城市轨道交通路基工程课件：路基排水

城市轨道交通路基工程

路基排水

地球上存在的自然水可分为两种情况，一是蓄积在地面上的叫地面水，如河水、海水、湖水、塘水等，他们均有不同程度的冲刷和侵袭作用。当其冲刷、侵袭路基时，路基将遭到不同程度的破坏。二是渗入地层中的叫地下水如上层滞水、潜水、承压水等，它们亦有浸湿和剥蚀作用。当其在路基范围内活动时，可逐渐浸湿或剥蚀部分路基土体当路基受水浸泡后，湿度增大、强度减小，在外力（列车载重或其他自然的或人为的）作用下，会发生严重变形。为保证其正常工作，必须使其经常处于干燥、坚固的状态之下，做好排水工程，排除危害路基的水。一、地面排水（一）地面水对路基稳定性的影响降低抗剪强度、冲刷坡面和坡脚、产生陷穴、冻害。

路基排除地表水的设施有：排水沟、侧沟、截水沟（天沟）、跌水、急流槽和缓流井等。1、侧沟如图所示，侧沟设置于路堑的路肩外侧，用以汇集、排除路堑边坡面及路基面范围内的地表水。在线路不挖不填地段亦需设置侧沟。

2、天沟、截水沟天沟位于堑顶边缘以上适当距离处，用以截排堑顶上方流向路堑的地表水。截水沟是用来辅助天沟的不足，设在天沟的上方，设置一道或几道，视天沟据上方分水岭距离而定。3、排水沟排水沟位于路堤护道外侧，用以排出路堤范围内的地面水及截排自田野方面流向路堤的地面水。一般当地面横坡明显时设置于路堤上方一侧（见图4-3a），地面横坡不明显时，设置于路堤的两侧（见图4-3b），如当条件适宜时，可利用紧靠路堤护道外侧的取土坑，适当控制其断面及深度作为排水沟或排水通道。4、矩形水槽在土质或地质不良地段，水沟易于变形且不能保持稳定，以及受地形、地物或建筑限界的限制，不能设置占地较宽的梯形水沟时，均宜采用矩形水槽。5、跌水指主槽底部呈台阶状的急流槽，其构造有单级和多级两类，每级高差为0.2~2.0m，利用台阶跌水消能。一般应作铺砌防护。6、缓流井沟底纵坡较陡的水沟，可设计成两段较缓的水沟并且缓流井连接起来。两段水沟的落水高差最大可达15m。

图4-5缓流井图4-6急流槽7、急流槽用片石、混凝土材料支撑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。二、地下水地下水可大致分为承压水和无压水（如潜水、上层滞水）；又可据其存在环境分为列隙水和孔隙水；在岩溶地区还有活动于溶洞、地下河等岩溶构造中的溶洞水；多年冻土地区的层上水、层间水和层下水等。三、地下水的处理措施处理地下水所采取的措施，可归纳为：拦截地下水、疏干地下水、降低地下水及封闭地下水。1、拦截地下水用隔断地下水补给来源，拦截地下水流，以疏干土体，是比较有效而彻底的办法。特别是修筑在滑坡体裂缝范围外的截水渗沟及截水隧洞，效果更为显著。这类截水工程最适于设置在地下水埋藏不太深，在含水层下有不透水岩层，沟底直接至于不透水层内，把所流过的地下水流全部截断排除。拦截地下水的建筑物有：截水明沟、槽沟、隧洞及截水渗沟等。3、降低地下水位当地下水位很高时，由于土被水浸泡，可能引起土体坍滑或基底软化，造成翻浆、冻害、隆起等病害。通常采用降低地下水位的办法来处理。常用的有：槽沟、渗沟（包括纵向渗沟及横向渗沟）、隧洞或带渗井及渗管的隧洞等。2、疏干地下水疏干工程主要用以排除山坡上层滞水而达到稳定边坡的作用。常用的疏干设备有：边坡渗沟、支撑渗沟、渗水隧洞、集水渗井、渗管等。4、封闭地下水当地下水位较高，或地下水具有承压性，使路基受到地下水的浸泡，在采取截水、疏干、降低地下水等措施均有困难或不经济时，可采用封闭措施处理地下水。（三）路基地下水降低与排除的主要设备1、明洞及排水槽明洞是兼排地面水及地下水的排水设备。沟底一般应挖至不透水层（见图4-8a）。若不透水层太深，沟底置于透水层内（见图4-8b），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。明沟通常采用梯形断面，底宽0.4~1.0m，沟壁边坡按所在土层选用，并用厚约0.3m的M5浆砌片石铺砌。排水槽经常草用矩形断面，底宽0.6~1.0m，用M5或M7.5浆砌片石砌筑。明沟和排水槽与含水土层相接触的沟壁上需设置向沟内倾斜的渗水孔或缝隙；沟壁与含水土层之间应设置反滤层；沿纵向每隔10~15m应设伸缩缝（兼沉降缝）一道。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。渗水暗沟可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。深埋的渗沟为便于检查、修理，其断面应较大，便于工作人员进出。渗沟较长时还应每隔适当距离设置检查井。沟顶应回填夯实，以免地面水渗入。按渗沟作用和设置部位，又可分为截水和引水渗沟、无砂混凝土渗沟、边坡渗沟和支撑渗沟等。(1)截水和引水渗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6m。浅埋渗沟可以引出低洼湿地、泉水出露地带和地下凹槽底层处的地下水，并使其循着最短通路排出，以疏干其附近土体中的水或降低地下水位。位于路堑侧沟下或侧沟旁的浅埋渗沟可以降低路堑范围内的地下水和疏干附近的土体，视需要布置在路基一侧或两侧，如图4-9（a）和4-10所示。渗沟的底部设置排水通道，排水孔应设在冻结深度以下不小于0.25m处，通常采用圆管（用C15混凝土预制）或盖板矩形沟（边墙及其底用M7.5浆砌片石砌筑，盖板用C15混凝土预制），如图4-9（c）所示，也可采用如图4-9（b）所示的形式，并用土工合成材料作反滤层。3）边坡渗沟边坡渗沟用于疏干潮湿的边坡和引排边坡局部出露的上层滞水和泉水，并起支撑边坡的作用，适用于边坡不陡于1：1的土质路堑边坡，也可用于加固潮湿地容易发生表土坍滑的土质路堑边坡。边坡渗沟的平面形状可做成条带形、分岔形和拱形等。对于较小范围的局部湿土或泉水出露处，宜采用条带形布置；对于较大范围的局部湿土，宜采用分岔形布置，如图4-13（a）所示。当边坡表土普遍潮湿时，宜用拱形与条带形相结合的布置，如图4-13（b）所示。一般其宽度大于1.3~1.5m。边坡渗沟横断面通常采用矩形（见图4-14b），其宽度（b）不宜小于1.2m。其外周设置反滤层，渗沟内用筛洗干净的小颗粒渗水材料填充。渗沟顶部一般用单层干砌片石覆盖，其表面大致与边坡平齐。必要时可在干砌片石表面用水泥砂浆勾缝。边坡渗沟下部的出水口，一般采用干砌片石垛，其作用是支挡渗沟内部的填充料并将渗沟集引的土中水或地下水排入路堑的侧沟或路堤排水沟内。3、渗水隧道渗水隧道又称泄水隧洞，它用于截排或引排埋藏较深的地下水，或与立式渗井（渗管）群配合使用，以排除具有多层含水层的复杂地层中的地下水。渗水隧洞的断面形式可分为直墙式和曲墙式。直墙式使用于裂隙岩层、破碎岩层及较密实的碎石类土层。曲墙式适用于松散的碎石类土层或有少量卵石、碎石的黏性土层。隧洞应埋入稳定地层内，在穿过不同的地层分界处时应设沉降缝。

4、平孔排水平孔排水或称水平钻孔排水，是用平卧钻机向滑体含水层打倾斜角不大的平孔，然后在钻孔内插入带孔的钢管或塑料管，用以排除地下水而疏干土体。里面可布置成一层或多层。单层平孔布置如图4-17所示。平孔位置必须在地下水位以下，