第09章-路基排水和防护工程-new课件

1 1第九章第九章 岩土工程排水和防护工程岩土工程排水和防护工程2 2 第一节第一节 路基排水路基排水地表水渗入路基土体会地表水渗入路基土体会降低土的抗剪强度降低土的抗剪强度；地下水的存在和活动往往地下水的存在和活动往往引起各种路基病害引起各种路基病害，是，是路基变形发生和发展的基本原因；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，在低路堤条件下，由于毛细作用，水分可能升入水分可能升入路堤内，使填料强度下降路堤内，使填料强度下降 ；水还是产生水还是产生溶蚀和冻害溶蚀和冻害的主要原因之一；的主要原因之一；积水积水影响正常施工和工程的正常使用影响正常施工和工程的正常使用。水是影响路基工程质量的重要因素，就路基病害水是影响路基工程质量的重要因素，就路基病害的规模、范围及成因而言，水往往是决定性的因素的规模、范围及成因而言，水往往是决定性的因素之一；水对路基的危害表现如下：之一；水对路基的危害表现如下：3 3排水设计应具备足够过水能力，与其它设施衔接。排水设计应具备足够过水能力，与其它设施衔接。路基排水设施设计原则：规划和设计应符合实际路基排水设施设计原则：规划和设计应符合实际规律；应节约占地、与水利和土地规划相协调；规律；应节约占地、与水利和土地规划相协调；排水设计应经济适用；出水口应利用天然沟壑；排水设计应经济适用；出水口应利用天然沟壑；应因地制宜、节约造价、就地取材的原则；排水应因地制宜、节约造价、就地取材的原则；排水设施应具备足够的耐久性；排水系统应在各种气设施应具备足够的耐久性；排水系统应在各种气候条件下满足功能要求。候条件下满足功能要求。目的目的目的目的：将路基内的含水量降低到一定的范围内，：将路基内的含水量降低到一定的范围内，使路基具有合理完善的排水系统，确保路基填料具使路基具有合理完善的排水系统，确保路基填料具有足够的强度和稳定性。有足够的强度和稳定性。4 4一一 路基地面排水路基地面排水 通过修建和维护地面排水系统，可通过修建和维护地面排水系统，可将地面水将地面水迅速的排出路基范围迅速的排出路基范围，从而避免由于地面积水下，从而避免由于地面积水下渗和流动冲刷而造成的路基病害。地面排水系统渗和流动冲刷而造成的路基病害。地面排水系统对于细粒土填料的路基影响尤其明显；粗粒土填对于细粒土填料的路基影响尤其明显；粗粒土填筑的路基如级配不适宜时，也会出现相应病害。筑的路基如级配不适宜时，也会出现相应病害。5 51 1 地面排水系统确定原则：地面排水系统确定原则：要根据线路的平、纵断面及地质水文条件，确定要根据线路的平、纵断面及地质水文条件，确定要根据线路的平、纵断面及地质水文条件，确定要根据线路的平、纵断面及地质水文条件，确定合理的合理的合理的合理的排水方向排水方向排水方向排水方向和合理的和合理的和合理的和合理的排水设施位置排水设施位置排水设施位置排水设施位置。要确定桥涵、隧道、车站、农田水利排水建筑物要确定桥涵、隧道、车站、农田水利排水建筑物要确定桥涵、隧道、车站、农田水利排水建筑物要确定桥涵、隧道、车站、农田水利排水建筑物的的的的配合配合配合配合和连接方式，避免各行其是、相互脱节的和连接方式，避免各行其是、相互脱节的和连接方式，避免各行其是、相互脱节的和连接方式，避免各行其是、相互脱节的现象。现象。现象。现象。根据当地的气象资料，确定降水的根据当地的气象资料，确定降水的根据当地的气象资料，确定降水的根据当地的气象资料，确定降水的基本数据基本数据基本数据基本数据并作并作并作并作为设计的为设计的为设计的为设计的基本依据基本依据基本依据基本依据。6 62 地面排水设备类型地面排水设备类型 地面排水设备有地面排水设备有排水沟、侧沟、天沟、吊沟（急排水沟、侧沟、天沟、吊沟（急流槽、跌水）及缓流井流槽、跌水）及缓流井等；等；地面排水设备的纵坡不应小于地面排水设备的纵坡不应小于2 2；设计的地面排水设备的断面形状和尺寸应满足排设计的地面排水设备的断面形状和尺寸应满足排泄设计流量的要求，不产生冲刷和淤积；泄设计流量的要求，不产生冲刷和淤积；设计的长度宜短不宜长，以使水流不过于汇集，设计的长度宜短不宜长，以使水流不过于汇集，做到及时疏散、就近分流，同时也不应兼作其它做到及时疏散、就近分流，同时也不应兼作其它流水的用途。流水的用途。7 7 上图用于排出路堤范围内的地面水：当地面上图用于排出路堤范围内的地面水：当地面平坦时设于路基的两侧；当地面较陡时可设置于平坦时设于路基的两侧；当地面较陡时可设置于迎水面一侧。迎水面一侧。排水沟 8 8排水沟与其他沟渠相接时应力求水流舒顺，排水沟与其他沟渠相接时应力求水流舒顺，因地形限制成直角相交时，可按下图形式处因地形限制成直角相交时，可按下图形式处置：置：沟渠连接示意图沟渠连接示意图 1-1-排水沟；排水沟；2-2-其他沟渠；其他沟渠；3-3-路中线；路中线；4-4-桥涵桥涵9 9 侧沟侧沟 侧沟是路堑地段用以排除路基面和路堑边坡坡面的侧沟是路堑地段用以排除路基面和路堑边坡坡面的地表水的水沟，它设于路基面两侧或一侧（半路堑）。地表水的水沟，它设于路基面两侧或一侧（半路堑）。1010 天沟天沟 天沟天沟天沟天沟设于路堑堑顶，用以排除山坡迎水方向流向路设于路堑堑顶，用以排除山坡迎水方向流向路堑的地面水堑的地面水。路堑顶部无弃土堆时，天沟内边缘至堑顶。路堑顶部无弃土堆时，天沟内边缘至堑顶距离不宜小于距离不宜小于5m5m；当沟内进行加固防渗时不应小于；当沟内进行加固防渗时不应小于2m2m。1111 吊沟、跌水与急流槽吊沟、跌水与急流槽 1212 缓流井缓流井 用于承接从吊沟汇入侧沟的地表水并削减用于承接从吊沟汇入侧沟的地表水并削减其能量，保护路基本体不受冲蚀其能量，保护路基本体不受冲蚀。1313 排水沟、侧沟、天沟、边坡平台截水沟等各类排水沟、侧沟、天沟、边坡平台截水沟等各类排水沟排水沟排水沟排水沟的出口的出口的出口的出口，应将水排至路基以外以防止水流冲刷路基；地面，应将水排至路基以外以防止水流冲刷路基；地面横坡明显的地段、排水沟、天沟可在上方一侧设置；若地横坡明显的地段、排水沟、天沟可在上方一侧设置；若地面坡度不大则可在两侧设置。面坡度不大则可在两侧设置。各类设施的横断面应有足够的过水能力，应防止水在各类设施的横断面应有足够的过水能力，应防止水在流动过程中的沿线下渗问题，必要时可设置相应的垫层；流动过程中的沿线下渗问题，必要时可设置相应的垫层；一般情况下按照标准设计图进行而不做水力计算。一般情况下按照标准设计图进行而不做水力计算。应做好排水规划以使地面水迅速排除为宜，长度应取应做好排水规划以使地面水迅速排除为宜，长度应取短为宜；沟体应防止流水的冲刷作用；汇水面积应合理的短为宜；沟体应防止流水的冲刷作用；汇水面积应合理的区分和确定。区分和确定。1414 二二 地下排水地下排水在地下水危及路基稳定（包括整体稳定和局部稳定）或严在地下水危及路基稳定（包括整体稳定和局部稳定）或严重降低路基强度情况下，通常根据具体情况采取重降低路基强度情况下，通常根据具体情况采取拦截、旁拦截、旁引、排除含水层的地下水，以及采取隔离措施进行处理引、排除含水层的地下水，以及采取隔离措施进行处理；进行地下排水设计前，应进行野外工程地质和水文地质调进行地下排水设计前，应进行野外工程地质和水文地质调查、勘探和测试；查、勘探和测试；在排除地下水的同时，应采取措施防止地表水下渗而造成在排除地下水的同时，应采取措施防止地表水下渗而造成对地下水的补给，也不允许将地表水排放入地下水排水设对地下水的补给，也不允许将地表水排放入地下水排水设施内。施内。地下水可分为承压水和无压水、裂隙水和孔隙水等形式，地下水可分为承压水和无压水、裂隙水和孔隙水等形式，应根据不同的条件及要求选择相应的地下水排除设备。应根据不同的条件及要求选择相应的地下水排除设备。1 1 1 1 一般要求一般要求一般要求一般要求1515 明沟和槽沟明沟和槽沟 明沟和槽沟是兼排地表水和土体中的上层明沟和槽沟是兼排地表水和土体中的上层滞水或埋藏很浅的潜水的排水设备。滞水或埋藏很浅的潜水的排水设备。浆砌片石明沟浆砌片石明沟浆砌片石明沟浆砌片石明沟 木结构槽沟木结构槽沟木结构槽沟木结构槽沟1616 渗沟渗沟 用于降低地下水位、排除地下水的渗沟又称用于降低地下水位、排除地下水的渗沟又称平平平平式渗沟式渗沟式渗沟式渗沟，包括埋置深度，包括埋置深度2-6m2-6m的浅埋渗沟；按照有无的浅埋渗沟；按照有无渗水管可分为有管渗沟和无管渗沟；同时起支撑边渗水管可分为有管渗沟和无管渗沟；同时起支撑边坡作用的渗沟称为边坡渗沟。坡作用的渗沟称为边坡渗沟。浅埋渗沟可引出低洼湿地等处的地下水并浅埋渗沟可引出低洼湿地等处的地下水并使之沿最短的路径排出，进而降低相应的水位；使之沿最短的路径排出，进而降低相应的水位；截水渗沟应在渗流上游一侧沟壁进水、下截水渗沟应在渗流上游一侧沟壁进水、下游处沟壁应不透水并设置相应的防渗层；游处沟壁应不透水并设置相应的防渗层；1717 a a a a）渗水管）渗水管）渗水管）渗水管 b b b b）有管渗沟出口）有管渗沟出口）有管渗沟出口）有管渗沟出口 有管渗沟示意图（单位：有管渗沟示意图（单位：有管渗沟示意图（单位：有管渗沟示意图（单位：mmmmmmmm）有管渗沟有管渗沟 有管渗沟的渗水管是管壁带有渗水孔的陶管或混有管渗沟的渗水管是管壁带有渗水孔的陶管或混凝土管，如图（凝土管，如图（a a）所示，此图适用于流程较长，流）所示，此图适用于流程较长，流量较大的情况量较大的情况 1818 无管渗沟无管渗沟 利用碎石的孔隙作为排水通道。适用于地下水流量小、利用碎石的孔隙作为排水通道。适用于地下水流量小、流程短的情况。排水碎石亦可采用无砂混凝土代替。排水流程短的情况。排水碎石亦可采用无砂混凝土代替。排水碎石周围应设反滤层，对反滤层的要求与有管渗沟相同。碎石周围应设反滤层，对反滤层的要求与有管渗沟相同。采用无纺土工织物作为碎石体的维护并起渗滤作用是目前采用无纺土工织物作为碎石体的维护并起渗滤作用是目前许多工程中普遍采用的方法。许多工程中普遍采用的方法。1919 边坡渗沟边坡渗沟 边坡渗沟边坡渗沟边坡渗沟边坡渗沟用于疏干边坡和排除自边坡出露的上层用于疏干边坡和排除自边坡出露的上层滞水或泉水，并对边坡起支撑作用。常用的边坡滞水或泉水，并对边坡起支撑作用。常用的边坡支撑渗沟处理的土质路堑边坡坡度应不陡于支撑渗沟处理的土质路堑边坡坡度应不陡于1 1：1 1，因为受地下水活动影响，边坡土体的稳固性常，因为受地下水活动影响，边坡土体的稳固性常可受其危害。可受其危害。边坡渗沟主要有边坡渗沟主要有拱形拱形和和树枝形树枝形两类；应垂直嵌入两类；应垂直嵌入边坡；外围应设置反滤层。边坡；外围应设置反滤层。2020边坡渗沟正视图 拱形边坡渗沟拱形边坡渗沟 树枝形边坡渗沟树枝形边坡渗沟 2121边坡渗沟纵断面图 边坡渗沟纵断面图边坡渗沟纵断面图 2222 支撑渗沟支撑渗沟 用以支撑可能滑动用以支撑可能滑动用以支撑可能滑动用以支撑可能滑动的不稳定土体或山坡，的不稳定土体或山坡，的不稳定土体或山坡，的不稳定土体或山坡，并排除滑动带附近活并排除滑动带附近活并排除滑动带附近活并排除滑动带附近活动的地下水，疏干潮动的地下水，疏干潮动的地下水，疏干潮动的地下水，疏干潮湿土体，根据不稳定湿土体，根据不稳定湿土体，根据不稳定湿土体，根据不稳定土体范围成群设置的土体范围成群设置的土体范围成群设置的土体范围成群设置的支撑渗沟也可和抗滑支撑渗沟也可和抗滑支撑渗沟也可和抗滑支撑渗沟也可和抗滑挡土墙配合使用。挡土墙配合使用。挡土墙配合使用。挡土墙配合使用。支撑渗沟纵断面图支撑渗沟纵断面图 2323支撑渗沟 通常使其轴线与滑动方向基本平行，布置成通常使其轴线与滑动方向基本平行，布置成平行的条带状，支撑渗沟的间距及断面宽度，可平行的条带状，支撑渗沟的间距及断面宽度，可按照每条渗沟所担负的下滑力计算确定。断面采按照每条渗沟所担负的下滑力计算