路基工程排水和防护方法设计有哪些呢?

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路基工程排水和防护方法设计有哪些呢?

山东茂隆新材料 2023-06-28 1471


小编今天来给大家介绍一下路基工程排水和防护方法的设计,让我们一起来看看吧。

一、路基排水

就路基病害的规模、范围及成因而言,水往往扮演着决定性的角色;水对路基的危害表现如下:

土的抗剪强度会因地表水渗入路基土体而降低。

路基的变形发生和发展往往与地下水的存在和活动密切相关,因此地下水是引起各种路基病害的基本原因。

由于毛细作用,在低路堤条件下,水分可能渗透进路堤内,导致填料强度下降。

水依然是造成溶蚀和冻害的主要因素之一。

水浸阻工程进展,影响正常施工和使用。

为了确保路基填料具有足够的强度和稳定性,我们的目标是将路基内的含水量降低到适当的范围,并确保路基具备合理完善的排水系统。

应确保排水设计具备足够的排水能力,并与其他设施顺畅衔接。

路基排水设施设计应遵循以下原则:符合实际规律,节约占地,与水利和土地规划相协调;经济适用,利用天然沟壑作为出水口;根据具体情况采取因地制宜、节约造价和就地取材的原则;排水设施具备足够的耐久性,能够在各种气候条件下满足功能要求。

1、路基地面排水

修建和维护地面排水系统可快速排出路基范围内的地面水,以防止路基病害由于地面积水的下渗和流动冲刷而产生。地面排水系统对细粒土填料的路基影响特别明显,而粗粒土填筑的路基如果级配不合适,也会出现相应的病害。

(1)地面排水系统确定原则:

需要根据线路的水平、垂直断面以及地质水文条件来确定最合理的排水方向和合适的排水设施位置。

为了避免桥涵、隧道、车站和农田水利排水建筑物之间存在各自为政、相互不协调的情况,需要确保它们之间的配合和连接方式。

根据本地气象资料确定降水的基本数据,并将其作为设计的基础依据。

(2)地面排水设备类型:

地面排水设备包括排水沟、侧沟、天沟、吊沟(急流槽、跌水)以及缓流井等。

地面排水设备的倾斜度不得低于0.2%。

地面排水设备的断面形状和尺寸必须满足排泄设计流量的需要,以免引发冲刷和淤积问题。

设计时应尽量确保长度适中,避免水流过于集中,以实现及时疏散和就近分流的目的,同时不应将其用于其他流水的功能。

①排水沟

当排水沟与其他沟渠相连时,应努力使水流顺畅。

②侧沟

侧沟是一种用来排除路基面和路堑边坡坡面上的地表水的水沟,可以设置在路基面的两侧或者一侧(半路堑)。

③天沟

天沟位于路堑的顶部,主要用于排除山坡迎水方向的地面水流进入路堑。当路堑的顶部没有堆积土时,天沟的内边缘到堑顶的距离不应小于5米;而在进行加固和防渗时,这个距离不应小于2米。

④吊沟、跌水与急流槽

⑤缓流井

目的是接收从吊沟流入的地表水,并减少其能量,以保护路基不受冲蚀影响。

各类排水沟的出口,包括排水沟、侧沟、天沟和边坡平台截水沟等,应将水排到路基之外,以防止水流冲刷路基。如果地面横坡明显,可以在排水沟和天沟的上方一侧设置;如果地面坡度不大,则可以在两侧设置。

设施的各种横断面应具备充足的排水能力,以防止水在流动过程中沿线渗透,如果需要的话可以适当设置垫层;通常情况下,可以按照标准设计图进行而不需要进行水力计算。

为了使地面水快速排除,应该制定良好的排水规划。这个规划的长度应该尽量缩短,以便更有效地排水。此外,我们还应该采取措施,防止水流对沟体造成冲刷作用。另外,我们还需要合理区分和确定汇水面积。

2、地下排水

(1)一般要求

当地下水威胁到路基的整体稳定、局部稳定或显著降低路基强度时,一般会根据具体情况采取拦截、引导、排除含水层的地下水,同时采取隔离措施进行处理。

在进行地下排水设计之前,应先进行野外工程地质和水文地质的调查、勘探和测试。

为了避免地表水下渗对地下水的影响,除了需要排除地下水外,还应采取措施阻止地表水补给地下水,并禁止将地表水排放入地下水排水设施中。

根据不同的条件和要求,选择相应的地下水排除设备可分为不同形式,包括承压水、无压水、裂隙水和孔隙水等。

①明沟和槽沟

明沟和槽沟是用于排除地表水以及土壤中上层积水或浅埋地下水的排水设备。

②渗沟

平式渗沟,也被称为用于降低地下水位和排除地下水的渗沟,可以分为浅埋渗沟(埋深2-6m)、有管渗沟和无管渗沟。另外,边坡渗沟是一种能够起到支撑边坡作用的渗沟。

1)通过浅埋渗沟,地下水可以被引导至低洼湿地等地区,并沿着最短的路径排出,从而降低相应的水位。

2)渗流上游一侧沟壁应设有截水渗沟以进水,下游处沟壁应设置不透水的防渗层。

③有管渗沟

渗水管是一种具有渗水孔的陶管或混凝土管,其管壁上设有管渗沟。

④无管渗沟

利用碎石孔隙作为排水通道,适用于地下水流量较小、流程较短的情况。可考虑使用无砂混凝土替代排水碎石。在排水碎石周围应设置反滤层,其要求与有管渗沟相同。目前,许多工程普遍采用无纺土工织物来维护和促进碎石体的渗滤作用。

⑤边坡渗沟

为了排除边坡上层的滞水或泉水,并起到支撑作用,我们使用边坡渗沟。对于处理土质路堑边坡的边坡支撑渗沟常用的坡度应该不陡于1:1。这是因为受到地下水活动的影响,边坡土体的稳定性常常会受到威胁。

边坡渗沟主要有拱形和树枝形两类;应垂直嵌入边坡;外围应设置反滤层。

⑥支撑渗沟

支撑渗沟可以用来支撑可能滑动的不稳定土体或山坡,并防止滑动带附近的地下水活动。它还可以排除潮湿土壤,根据不稳定土体范围成群设置,并与抗滑挡土墙配合使用。

一般情况下,将其轴线与滑动方向基本保持平行,布置成平行的条带,支撑渗沟的间距和断面宽度可以根据每条渗沟所承受的下滑力来计算确定。渗沟的断面形状采用矩形,宽度范围为2到3米,间距为8到15米或更大一些。

确定支撑渗沟的埋置深度取决于疏干地下水的深度。如果用于处理可能发生坍塌的情况,渗沟的底部应该位于土体(或山体)滑动面以下的稳定土层或岩层内,距离至少为0.5米。当考虑到冻结要求时,渗沟的底部应该位于冻结深度以下至少0.4米。

⑦渗水隧洞 

支撑渗沟可用于支撑可能发生滑动的不稳定土体或山坡,同时也可以防止滑动区域附近地下水的活动。此外,它还能够排除潮湿土壤,根据不稳定土体的范围进行群体设置,并与抗滑挡土墙进行配合。

通常情况下,渗沟的轴线与滑动方向基本平行,以平行的条带形式布置。渗沟的间距和断面宽度可以根据每个渗沟承受的下滑力来计算和确定。渗沟的断面形状为矩形,宽度范围为2到3米,间距为8到15米或更大。

确定支撑渗沟所需的埋置深度取决于地下水的深度。如果用于处理可能发生坍塌的情况,则渗沟的底部应位于土体(或山体)滑动面以下的稳定土层或岩层内,距离至少为0.5米。考虑到冻结要求时,渗沟的底部应至少位于冻结深度以下的0.4米处。 

⑧排水平孔

根据水文地质条件,可以使用10°~15°仰斜度的排水平孔来排除路基土体或滑坡体中的地下水。平孔的布置可以选择平行排列或扇形排列。

可以根据需要安排一层或多层,但平孔必须埋在低于地下水位以下的位置,以尽可能扩大排水范围。平孔施工简单,效果明显,因此被广泛采用于国外。在我国的滑坡整治中,采用平孔排除地下水也取得了良好的效果。

(2)水沟的冲刷防护和防淤、防渗

当水沟的自然土层无法抵挡流速冲刷时,就需要对水沟进行加固。

必须防止水沟的渗漏,因为它对于一些地质不良地区路基的稳固是有害的。

防渗的方法主要包括表层夯拍、使用三合土、四合土捶面、浆砌片石护面和混凝土水槽等措施。对于采用卵石护面或干砌片石护面的水沟,还可以在底层铺设一层厚度为0.2~0.3m的粘土层来增加防渗效果。

为了防止浆砌石和混凝土水槽预留的伸缩缝渗水问题,可以采用沥青麻筋填补缝隙。

二、岩石边坡防护

坡面防护措施旨在防止岩石风化剥落、碎落和少量落石等现象对开挖边坡坡面的影响,可采用砂浆抹面、喷浆、片石护墙、锚杆喷浆等方法。

拦截措施包括落石平台、落石槽、挡石墙、栅栏、金属网等,旨在阻止自然山坡上的落石或小型崩塌。

支顶加固是指在边坡上可能形成落石、崩塌、滑坡等危险行为的危岩体上采取相应的加固措施,包括勾缝、嵌补、灌浆和锚杆等措施。

防止滑坡和崩塌的工程:对于可能发生较大规模滑塌或顺层滑动的开挖边坡,或可能发生大规模崩塌滑体的自然山坡,需要修建抗滑挡墙、锚固桩、棚洞、明洞等工程。

三、土质防护工程

由于路基改变了原地层的自然平衡状态,并经受多种复杂的自然因素(如降水、温湿度变化、水流冲蚀)的影响,可能导致各种形式的破坏,因此需要进行防护措施。

边坡防护包括保护路基的坡面和坡脚免受损害。

1、路基坡面防护

水是造成路基坡面破坏的主要原因,降水的持续冲击会导致坡面出现损坏现象;而温湿度的交替变化也促进了坡面损坏的进一步发展。

通过采取坡面防护措施,可以防止降水的冲刷作用,减缓岩土表面的风化剥落,并且还能部分排水。

选择适当的工程措施应考虑路基边坡的土壤属性、岩石类型、水文地质条件,以及坡度、高度、原材料供应和施工技术经验等因素。

2、植物防护

植物防护是一种防止雨水冲刷的措施,通过人工培植边坡植被覆盖表土来达到目的。植被的根系可以增强边坡的稳定性,调节土壤湿度以防止表土干裂和剥落。这种措施包括植草、铺草皮和种树等,适用于土质较缓或严重风化的岩质边坡。此外,植物防护还可以改善环境。

(1)植草

植草是一种简单施工、经济实惠的有效方法,用于保护草类适宜生长的土质路堤和路堑边坡。通常要求边坡坡度不超过1:1.25,地表水流速为0.4~0.6m/s,单级坡高不超过6.0m。种植草时,将草籽与土壤混合,均匀地播种在适当翻松的表土上。如果需要,还可以在坡面上铺设5~10cm的种植土层,以促进草的成活和生长。

(2)铺草皮

它与植草具有相同的作用,但效果更佳,适用于较高且陡峭的土坡,也可用于风化严重的岩层和成岩作用较差的软岩层边坡。

当附近草皮来源容易时,雨量较集中的地区植草的成活率较低,但铺草皮更适宜且成活速度更快。

常用的草皮包括白茅草、假俭草和绊根草等。

铺设草坪的方式有平铺草皮、叠放草皮和方形草皮等。

以上所述即为今天的内容,感谢大家的阅读和观看,希望对各位有所帮助。如果您有任何不明白的地方,欢迎与我们的工作人员联系,我们将全力以赴为您提供服务。



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