【路基排水设施施工分析6800字】

路基排水设施施工分析一、地上排水设施构造与施工常用的路基表面排水设备包括侧沟、截流沟、排水沟、水滴及急流槽、倒虹吸及穿越槽、挡水带、蒸发池等设施。1.边沟在平行于道路中线的路肩外缘、挖方路基路肩外侧和低填方路基坡脚设置纵向人工沟渠，称为边沟。其主要功能是收集和清除路基内部和流向路基的少量地表水，以确保路基的稳定性。（1）边沟的构造1)边沟的横断面形式侧沟排水能力小，一般不需要进行水文水力计算。根据具体情况沿直线，可直接选取标准截面。沟的断面形状主要有梯形、矩形、三角形和流线，如图2-1所示。图2-1边沟横断面示意图一般情况下:应采用梯形土沟;石沟应呈矩形;三角形可用于低路堤或机械化施工。流线型侧沟是为了使路基边缘光滑，防止沙石或积雪在路基一侧堆积，改善道路景观，增强美观和平整度。因此，流线型路段在国外公路中较为常见。2)边沟的断面尺寸高速公路和一级公路的侧沟底部宽度和深度不应小于0.6m，其他高等级公路的侧沟底部宽度和深度不应小于0.4m。当流量较大时，应根据流量增加侧沟的截面尺寸。梯形侧沟内边坡一般为1:(11.5);岩质边坡为1:(00.5);泥浆侧沟内的边坡可直立;三角边沟内边坡一般为1:(23)。各沟渠的边坡与开挖后的边坡基本一致。3)边沟的纵坡与长度侧沟的纵向坡度一般应与线路的纵向坡度一致，不应小于0.5%，以防淤积。在特殊情况下，应允许降至0.3%。此时应缩短侧沟出口间距。当侧沟纵向坡度过大，有冲刷的可能时，应采取加固、设置水滴或急槽等措施。为防止侧沟水流溢出或冲刷，侧沟单向排水长度一般不宜超过300~500m。如果超过这个值，就会加一条排水沟或涵洞把水引到路基外面。4)边沟的防护边沟可采用浆砌片石、栽砌卵石和水泥混凝土预制块防护。砌筑用的砂浆强度，对于高速公路、一级公路采用M7.5,其他等级公路采用M5。（2）边沟的施工要点1)在填筑高度小于边沟深度的挖方段和填方段应设置边沟；路堤后侧的坡脚应设有不渗水的边沟。2)为了防止边沟的溢出或侵蚀，应在平原地区和丘陵地区分段设置出水口。多雨地区梯形边沟每段长度不超过300米，三角形边沟不超过200米。3)在平曲线上修建边沟时，沟底纵坡应与曲线前后纵坡平滑衔接，曲线内不得积水或溢出。曲线外边沟应适当加深，其增加值等于超高值。4)认真做好边沟加固：土质地段沟底纵坡大于3%时，应采取加固措施；用干毛石铺边沟时，应选择表面平整的毛石，每个接缝应嵌有小石块；用浆砌片石摊铺时，接缝砂浆应饱满，沟体不应渗漏；沟底抹灰时，抹灰应平整并压光。5)在边沟与填方相邻处设置水滴或喷射槽，引导水流出填方坡脚，避免冲刷边坡，影响路基稳定性。，见图2-2所示。图2-2路堑与高堤衔接处边沟排水示意图6)当边沟水流流向桥涵进水口时，为避免边沟流水冲刷，施工时，在涵洞入口处设检查井，如图2-3所示。或者根据地形需要，在洞口前设置急流、水滴等构筑物，将水流引入涵洞。图2-3边沟水流入涵洞前的窨井示意图7)边沟水流向弯道时，流水一般充满边沟断面，流速较高。此时，排水沟应沿边沟方向沿山坡开挖，水流应引至路基外的自然沟，或由急流引下斜坡，以免增加转弯边沟的侵蚀。8)在暴雨较大的地区，如开挖路基纵坡较陡，下端连接小半径曲线或平缓纵坡段，为避免水流溢出、冲刷或软化路基，危及路面，可在坡度变化点附近或进入弯道前设置水平排水沟，必要时可增设涵洞，排出路基外的边沟水。2.截水沟拦截沟,也称为阴沟里,通常是设置外部开挖路基坡的顶端或在适当的地方在路堤,用于拦截和消除地表水流向上方的路基,路基,降低水流边沟的负担,并保证开挖边坡和填趾不被流水冲刷。降水较少、硬坡、低坡对冲刷影响较小的路段，不得设置截水沟;反之，如果降水较多，暴雨频率高，坡面覆盖软，坡度高，水土流失严重，必要时可设置两条或两条以上截流沟。（1）截水沟的构造图2-4是截割断面截割坡上方设置截割沟的实例之一。图中距离d一般为5m，土质较差的断面可以10m以上。截水沟下方一侧可堆砌挖沟土方，需制作顶部与截水沟倾斜2%的土方平台。路堑上方设置弃土堆时，截水沟的位置及断面尺寸，如图2-5所示。图2-4挖方路段截水沟示意图1-截水沟；2-土台；3-边沟图2-5挖方路段弃土堆与截水沟关系1-截水沟；2-土台；3-边沟山体填方段可能受上游水流影响，必须设置截流沟截流山体水流，保护路堤，如图2-6所示。截水沟与坡顶之间应有不小于2.0m的距离，并应作2%斜向沟的横坡。如果土质好，路堑边坡不高或铺砌沟墙，路堑与边坡顶部的距离可小于2m。截流沟应当根据地形、地质条件，沿等高线布置，截流水应当顺利排入天然山谷或者水道。图2-6填方路段上的截水沟示意图1-土台；2-截水沟截水沟一般采用梯形横截面，边坡为1:(1.01.5)，沟宽、沟深不应小于0.5m。如果地质或土壤条件较差，可能出现渗漏或变形，应采取相应的防护措施。截水沟长度为200~500m，超过50Om时，可在中间合适位置加设出水口，可采用射流通道或射流管引流排水。（2）截水沟的施工要点1)截水沟的位置应尽可能垂直于大部分地表水流动的方向，以提高截水沟的效率，缩短截水沟的长度。降水较少或坡度较大或坡度较低的路段，对冲刷影响不大，可不设截水沟；反之，如果降水较多，暴雨频率高，水土流失严重，必要时可设置两条以上截水沟，如图2-7所示。图2-7多道截水沟布置示意图2)截水沟长度超过500m时，应在适当位置设置出水口，将水引至山坡天然沟或桥涵进水口。截水沟必须有坚实的出水口，必要时还应设置排水沟、水滴或射流溜槽，如图2-8所示。图2-8截水沟与其他排水设施衔接示意图3)截水沟应严密防渗、加固，防止渗水和侵蚀。对于地质条件差、岩土松软、透水性大或裂缝多的断面，应采取加固措施，防止沟底及出水口纵向大坡度截土沟底部及挡墙的渗漏和侵蚀。3.排水沟排水沟的主要用途是将路基内各种水源的水流(如侧沟、截沟、借坑、边坡及路基附近积水)引至桥涵或路基外的指定地点。当线路受多段沟渠或水路影响时，为保护路基不受水破坏，可设置排水沟或移动渠，调节水流，调节水路。排水沟的断面一般为梯形，其尺寸应通过水力和水文计算来选择。排水沟的横断面尺寸用于出口的边沟,截水沟、取土坑决定根据设计流量,底部宽度和深度不得小于0.5米,和土壤的坡沟一般应1:(11.5)。其构造要点如下：(1)排水沟的走向应平整，尽量采用直线。曲线应做成半径不小于10~20m的圆弧;连续长度应短，一般不超过500米。(2)排水沟沿道路敷设时，可根据需要和当地地形确定，应尽量远离路基，距路基坡脚不宜小于2m。(3)当排水沟、截水沟、侧沟因纵向坡度过大而水流速度大于沟底、沟壁土体允许冲刷速度时，应采取加固措施。4.跌水与急流槽落水急流槽是路基表面排水沟的一种特殊形式，用于陡坡地段，沟底纵坡可达45°。由于纵坡陡、水流急、冲刷力大，水滴喷射槽的结构必须稳定耐用。通常应采用砂浆块石或水泥混凝土预制块砌砖，并采取相应的保护和加固措施。（1）跌水的一般构造跌水是阶梯形的建筑物，水流以瀑布形式通过。其作用是降低流速，减少水的能量。落水结构可分为单级和多级，沟底有等宽加宽之分。单级水滴适用于排水沟的接缝。由于水位落差大，需要耗散能量，改变水流方向。图2-9显示了当路基边沟水流通过涵洞排出时，使用单级水滴(相当于雨水井)的一个例子。为了减缓水流速度和消耗能量，可以在长陡坡上的沟渠中使用多级水滴，如图2-10所示。图2-9边沟与涵洞单级跌水连接图1—边沟；2—路基；3—跌水井；4—涵洞图2-10等截面多级跌水结构图1—沟顶线；2—沟底线根据水力计算的特点，水滴的基本结构可分为进水口、消力池和出水口三部分，如图2-11所示。每个部件的尺寸由水力计算决定。落水台阶高度可根据地形、地质等条件确定。多个台阶的高度可以不同，高度与长度之比应与原地面坡度相适应，一般不应大于0.5〜0.6m,通常是0.3〜0.4m。图2-11跌水构造示意图1-护墙；2-消力槛落水两端的土沟应加固，保持水流通畅，避免水流冲刷和淤积，以充分发挥落水的排水效率。在路堤和路堑坡面或者坡面平台上从坡顶向下竖向集中排水时，或截水沟、排水沟纵坡较大时，可设置急流槽或急流菅。（2）急流槽的一般构造急流槽是具有很陡坡度的水槽，但水流不离开槽底，其作用是在很短的距离内、水面落差很大的情况下，或在特殊情况下，水流流速较高冲刷严重的场合进行排水。急槽所能适应的纵向坡度比落水时的平均纵向坡度更陡，对结构的坚固性和稳定性要求更高。是山路转弯、上、下线基层排水沟出水口疏浚等常用的排水设施。也常用于高路堤路段以排泄路面汇水至边沟中或用于高速公路超高段横向排水。急流槽的构造，如图2-12所示。它由进口、主槽（槽身）和出口三部分组成。急槽可采用砂浆毛坯铺装的矩形截面，也可采用水泥混凝土预制件铺装的矩形截面(图2-12)。浆体碎石急流槽的厚度可为0。20.4m底部和0。离墙30.4米。急流槽的厚度可为0.2~0.3mm，槽顶应与两侧坡面平齐。最小槽深为0.2m，最小槽底宽度为0.25m。槽底应每2.5~5m设一个榫，榫嵌在坡体中0.3~0.5m，以避免槽体滑落坡体。当罐体较长时，宜分段建造，每段长度一般为510m，预留伸缩缝，用防水材料填充。图2-12急流槽结构示意图（单位：m）喷射槽或喷射管的进水口与沟渠排放口之间应设置喇叭型连接，加宽部分应至少凹进15cm，并有铺装保护。急流槽或急流管出口处应设置消能设施，并可采用铺砌的消力平台或消力池。（3）施工要点1)由于水流落差大、流速高，跌水与急流槽必须用浆砌圬工结构以避免冲刷。2)急流槽的纵坡不应超过1:1.5，并应与自然地面坡度相匹配。急流槽较长时，槽底有几个纵坡，一般上段较陡，逐渐减缓。3)急流槽很长时，应分段修建，每段不宜超过10m，接缝应用防水材料填塞密实。4)路堤滑槽的施工应为流入排水沟的水流提供一个畅通的通道，路缘石开口与流入路堤边坡滑槽的水流过渡段应连接顺畅。5)在高路堤道路纵坡不大地段，急流槽进水口在路肩上可做成簸箕形，导引水流流入急流槽。在纵坡较大地段，应在路肩上增设拦水带，拦截上流来水使之通过进水口进入急流槽。6)长草困难的土质高路堤，为防止雨水漫流而冲刷边坡，可在路肩外缘设拦水带，将路面和路肩上的雨水分段集中，通过路堤边坡上的急流槽排于路基范围以外。5.倒虹吸与渡水槽当水流需要横跨路基时，可根据流水的需要设置管道或水槽，从路基下部或上空跨过，它被称为倒虹吸(或交叉水槽)。前者相当于涵洞，后者是简单的过桥。两者都属于造价较高的路基排水构筑物，大多是为了配合两侧农田水利而设计的。倒虹吸是利用上下游水位差，迫使水流降落而复升，经路基下部埋设的管道引向另一侧，见图2-13。此种结构为有压管道，水流连续改变方向，水流条件较差，管内易漏水，极易淤塞受阻，亦难以修复与清理，需要采用时，必须进行合理设计。一般情况下，管道选用箱形或圆形，以水泥混凝土或钢筋混凝土的结构为主，有条件时也可使用铸铁管，孔径一般为0.5〜1.5m。主管埋置深度，要求上面填土的厚度不小于1.0m，亦不宜埋置过深，以填土不超过3.0m为宜。管道两端设竖井，可以竖立或倾斜，视地形和用地条件而定，井底高程低于管道，起沉淀泥砂作用。为减少堵塞现象，除要求管道内具有1.5m/s以上的流速外，在进口外宜设置沉砂池和拦泥栅，如图2-14所示。图2-13倒虹吸（管）示意图1-路基；2-沟渠；3-管道；4-垫层；5-竖井；6-沉淀池图2-14倒虹吸（管）进口结构示意图渡水槽相当于过水桥，是穿过农田地区路堑段常用的过水形式之一，图2-15是渡水槽图例的一种。渡水槽可分为进出水口、槽身与下部支承三个结构组成部分。图2-15渡水槽布置示意图6.地面排水沟渠的加固路基排水沟渠的加固，至关重要。排水的目的是防止路基病害，如果人工沟渠受水冲刷，排水不畅或积水下渗，有可能出现新的病害。排水沟渠的加固，应就地取材、简易有效。常用的加固类型与厚度，可参考表2-1的建议。选择加固类型，与沟渠的土质、水流速度、沟底纵坡和使用年限等条件有关，其中沟底纵坡关系到水流速度和冲刷作用，表2-2列出了沟底纵坡与加固类型的关系，可供参考使用。表2-1沟渠加固类型及相应厚度形式名称铺砌厚度/cm简易式平铺草皮单层竖铺草皮叠铺水泥砂浆抹平层2～3石灰三合土抹平层3～5黏土碎（砾）石加固层10～15石灰三合土碎（砾）石加固层10～15干砌式干砌片石15～25干砌片石砂浆勾缝15～25干砌片石砂浆抹平20～25浆砌式浆砌片石20～25混凝土预制块6～16砖砌水槽—表2-2沟底纵坡与加固类型的关系纵坡/%＜11～33～55～7＞7加固类型不加固①土质好，不加固；②土质差，容易加固容易加固或干砌加固容易加固或浆砌加固浆砌加固或改用跌水二、地下排水设施构造与施工路基常用的地下排水设施有地下沟、渗沟、渗井等。，其特点是排水量小，主要是通过渗流收集水流，排到离路基最近的外侧。对于大流量的地下水，应设置专门的地下管道进行排除。由于地下排水设备埋在地下，维护困难，路基完工后很难发现故障，因此要求地下排水设备牢固有效。1.暗沟地下排水是位于地下的引导水流的沟渠，既不能渗水，也不能集水。3因此，暗排水的主要作用是将泉水或渗水沟截下的水流排出路基外。路基底局部范围有泉水外涌或要排除地下集中水流时，应设置暗沟或暗管将水引排至路堤坡脚外或路堑边沟内。当雨水浸入高速公路和一级公路的中央分隔带时，路面水可通过雨水进口引入地下沟渠，排至路基外。其施工要点是：（1）当地下水位较高，潜水层埋深不深时，可采用地下沟截留地下水，降低地下水位，沟底应埋在不透水层中。寒冷地区的暗沟，应作防冻保温处理或将暗沟设在冻结深度以下。暗沟设在路基旁侧时，宜沿路线方向布置，设在低洼地带或天然沟谷处时，宜顺山坡的沟谷走向布置。（2）当采用混凝土浇筑或灰浆碎石建造地下沟时，应在沟壁与含水地层接触面高度处设置一或多排倾斜于沟壁的渗水孔，沟墙外侧应填充粗透水材料或土工合成材料作为过滤层。沿沟每10~15m或沟过软、硬岩石边界时设伸缩缝或沉降缝。。（3）暗沟的纵坡不宜小于1%，沟壁最下一排渗水孔（或裂缝）的底部宜高出沟底不小于20cm,以防水流倒渗。2.渗沟地下水在沟内通过渗透的方式收集，水通过沟底的渠道排到指定地点。这种地下排水设施统称为沟渠，其作用是降低地下水位或拦截地下水。渗沟有三种结构形式，可分为填石渗沟、管式渗沟和洞式渗沟。渗沟各部位的尺寸应根据埋设位置及排水需要等情况确定。渗沟宽不宜小于0.6m。渗沟底部应设置封闭层，可采用M5砂浆砌片石或现浇水泥混凝土。顶部制作止水层，用双层反草皮或其他材料(如土工合成防渗材料)铺砌，夯填粘土防水层，厚度不小于0.5m。渗水沟内应设置防滤层。所述滤层可设置在临水侧，所述不透水层设置在临水侧，或所述两侧沟壁上设置有滤层。过滤层应选用粒径均匀的砂石材料层层填充。粒子直径比相邻层不应小于1:4,层厚度不应小于15厘米,粒子的含量与粒度小于0.15毫米应小于5%,和填料的粒度应该含水层骨料最大粒径的810倍。透水土工布也可用作过滤层。其施工要点是：(1)渗沟的平面布置，当用做降低地下水位时，应尽量靠近路基；当用做拦截地下水时，应尽量与地下水流方向垂直。(2)填石渗沟的最小纵坡度不宜小于1%;管式及洞式渗沟的最小纵坡度不宜小于0.5%。渗沟的设置长度可根据实际需要确定，一般每隔100〜300m就需设横向排水管。(3)短渗地段宜采用填石渗水沟。埋置深度应满足透水材料顶部(封闭层以下)不低于原地下水位的要求。排除层间水时，渗沟底部应埋在最低不透水层上。在冰冻地区，渗沟埋深不得小于当地最低冰冻深度。出水口底部标高应高于沟外最高水位0.2m。(4)管式渗沟适用于地下水引水较长、流量较大的地区。渗沟底部埋管一般采用粘土或混凝土预制管，