《铁道工程》05路基排水与防护设计讲课教案

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1、1,铁 道 工 程Railway Engineering,主讲教师：王天亮 联系电话：15032173068 E-mail: QQ：1721823802,道路与铁道工程教研室 2011.9.1,2,复习：,1、什么样的路基边坡破裂面是直线？ 2、什么样的路基边坡破裂面是圆弧？ 3、直线破裂面法的计算步骤。 4、条分法的计算步骤？ 5、毕肖普法的特点与计算步骤？ 6、36度线法、4.5H法的含义。,3,路基排水与防护,第一节 路基排水 路基地面排水 路基地下水的降低与排除设备 第二节 路基防护 路基坡面防护 路基冲刷防护 第三节 路基边坡坡面绿色防护技术 铁路路基边坡坡面绿色防护技术现状 土质路

2、基边坡坡面绿色防护设计,4,第一节 路基排水,水的破坏性 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；,6,路基地面排水,(1)排水沟： 用以排除路堤范围内的地面水。当地面较平坦时，设于路堤两侧，当地面较陡时，应设于迎水一侧。当有取土坑时，可用取土坑代替排水沟。排水沟应设置在路堤天然护道以外。,7,路基地面排水,(2) 侧沟 在路堑地段用以排除路基面和路堑边坡坡面的地面水， 设于路基面两侧或一侧(半路堑)。 (3) 天

3、沟 用于排除山坡迎水方向流向路堑的地面水。,8,一、路基地面排水,(1)排水沟、(2) 侧沟、(3) 天沟、边坡中部平台截水沟 都是纵向排水设备； 要因地制宜，纵坡合理，配合得当。 横向排水坡度一般不易小于 4% （路拱的高度就是按此横坡确定的），以便迅速排走降水。 纵坡不易小于 2 ，但不易大于 8 以免沟底被冲刷。 形状、尺寸、是否衬砌。,9,路基地面排水,(4) 跌水： 主槽底部呈台阶状的急流槽， 其构造可有单级和多级两类， 每级高差为0.2 - 2.0 m ， 利用台阶跌水消能。一般应作铺砌防护。,10,路基地面排水,(5)缓流井 沟底纵坡较陡的水沟， 可设计成两段较缓坡的水沟用缓流井

4、连接起来。两段水沟的落水高差最大可达1 5 m 。,11,路基地面排水,(6) 急流槽 用片石、混凝土材料筑成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。,12,路基地面排水,(4) 跌水、(5)缓流井、(6) 急流槽可作纵向排水用，也可用于横向排水。 水的落差较大，注意防冲刷。,13,路基地下水的降低与排除设备,(1)明沟及排水槽 明沟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 若不透水层太深，沟底置于透水层内，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。,14,15,路

5、基地下水的降低与排除设备,排水槽也是一种兼排地面水和地下水的设备 排水槽侧壁有渗水孔， 侧壁外最好填一层粗砂、细砾石或炉渣组成的反滤层。渗水孔在槽壁的上部，槽内水面以下的槽壁是不透水的，以免水反渗入土中。,16,17,路基地下水的降低与排除设备,（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、排除较深含水层内的地下水，疏干滑体中的水或降低地下水位，通常采用明挖法施工。 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。 按作用和位置分为：截水和引水渗沟，无砂混凝土渗沟，边坡渗沟，支撑渗沟。,17,18,有管渗沟,有管渗沟的渗水管

6、是管壁带有渗水孔的陶管或混凝土管。,a）渗水管 b）有管渗沟出口 有管渗沟示意图（单位：mm）,18,19,路基地下水的降低与排除设备,（2）渗水暗沟 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6 m。,19,20,（2）渗水暗沟,截水渗沟,20,21,（2）渗水暗沟,无砂混凝土渗沟 无砂混凝土用水泥、粗集料(砾石或角砾)及水拌制而成。 具有透水孔隙。 代替施工困难的反滤层和渗孔设备，具有透水性能和过渡能力好，施工简便及节省材料等优点。 具有一定的强度，可以省去渗沟内部的填充料。,21,22,无砂混凝土渗沟图,22,23,（2）渗水暗沟,

7、边坡渗沟,拱形边坡渗沟,树枝形边坡渗沟,23,24,（2）渗水暗沟,边坡渗沟,拱形边坡渗沟,树枝形边坡渗沟,24,25,（2）渗水暗沟,边坡渗沟纵断面,25,26,（2）渗水暗沟,支撑渗沟 支撑渗沟主要起支撑作用，兼起排除地下水和疏干土壤中水的作用。支撑渗沟通常采用成组的条带形布置，断面采用矩形,26,27,(3) 渗水隧洞,28,(3) 渗水隧洞,29,(4) 平孔排水,29,30,(4) 平孔排水,为排除路基土体或滑坡体中的地下水，可使用仰斜度为1015的排水平孔。依据水文地质条件，平孔可平行排列或扇形排列布置,平行排列平孔 扇形排列平孔,31,(4) 平孔排水,31,根据需要可布置一层或

8、多层，但平孔的位置必须埋于地下低水位以下，尽量扩大疏干范围。由于平孔施工简单，收效显著，为国外广泛采用。我国在整治滑坡中，采用平孔排除地下水也取得良好效果。,多层平孔,32,(5) 集水渗井,(5) 集水渗井,32,33,水沟的冲刷防护和防淤、防渗 当水沟的天然土层不足以抵御流速的冲刷时，需对水沟采取加固措施 水沟的渗漏对于某些地质不良地区路基的稳固是一种有害因素，所以必须防止 防渗的方法：表层夯拍，三合土、四合土捶面，浆砌片石护面及用混凝土水槽等，对于采用卵石护面或干砌片石护面的水沟，也可在其底层用粘土夯铺一层厚0.20.3m的土层 为了防止浆砌片石及混凝土水槽预留的伸缩缝渗水，应用沥青麻筋

9、嵌塞缝隙,34,水沟加固类型,35,天然材料护面,36,拼装式混凝土板护面,37,第二节 路基防护,坡面防护 边坡、路肩的稳定 冲刷防护 边坡坡脚受水流冲刷,37,38,一、坡面防护,坡面防护 防坡面雨水冲刷，流失、垮塌； 防风化、剥落： 防风防砂：,38,39,坡面防护,1.植物防护 边坡植物防护是指人工培植边坡植被，使植物的根系产生加固边坡表层士的作用，同时利用植物的枝叶保护坡面，防止或减少降水尤其是暴雨对边坡的冲刷以保护边坡。植物防护又可以改善环境。 植物防护的方法 种草铺草皮种植灌木,39,40,（1）边坡种草： 草种 、土质 、肥料 播撒、沟播、点播。,40,41,（2）铺草皮 成活

10、速度更快，抗冲蚀能力更强，成本高。 可满铺，也可与方格骨架护坡结合使用。,41,42,42,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,43,43,平铺草皮、 平铺叠置草皮、方格式草皮等,方格式草皮,卵（片）石方格草皮,44,（3）种植灌木树 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，如一年成活的紫穗槐；二年成活的夹竹桃等 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,44,45,45,46,2. 坡面的补强及加固,包括抹面、喷浆、勾缝和灌浆。 抹面 适于易风化的秸土岩类， 抹面材料可因地制宜， 采用具有一定强度且具有良好防

11、水性的三合土或其他材料。,46,47,47,48,48,49,喷护、挂网喷护,49,50,3. 砌石护坡,(1) 干砌片石护坡 (2) 浆砌片石护坡 (3) 浆砌片石骨架护坡或混凝土骨架护坡 (4) 浆砌片石护墙,50,51,51,52,52,53,53,54,边坡防护工程实例,54,55,钢筋混凝土框架护坡,56,土工网垫,57,铺设土工网垫,58,土工网垫 草坪护坡,59,土工网垫植草护坡,60,土工网垫结合草坪,61,路堑边坡 铺设土工网,62,63,64,65,66,67,68,69,70,二、路基冲刷防护,冲刷防护的原因： 沿河的铁路路基，受河流变迁及冲刷的威胁 尤其到了每年的洪水涨

12、水季节，水流对路基的冲刷乃至冲毁，常给行车安全造成巨大的威胁和灾害 故必须以有效的措施防止河岸与路堤边坡被冲刷，确保路基安全稳定,71,1.冲刷防护的类型 直接防护 直接防护中，除植物防护（主要指植树）与砌石防护外，对于较大流速和浸水部分来说，还有抛石、石笼、柔性板与抗滑桩等 间接防护 主要指导治和改河,71,72,72,73,73,74,直接防护1：铺草皮砖,台阶式叠砌,竖立式叠砌,75,直接防护2：抛石护坡,新建路基坡脚抛石防护示意图,反滤垫层亦可使用无纺土工织物,不设垫层,设置垫层,76,不设垫层,设置垫层,既有线路基坡脚抛石防护示意图,反滤垫层亦可使用无纺土工织物,直接防护2：抛石护坡

13、,77,干砌片石护坡示意图,直接防护3：片石护坡,78,直接防护3：片石护坡,基础脚墙埋设在冲刷深度线以下,79,混凝土板护坡示意图,直接防护4：混凝土板护坡,柔性混凝土块板防护基础,80,柔性混凝土块板防护布置及构造图,柔性混凝土块防护具有柔性，可保护坡脚防止被淘刷,81,直接防护5：石笼护坡,钢丝笼，土工网； 较好的强度与柔性； 材料不耐久性，使用年限不长。 可用垒码或平铺于,82,83,84,间接防护措施: 采用导流或阻流的方法，改变水流性质： 流向：迫使主流流向偏离被防护的路段； 流速：减小流速，缓和水流对路基的作用； 冲刷和淤积：改变河槽中冲刷和淤积的部位 改变河道等 改移河道： 改

14、移河道应因势利导慎重从事 导流建筑物： 导流建筑物常用的有丁坝和顺坝两种。,84,85,丁坝： 导流坝与路基成“丁”字形。也叫挑坝,85,根据坝身的长短，丁坝又可分为长丁坝、短丁坝,86,丁坝： 丁坝应成群布置，单个丁坝可使水流发生环曲，造成新的冲刷。 长丁坝干扰整个水流，使水流冲向对岸 短丁坝只影响局部水流，使水流趋向河心。,86,87,丁坝的形式,按照河水流向与丁坝交角的大小，丁坝分成垂直、上挑、下挑三种布置形式 。,87,88,丁坝的坝头、对于水流作用为首当其冲，而且易受水上漂浮物的撞击，必须坚固，并做圆滑曲线形，横坡放缓至1：3,(a) 平面 (b)断面 丁坝的坝头构造示意图,89,丁坝的坝身为不对称梯形断面，其顶宽一般不小于2.0m,石质丁坝断面示意图,90,几种混合结构的丁坝断面图（尺寸：m） 1-混凝土板；2-石笼；3-抛石； 4-梢料柴排（或束）； 5-石梢坝；6-浆砌块石,91,坝腹式丁坝 1-单层嵌砌片石（40cm）； 2-石笼；3-石块；4-干砌片石面层； 5-碎（卵）石垫层；6-渗水土,92,顺坝 沿河岸纵向布置，坝身和水流流向交角很小近于平行，使水流平缓地顺坎侧流动，逐渐改变流向，离开防护区域。,92,93,94,95,小结,