城市轨道交通路基工程课件：路基排水及防护加固

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，隔水层顶板之上，尽量扩大其渗水疏干范围。平孔的间距视含水层渗透系数和要求疏干水位程度而定，一般采用5~15m为宜。5、集水渗井当滑体中地下水埋藏较深或有多个含水层时，可用大口径竖井（直径可达3.5m）和水平钻孔或与渗水隧洞配合使用，以降低地下水和疏干其附近的土体，如图4-18、4-19所示。

路基防护27浸水挡土墙

间接防护

导流构造物（丁坝、顺坝）

河道整治（疏峻、改道）骨架植物防护坡面防护

支挡防护冲刷防护抹面、捶面挡土墙(重力式、悬臂式、扶壁式、加筋土、锚杆、锚定板)锚固[预应力锚杆(索)、非预应力锚杆(系统锚杆）]抗滑桩（抗滑桩、锚索抗滑桩）土钉植物防护浆砌片石、混凝土预制块土工织物、抛石、石笼植物防护圬工防护直接防护路基防护分类28喷播客土喷播

喷射混凝土浆砌片石（混凝土）骨架植物浆砌片石护面墙窗孔式护面墙

湿式喷播干砌片石护坡骨架植物防护圬工防护抹面、捶面植草铺草皮植树三维网（垫）植草土工格室植草人工种植喷护喷掺砂水泥土喷浆

锚杆挂网喷浆（混凝土）护坡

浆砌片石护坡水泥混凝土预制块护坡实体式护面墙拱式护面墙路基边坡坡面防护及适用场合锚杆混凝土框骨架植物多边形混凝土空心块植物植物防护

路堑是在城市轨道交通线路中以开挖方法施工的轨道基础部分。根据岩土类别的不同分为土质路堑和石质路堑。应根据路堑地形情况、岩层产状、断面形状、路堑长度、施工季节和环境保护要求、合理选用开挖方式。施工过程中，应该按照验收标准进行施工控制，保证工程质量。同时，严格按照安全操作规程操作，保证施工安全。30

客土喷播是将客土（提供植物生育的基盘材料）、纤维（基盘辅助材料）、侵蚀防止剂、缓效肥料和种子按一定比例，加入专用设备中充分混合后，喷射到坡面，使植物获得必要的生长基础，达到快速绿化的目的。

湿式喷播是一种以水为载体的机械化植被建植技术。它采用专门的设备（喷播机）施工。种子在较短时间内萌芽、生长成株、覆盖坡面，达到迅速绿化，稳固边坡之目的。

人工植草(1)种草:

直接在边坡上撒播草籽，经覆盖种植土、浇水、保湿使之成活。这种方法适用于坡度缓于1:1的土质边坡。(2)栽草:

在苗圃大批草籽成活后，拔草移栽在边坡上。这种方法能尽快形成绿化带，较早发挥防护作用。适用于土质边坡、岩石严重风化、坡率缓于1:0.5的路堑适用于风化岩石、养分较少的土壤、硬质土壤,当坡度陡于1:1.0时，宜设置挂网或混凝土框架。31

三维植被网以热塑树脂为原料，经挤出、拉伸、焊接、收缩等工序而制成。其结构分为上下两层，下层为一个经双面拉伸的高模量基础层，强度足以防止植被网变形，上层由具有一定弹性的、规则的、凹凸不平的网包组成。

土工合成材料在防护工程中主要是起防护植草生长初期的固定作用。土工合成材料主要有土工格栅、土工格室等配合植草做边坡防护，效果良好。适用于砂性土、土夹石及风化岩石，且坡率缓于1:0.75边坡一、植草植草是一种施工简单、造价经济的有效坡面防护方法，适用于草类生长的土质路堤和路堑边坡。一般要求边坡坡度缓于1:1.25，容许地表水流速0.4～0.6m/s，坡高在6.0m以内。种草时将草籽加土拌和，均匀播种在表土适当翻松的坡面上，必要时坡面加5~10cm的种植土层，以有利种草成活和生长。鼠尾草两耳草早熟禾小康草二、铺草皮

其作用与植草相同，效果更好，且可用于较高较陡的土坡上，亦可铺在严重风化的岩层和成岩作用差的软岩层边坡上。

雨量较集中的地区，植草的成活率低，但当附近草皮来源容易，铺草皮更适宜。铺草皮常用的有白茅草、假俭草、绊根草等。铺草皮的方法包括平铺草皮、平铺叠置草皮、方格式草皮等。平铺草皮平铺叠置草皮种草或撒草籽铺草皮紫惠槐坡面防护也可植树，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，如紫穗槐、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。三、植树夹竹桃四、坡面补强及加固对于不宜采用植物防护的岩质边坡，如页岩等易风化岩边坡。可采用抹面、喷浆、勾缝、灌浆等方法防护，可防止坡面水冲蚀和风化剥落。1）灌浆

比较坚硬的岩石边坡，局部存在较大较深的缝隙或洞穴，可采用灌浆。1:3.5~１：4.5水泥砂浆。2）勾缝

节理裂隙多而细的岩石边坡。防止坡面水流入缝隙而引起病害。1:2的水泥砂浆或１：0.5:3水泥石灰砂浆。3）抹面

风化的岩类边坡，坡度不限。抹面厚度一般为4~5cm，至少为3cm，最厚达7cm。坡顶设置小型截水沟，沟深及底宽约20cm

。3）抹面

4）喷射混凝土

岩性不均，堑坡稳定，地下水不发育，干燥但陡峻的山坡。喷射混凝土厚6~10cm，粗骨料粒径小于2cm高强度土工网格代替钢筋网。5）混凝土薄板

对于不易用植物防护的土质边坡，可直接用厚0.8～1.0cm之混凝土薄板防护，重量轻，节约圬工，可工厂化预制。6）土工布对于土质贫瘠，保肥、保水性差的土质边坡不适于生长植物或虽可生长植物，常因冻害引起坡面剥落的边坡，则常用土工布覆盖。

冲刷防护47

：包括丁坝、顺坝、防水林、改河工程等

：包括植物防护、石砌护面、砼预制块、抛石、石笼、驳岸挡墙防护等措施§4.3

冲刷防护冲刷防护直接防护间接防护48直接防护:

直接在路堤坡面或坡脚处设置防护结构物，起加固岸坡的作用。

石砌防护有干砌和浆砌片石两种。单层干砌厚0.25-0.35m;

双层干砌:上层厚0.2-0.35m,下层厚0.1-0.2m；

浆砌片石层厚一般为0.25-0.4m。石砌护坡均需在护坡面下设0.1-0.2m的砂砾或碎石垫层。

砾(碎石)垫层可用土工布或土工格栅代替。⑴石砌护面49⑶

抛石防护

抛石适用于经常浸水且水深较大、受水流冲刷的路基边坡或坡脚,以及挡土墙、护坡的基础防护。一般多用于临时抢修工程。形式上类似于在坡脚处设置护脚,亦称抛石垛。抛石

砼预制板块防护:有大体积预制方块和柔性砼预制块等型式。前者规格2×1m或2×2m,厚0.2-0.3m，为实心块。后者是将小件预制块用铰链相互连接。⑵砼预制板块护面50

当边坡、坡脚以及沿河工程构造物基础在水流作用下出现严重的冲蚀及掏刷情况时,改用石笼防护。石笼防护较抛石防护有较好的稳定性。在缺少大石块地段，使用小石块的石笼形成较大的块体，可抵御较大的流速。⑷

石笼防护石笼石笼护坡51（5）土工织物软体沉排

一般适用于水下工程及预计可能发生冲刷的河床和岸坡土面上。

土工模袋是一种双层织物袋，袋中充填流动性混凝土或水泥砂浆、稀石混凝土，凝固后形成高强度的硬结板块。52272.间接防护:

改变水流性质,消除和减