滑滑坡及及其他他路基基病害害中的的地下下水时时，当当地下下水埋埋藏较较深，，如10～20m以上时时，深深埋渗渗沟的的开挖挖工程程太大大，施施工困困难，，常以以坑道道形式式排水水，称称为渗渗水隧隧洞渗水隧隧洞可可与立立式渗渗井配配合使使用。。单独独使用用时，，只能能排除除隧洞洞能集集引的的含水水土层层中的的水，，而不不能贯贯穿整整个或或多个个含水水地层层曲墙式式渗水水隧洞洞断面图图150号混凝凝土拱拱砖大大样图图排水平平孔为排除除路基基土体体或滑滑坡体体中的的地下下水，，可使使用仰仰斜度度为10°°～15°°的排水水平孔孔。依依据水水文地地质条条件，，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据需需要可可布置置一层层或多多层，，但平平孔的的位置置必须须埋于于地下下低水水位以以下，，尽量量扩大大疏干干范围围。由由于平平孔施施工简简单，，收效效显著著，为为国外外广泛泛采用用。我我国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。多孔平平层水沟的的冲刷刷防护护和防防淤、、防渗渗当水沟沟的天天然土土层不不足以以抵御御流速速的冲冲刷时时，需需对水水沟采采取加加固措措施水沟的的渗漏漏对于于某些些地质质不良良地区区路基基的稳稳固是是一种种有害害因素素，所所以必必须防防止防渗的的方法法：表表层夯夯拍，，三合合土、、四合合土捶捶面，，浆砌砌片石石护面面及用用混凝凝土水水槽等等，对对于采采用卵卵石护护面或或干砌砌片石石护面面的水水沟，，也可可在其其底层层用粘粘土夯夯铺一一层厚厚0.2～0.3m的土层层为了防防止浆浆砌片片石及及混凝凝土水水槽预预留的的伸缩缩缝渗渗水，，应用用沥青青麻筋筋嵌塞塞缝隙隙水沟加加固类类型天然材材料护护面拼装式式混凝凝土板板护面面边坡防防护工工程路基改改变了了原地地层的的天然然平衡衡状态态，且且不断断经受受各种种错综综复杂杂的自自然因因素作作用，，可能能会产产生各各种形形态的的破坏坏，因因而需需进行行防护护防护均均以路路基的的坡脚脚和坡坡面为为对象象，因因而边边坡防防护包包括路路基的的坡面面防护护和坡坡脚的的冲刷刷防护护一植植物防防护植物防防护是是指人人工培培植边边坡植植被覆覆盖表表土以以防止止雨水水冲刷刷，并并调节节土壤壤湿度度以防防止表表土干干裂及及剥落落的措措施，，包括括植草草、铺铺草皮皮和种种树，，主要要适用用于较较缓的的土质质或严严重风风化的的岩质质边1植草植草是是一种种施工工简单单、造造价经经济的的有效效坡面面防护护方法法，适适用于于草类类生长长的土土质路路堤和和路堑堑边坡坡，一一般要要求边边坡坡坡度缓缓于，，容许许地表表水流流速0.4～0.6m/s，坡高高在6.0m以内。。种草草时将将草籽籽加土土拌和和，均均匀播播种在在表土土适当当翻松松的坡坡面上上，必必要时时坡面面加铺铺5~10cm的种植植土层层，以以有利利种草草成活活和生生长植草防防护边边坡示示意图图2铺草皮皮其作用用与植植草相相同，，效果果更好好，且且可用用于较较高较较陡的的土坡坡上，，亦可可铺在在严重重风化化的岩岩层和和成岩岩作用用差的的软岩岩层边边坡上上雨量较较集中中的地地区，，植草草的成成活率率低，，但当当附近近草皮皮来源源容易易，铺铺草皮皮更适适宜铺草皮皮常用用的有有白茅茅草、、假俭俭草、、绊根根草等等铺草皮皮的方方法包包括平平铺草草皮、、平铺铺叠置置草皮皮、方方格式式草皮皮等平铺草草皮平铺叠叠置草草皮方格式式草皮皮卵（片片）石石方格格草3植树坡面防防护也也可植植树，，一般般是草草、树树间植植，采采用根根系发发达、、枝叶叶茂盛盛、能能迅速速生长长的矮矮灌木木，如如一年年成活活的紫紫穗槐槐；二二年成成活的的夹竹竹桃等等紫穗槐槐在西西北半半干旱旱、高高寒地地区整整治路路基坡坡面溜溜坍曾曾获突突出效效果二坡坡面补补强及及加固固对于不不宜采采用植植物防防护的的岩质质边坡坡，如如页岩岩等易易风化化岩边边坡可可采用用抹面面、喷喷浆、、勾缝缝、灌灌浆等等方法法防护护，同同时防防止坡坡面水水洗蚀蚀和风风化剥剥落5混凝土土薄板板对于不不易用用植物物防护护的土土质边边坡，，可直直接用用厚0.8～1.0cm之混凝凝土薄薄板防防护，，重量量轻，，节约约坞土土，也也可工工厂化化预制制6土工布布对于土土质贫贫瘠，，保肥肥、保保水性性差的的土质质边坡坡不不适适于生生长植植物或或虽可可生长长植物物，常常因冻冻害引引起坡坡面剥剥落的的边坡坡，则则常用用土工工布覆覆盖路堑坡坡面覆覆盖的的防护护路堤坡坡面覆覆盖防防护三砌砌石护护坡对缓于于1:1的各种种土质质、土土夹石石及岩岩质边边坡，，坡面面受地地表水水流冲冲蚀产产生冲冲沟、、泥流流、小小型表表层溜溜坍，，均可可采用用砌石石护坡坡防护护1单层干干砌片片石护护坡干砌护护坡干干砌基基础干砌护护坡浆浆砌基基础干砌片片石护护坡（（单位位:cm）2漿砌片片石护护坡肋式浆浆砌片片石护护坡展展示图图柱肋漿砌片片石护护坡（（单位位:cm）3漿砌片片石骨骨架护护坡拱形漿漿砌片片石骨骨架护护坡（（单位位:cm）4.漿砌片片石护护墙实体护护墙孔窗式式护墙墙5.钢筋混混凝土土框架架护坡坡钢筋混混凝土土框架架护坡坡应用土工格室进行边坡防护，提高坡面强度、防止水流冲蚀路基冲冲刷防防护沿河的的铁路路路基基，受受河流流变迁迁及冲冲刷的的威胁胁尤其到到了每每年的的洪水水涨水水季节节，水水流对对路基基的冲冲刷乃乃至冲冲毁，，常给给行车车安全全造成成巨大大的威威胁和和灾害害故必须须以有有效的的措施施防止止河岸岸与路路堤边边坡被被冲刷刷，确确保路路基安安全稳稳定防止冲冲刷的的方法法直接防防护直接防防护中中，除除上述述植物物防护护（主主要指指植树树）与与砌石石防护护外，，对于于较大大流速速和浸浸水部部分来来说，，还有有抛石石、石石笼、、柔性性板与与抗滑滑桩等等间接防防护主要指指导治治和改改河路基边边坡和和河岸岸冲刷刷直接接防护护类型型与适适用条条件防护类型结构形式适用条件注意事项容许流速(m/s)水文、地形条件植物防护铺草皮1.2～1.8水流方向与线路近乎平行,不受各种洪水主流的冲刷的季节性浸水路堤边坡防护种植防水林挂柳有浅滩地段的河岸冲刷防护干砌片石护坡单层干砌厚一般0.25～0.5m双层干砌厚上层0.25～0.35m,下层0.25m2～4水流方向较平顺的河岸滩地边缘;不受主流冲刷的路堤边坡应设置垫层浆砌片石护坡厚0.3～0.6m4～8主流冲刷及波浪作用强烈处的路堤边坡有冻胀变形的边坡上应设垫层抛石石块尺寸根据流速和波浪大小计算,一般0.3～0.5m3水流方向较平顺,无严重局部冲刷地段抛石厚度不应小于石块尺寸之两倍石笼镀锌铁丝、竹编笼箱或土工格栅笼箱5～6受洪水冲刷但无滚石的地段和大石料缺少的地区浸水挡土墙5～8峡谷急流地段,水流冲刷严重地段1铺草皮皮砖台阶式式叠砌砌竖立式式叠砌砌边坡铺铺草皮皮砖构构造2抛石护护坡不设垫垫层设置垫垫层新建路路基坡坡脚抛抛石防防护示示意图图不设垫垫层设置垫垫层既有线线路基基坡脚脚抛石石防护护示意意图3片石护护坡干砌片片石护护坡示示意图图浆砌片片石护护坡示示意图图基础脚脚墙埋埋设在在冲刷刷深度度线以以下柔性混混凝土土块板板防护护基础础4混凝土土板护护坡混凝土板板护坡示示意图柔性混凝凝土块板板防护布布置及构构造图（（单位：：mm）柔性混凝凝土块防防护具有有柔性，，可保护护坡脚防防止被淘淘刷5石笼护坡坡石笼构造造图a)平铺b)垒码石笼垒码码或平铺铺防护图图（单位位：m）如果石笼笼用于防防止岸坡坡被冲刷刷时，则则可用垒垒码或平平铺于坡坡面的形形式二间接接防护采用导流流或阻流流的方法法，改变变水流性性质，或或者迫使使主流流流向偏离离被防护护的路段段，亦可可减小流流速，缓缓和水流流对被防防护路段段的作用用，改变变河槽中中冲刷和和淤积的的部位，，以及必必要时改改变河道道等，均均属于间间接防护护导流建筑筑物的类类型及其其作用单个丁坝坝顺坝导流建筑筑物常用用的有丁丁坝、顺顺坝两种种按照河水水流向与与丁坝交交角的大大小，丁丁坝分成成垂直、、上挑、、下挑三三种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坝不同同布置形形式的冲冲淤情况况示意图图根据坝身身的长短短，丁坝坝又可分分为长丁丁坝、短短丁坝丁坝的坝坝头、对对于水流流作用为为首当其其冲，而而且易受受水上漂漂浮物的的撞击，，必须坚坚固，常常将背水水面放宽宽（总宽宽是坝身身顶宽的的1.5~2.0倍），并并做圆滑滑曲线形形，横坡坡放缓至至1：3(a)平面(b)断面丁坝的坝坝头构造造示意图图丁坝的坝坝身为不不对称梯梯形断面面，其顶顶宽一般般不小于于2.0m石质丁坝坝断面示示意图几种混合合结构的的丁坝断断面图（（尺寸：：m）1-混凝土板板；2-石笼；3-抛石；4-梢料柴排排（或束束）；5-石梢坝；；6-浆砌块石石坝腹式丁丁坝1-单层嵌砌砌片石（（≥40cm）；2-石笼；3-石块；4-干砌片石石面层；；5-碎（卵））石垫层层；6-渗水土路基的支支挡工程程重力式挡挡土墙的的四种主主要形式式仰斜墙背背式俯斜墙背背式衡重式折线墙背背式在平衡土土压力方方面，衡衡重式的的特点是是利用墙墙身和墙墙背回填填土的重重力和地地基反力力来保持持土体稳稳定几种常见见的轻型型挡土墙墙锚杆挡土土墙锚定板挡挡土墙在平衡土土压力方方面，锚锚杆挡土土墙的特特点是在在填土内内埋入锚锚固件，，或在稳稳定土层层中插入入锚杆利利用锚固固件的抗抗拔力，，将挡土土板拉紧紧桩板挡土土墙在平衡土土压力方方面，柱柱板式或或桩板式式挡土墙墙的特点点是把柱柱（桩））部分埋埋入地基基内，用用柱、板板结构挡挡土，以以地基抗抗力保持持柱板稳稳定加筋土挡挡土墙在平衡土土压力方方面，加筋土挡挡土墙的的特点则则是利用用拉筋与与土之间间的摩擦擦力抵抗抗土压力力，并以以拉筋端端部分墙墙面板连连接挡土土薄壁挡土土墙在平衡土土压力方方面，薄壁挡土土墙的特特点是由由钢筋混混凝土结结构构成成，用墙墙背踵板板上的地地基抗力力抵抗土土的压力力为使路堑堑边坡开开挖减小小或防止止落石危危害，可可修筑路路堑墙及及作拦石石墙、护护墙等路堑墙路肩墙路堤墙综合应用用挡土墙墙挡土墙的的主要作作用稳定边坡坡减少土方方防止冲刷刷拦挡落石石整治滑坡坡等除在路基基工程中中应用以以外，在在桥梁工工程、水水利工程程、工业业民用建建筑中也也常使用用五库仑仑土压力力理论及及其在铁铁路挡土土墙中的的应用1776年法国学学者库仑仑根据墙墙后土楔楔体处于于极限平平衡状态态时的力力系平衡衡条件，，提出了了与朗肯肯理论不不同的分分析方法法，可适适用于不不同形式式的填土土表面和和不同粗粗糙度的的墙背条条件（一）库库仑土压压力理论论库仑理论论假设墙墙后土楔楔体处于于极限平平衡状态态时滑动动面为平平面滑动土楔楔体为刚刚体墙后填土土为砂性性土在AB和BC滑动面上上抗剪强强度均已已充分发发挥墙后地面为为任意平面面时库仑主主动土压力力计算图当挡土墙墙墙背AB受力向前移移动，将出出现破坏楔楔体ABC，当其处于于极限平衡衡时，由力力三角形abc据正弦定理理可得：式中δ为墙背摩擦擦角φ为墙后土体体内摩擦角角θ为破裂面BC与铅垂线之之夹角α为墙背倾角角i为墙后土面面与水平面面之夹角，，称土面倾倾斜角设ΔABC之面积为S，作几何计计算，则在ΔABC中因于是，破裂楔体ABC的重量式中γ—墙后土体重重度将Q代入得主动动土压力由式可知，，当参数γ、φ、δ、α、i为定值时，，Ea是θ的函数，可可随破裂面面不同而变变化。故在在式中，将将Ea对θ求导，并令令则可导得式中λa—库仑主动土土压力系数数墙后地面为为任意平面面时库仑主主动土压力力计算图上述计算是是据图示得得出的，墙墙背仰斜时时的α为正值，如如果墙背俯俯斜，α应改为负值值进行计算算墙背仰斜和和俯斜时主主动土压力力分解在挡土墙设设计中为检检算方便，，常将Ea分解为水平平力和竖直直力，则墙墙背仰斜时时为了确定土土压力作用用点或求挡挡土墙某一一截面所受受的土压力力，常需做做土压应力力图，若沿沿墙高H以变量h代替，则得得深度h处的主动土土压应力σh为：可见，σh是h的一次函数数，土压应应力的方向向平行于的的方向，土土压应力图图的面积等等于Ea，即土压应力图图的形心位位置距墙底底距离即为土压力力作用点土压应力图图（二）库伦伦土压力理理论在铁路路挡土墙中中的应用在铁路或道道路工程中中，挡土墙墙墙后填土土表面有时时不是平面面，而是在在路面上作作用有列车车或汽车荷荷载，这时时可根据库库伦理论，，建立各种种不同情况况下的库伦伦主动土压压力公式。。如图为一路路肩墙，破破裂面交于于路基面的的不同位置置破裂面交于于路基面设墙后填土土重度为，，在路基面面上有列车车和轨道荷荷载换算成成的土柱（（土柱厚度度与挡土墙墙厚度均取取延长米））当破裂角θ≦θ1时破裂楔体土土重当θ1<θ≦θ2时当θ2<θ≦θ3时以下类推，，将楔体土土重概括写写成式中为楔体顶面面荷载宽度度可据三角形形通过正弦弦定理得图为仰斜的的路堤墙，，破裂面交交于荷载分分布范围内内。由图可可知，破裂裂楔体ABCGFED的面积为：墙背土压力力应力图形形令则由此，破裂裂楔体的重重量：令得到求出θ后，