路基排水、防护、支挡工程类型与适用条件

排水、防护、支挡工程类型与适用条件一排水工程

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

水是影响路基工程质量的重要因素，就路基病害的规模、范围及成因而言，水往往是决定性的因素之一。1地面排水沿线排水系统

要根据线路的平、纵断面及地质水文条件，确定合理的排水方向和合理的排水设施位置

要确定桥涵、隧道、车站、农田水利排水建筑物的配合和连接方式，避免各行其是、相互脱节的现象

地面排水设备

地面排水设备有排水沟、侧沟、天沟、吊沟（急流槽、跌水）及缓流井等地面排水设备的纵坡不应小于2‰

设计的地面排水设备的断面形状和尺寸应满足排泄设计流量的要求，不产生冲刷和淤积

设计的长度宜短不宜长，以使水流不过于汇集，做到及时疏散、就近分流，同时也不应兼作其他流水的用途

排水沟

排水沟与其他沟渠相接时，力求水流舒顺，因地形限制成直角相交时，可按下图形式处置

沟渠连接示意图

1-排水沟；2-其他沟渠；3-路中线；4-桥涵侧沟

侧沟是路堑地段用以排除路基面和路堑边坡坡面的地表水的水沟，它设于路基面两侧或一侧（半路堑）

在路堑边坡面有冲蚀现象的地段，应设置宽度1~2m的侧沟平台，以免堵塞侧沟；石质路堑开挖侧沟有困难时，可采用挡碴墙以减少开挖量

天沟天沟设于路堑堑顶，用以排除山坡迎水方向流向路堑的地面水。路堑顶部无弃土堆时，天沟内边缘至堑顶距离不宜小于5m。当沟内进行加固防渗时不应小于2m。吊沟、、跌水水与急急流槽槽缓流井井用于承承接从从吊沟沟汇入入侧沟沟的地地表水水并削削减其其能量量，保保护路路基本本体不不受冲冲蚀地下排排水在地下下水危危及路路基稳稳定（（包括括整体体稳定定和局局部稳稳定））或严严重降降低路路基强强度的的情况况下，，通常常根据据具体体情况况采取取拦截截、旁旁引、、排除除含水水层的的地下下水，，以及及采取取隔离离的措措施进进行处处理进行地地下排排水设设计前前，应应进行行野外外工程程地质质和水水文地地质调调查、、勘探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植草植草是一一种施工工简单、、造价经经济的有有效坡面面防护方方法，适适用于草草类生长长的土质质路堤和和路堑边边坡，一一般要求求边坡坡坡度缓于于，容许许地表水水流速0.4～0.6m/s，坡高在在6.0m以内。种种草时将将草籽加加土拌和和，均匀匀播种在在表土适适当翻松松的坡面面上，必必要时坡坡面加铺铺5~10cm的种植土土层，以以有利种种草成活活和生长长植草防护护边坡示示意图2铺草皮其作用与与植草相相同，效效果更好好，且可可用于较较高较陡陡的土坡坡上，亦亦可铺在在严重风风化的岩岩层和成成岩作用用差的软软岩层边边坡上雨量较集集中的地地区，植植草的成成活率低低，但当当附近草草皮来源源容易，，铺草皮皮更适宜宜铺草皮常常用的有有白茅草草、假俭俭草、绊绊根草等等铺草皮的的方法包包括平铺铺草皮、、平铺叠叠置草皮皮、方格格式草皮皮等平铺草皮皮平铺叠置置草皮方格式草草皮卵（片））石方格格草3植树坡面防护护也可植植树，一一般是草草、树间间植，采采用根系系发达、、枝叶茂茂盛、能能迅速生生长的矮矮灌木，，如一年年成活的的紫穗槐槐；二年年成活的的夹竹桃桃等紫穗槐在在西北半半干旱、、高寒地地区整治治路基坡坡面溜坍坍曾获突突出效果果二坡面面补强及及加固对于不宜宜采用植植物防护护的岩质质边坡，，如页岩岩等易风风化岩边边坡可采采用抹面面、喷浆浆、勾缝缝、灌浆浆等方法法防护，，同时防防止坡面面水洗蚀蚀和风化化剥落5混凝土薄薄板对于不易易用植物物防护的的土质边边坡，可可直接用用厚0.8～1.0cm之混凝土土薄板防防护，重重量轻，，节约坞坞土，也也可工厂厂化预制制6土工布对于土质质贫瘠，，保肥、、保水性性差的土土质边坡坡不不适于生生长植物物或虽可可生长植植物，常常因冻害害引起坡坡面剥落落的边坡坡，则常常用土工工布覆盖盖路堑坡面面覆盖的的防护路堤坡面面覆盖防防护三砌石石护坡对缓于1:1的各种土土质、土土夹石及及岩质边边坡，坡坡面受地地表水流流冲蚀产产生冲沟沟、泥流流、小型型表层溜溜坍，均均可采用用砌石护护坡防护护1单层干砌砌片石护护坡干砌护坡坡干砌基基础干砌护坡坡浆砌基基础干砌片石石护坡（（单位:cm）2漿砌片石石护坡肋式浆砌砌片石护护坡展示示图柱肋漿砌片石石护坡（（单位:cm）3漿砌片石石骨架护护坡拱形漿砌砌片石骨骨架护坡坡（单位位:cm）4.漿砌片石石护墙实体护墙墙孔窗式护护墙5.钢筋混凝凝土框架架护坡钢筋混凝凝土框架架护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刷刷防护沿河的铁铁路路基基，受河河流变迁迁及冲刷刷的威胁胁尤其到了了每年的的洪水涨涨水季节节，水流流对路基基的冲刷刷乃至冲冲毁，常常给行车车安全造造成巨大大的威胁胁和灾害害故必须以以有效的的措施防防止河岸岸与路堤堤边坡被被冲刷，，确保路路基安全全稳定防止冲刷刷的方法法直接防护护直接防护护中，除除上述植植物防护护（主要要指植树树）与砌砌石防护护外，对对于较大大流速和和浸水部部分来说说，还有有抛石、、石笼、、柔性板板与抗滑滑桩等间接防护护主要指导导治和改改河路基边坡坡和河岸岸冲刷直直接防护护类型与与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铺草皮砖砖台阶式叠叠砌竖立式叠叠砌边坡铺草草皮砖构构造2抛石护坡坡不设垫层层设置垫层层新建路基基坡脚抛抛石防护护示意图图不设垫层层设置垫层层既有线路路基坡脚脚抛石防防护示意意图3片石护坡坡干砌片石石护坡示示意图浆砌片石石护坡示示意图基础脚墙墙埋设在在冲刷深深度线以以下柔性混凝凝土块板板防护基基础4混凝土板板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面为任意意平面时时库仑主主动土压压力计算算图当挡土墙墙墙背AB受力向前前移动，，将出现现破坏楔楔体ABC，当其处处于极限限平衡时时，由力力三角形形abc据正弦定定理可得得：式中δ为墙背摩摩擦角φ为墙后土土体内摩摩擦角θ为破裂面面BC与铅垂线线之夹角角α为墙背倾倾角i为墙后土土面与水水平面之之夹角，，称土面面倾斜角角设ΔABC之面积为为S，作几何何计算，，则在ΔABC中因于是，破裂楔体体ABC的重量式中γ—墙后土体体重度将Q代入得主主动土压压力由式可知知，当参参数γ、φ、δ、α、i为定值时时，Ea是θ的函数，，可随破破裂面不不同而变变化。故故在式中中，将Ea对θ求导，并并令则可导得得式中λa—库仑主动动土压力力系数墙后地面面为任意意平面时时库仑主主动土压压力计算算图上述计算算是据图图示得出出的，墙墙背仰斜斜时的α为正值，，如果墙墙背俯斜斜，α应改为负负值进行行计算墙背仰斜斜和俯斜斜时主动动土压力力分解在挡土墙墙设计中中为检算算方便，，常将Ea分解为水水平力和和竖直力力，则墙墙背仰斜斜时为了确定定土压力力作用点点或求挡挡土墙某某一截面面所受的的土压力力，常需需做土压压应力图图，若沿沿墙高H以变量h代替，则则得深度度h处的主动动土压应应力σh为：可见，σh是h的一次函函数，土土压应力力的方向向平行于于的方向向，土压压应力图图的面积积等于Ea，即土压应力力图的形形心位置置距墙底底距离即为土压压力作用用点土压应力力图（二）库库伦土压压力理论论在铁路路挡土墙墙中的应应用在铁路或或道路工工程中，，挡土墙墙墙后填填土表面面有时不不是平面面，而是是在路面面上作用用有列车车或汽车车荷载，，这时可可根据库库伦理论论，建立立各种不不同情况况下的库库伦主动动土压力力公式。。如图为一一路肩墙墙，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设墙后填填土重度度为，在在路基面面上有列列车和轨轨道荷载载换算成成的土柱柱（土柱柱厚度与与挡土墙墙厚度均均取延长长米）当破裂角角θ≦θ1时破裂楔体体土重当θ1<θ≦θ2时当θ2<θ≦θ3时以下类推推，将楔楔体土重重概括写写成式中为楔体顶顶面荷载载宽度可据三角角形通过过正弦定定理得图为仰斜斜的路堤堤墙，破破裂面交交于荷载载分布范范围内。。由图可可知，破破裂楔体体ABCGFED的面积为为：墙背土压压力应力力图形令则由此，破破裂楔体体的重量量：令得到求出θ后，代入入式(*)即可得主主动土压压力Ea的作用点点位置，，可由墙墙背上的的侧压力力应力分分布图形形的形心心来求得得。当填填土为平平面、无无荷载时时，应力力与深度度成正比比，为线线性分布布，即应应力分布布图形为为三角形形边界条件件复杂时时，如图图，假定定棱体中中引出