第09章路基防护及防排水

• 一般技术要求
– 冲刷防护工程应与上下游岸坡平顺连接、端部 嵌入岸壁足够深度，防止恶化上下游水文条件 – 冲刷防护工程顶面高程
• 设计水位加波浪侵袭高加壅水高加0.5m
– 防护工程基底
• 冲刷深度以下不小于1m或嵌入基岩内
路堤边坡与河岸岸坡冲刷防护工程
• 冲刷防护工程类型及适用条件
防护类型 植物防护 容许流速 1.2～1.8
• 混凝土护坡
– 最小尺寸不少于lm，最小厚度不小于6cm – 可设置必要构造钢筋 – 板下应设置砂砾垫层
土工合成材料冲刷防护类型及设计原则
• 流速：2～5m/s • 优点
– 质量轻、强度高、耐腐蚀、柔性强、施工方便
• 作用：冲刷防护
– 兼有反滤、排水或防渗，吸收水流冲击能
• 土工冲刷防护类型
– 土工格栅或土工网石笼 – 土工织物沉枕 – 土工模袋
网络精品课程
铁路路基工程 路基排水与路基防护
主讲：舒玉
Biblioteka Baidu
本章学习目标
• 熟悉铁路路基边坡防护及防排水工程基本技 术要求 • 熟悉铁路路基防排水结构设施分类 • 掌握不同类型防排水结构设计及施工技术 • 掌握铁路路基边坡防护工程设计及施工技术 • 重点掌握路基边坡绿色防护技术(略)
本章学习重点
• 边坡防护及防排水工程建设中相关主体单位 的技术管理职责 • 路基边坡坡面防护类型及其适用条件 • 冲刷防护类型及其适用条件 • 铁路路基边坡绿色防护设计及施工技术 • 铁路路基防排水结构设计及施工技术
– 轨道形式、电缆槽、接触网立柱及声屏障基础
• 无砟轨道路基面设置防排水层
– 线间排水
• 横向直排方式 • 集水井排水
路基地下防排水结构型式
• • • • • • • 明沟及槽沟 暗沟 边坡(支撑)渗沟 盲沟 盲沟检查井 排水斜孔 复合防排水板与复合土工膜
明沟及槽沟
• 排除上层滞水或埋藏很浅潜水，兼排地面水
截水沟
• 路堑边坡平台上，截排上部边坡水的明沟
车站排水构筑物
• 车站站场范围内正线间或正线与到发线间的 地表水及基床水排出车站外
– 纵向排水槽 – 站台边沟 – 站台边渗水管沟 – 横向排水槽（管） – 检查井
无砟轨道路基面防排水
• 排水结构
– 横坡排水 – 无砟轨道路基面排水系统
• 线间沟、集水井、横向排水管
• 两个重要环节
– 防排水结构布置
• 应进行系统协调设计 • 桥涵、隧道、车站、水土保持、农田水利等
– 过水断面设计
• 影响因素
– 汇水面积、表面形状、周边地形、地质情况、地下水状况 和气候等
• 水力计算
– 一般情况：规范规定的标准断面尺寸 – 集中水流或流量较大：应进行水力计算
路基地表防排水结构型式
本章参考资料
• 铁建设[2009]172号 铁路边坡防护及防排 水工程管理、设计、验收补充规定 • TB10001-2005 铁路路基设计规范 • TB10621-2009 高速铁路设计规范（试行） • 铁路路基边坡绿色防护技术暂行规定 • 铁路绿色通道设计暂行规定 • TB10118-2006 铁路路基土工合成材料应用 设计规范 • 客运专线铁路路基防排水施工技术手册
路基边坡防护及防排水工程基本技术要求
• • • • 方案比选 设计基础数据 应按结构物设计 设计使用年限
– 防护结构应为60年，排水结构应为60(30)年
• 路堤边坡不得全坡面混凝土或浆砌片石防护 • 绿色防护工程与路基主体同步设计 • 设计降雨重现期
设计图纸及内容
工程项目 图名 边坡防护正面图 边坡防护 横断面设计图 结构设计图 区间排水系统平面布置总图 站场排水系统平面布置总图 排水系统 横断面设计图 结构设计图
导流防护
• 丁坝
– 布置形式：垂直、下挑和上挑 – 布置
• • • • • 成群布置，单个丁坝造成新的冲刷 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 坝长不宜大于河床宽的1/4 坝间距宜为坝长1～2.5倍，水流较平顺时3～5倍
• 顺坝
改河
• 河道局部改移
– 路堤侵占河床较多或水流直冲威胁路基安全
• 软质岩路堑
– 喷混植生、锚杆框架梁内喷混或客土植生等
• 岩层破碎、节理发育硬质岩路堑高边坡
– 可在锚杆框架梁内打锚杆挂钢绳网防护
客运专线铁路边坡防护补充规定
• 较完整硬质岩路堑边坡
– 预裂、光面爆破并结合嵌补及锚杆框架梁
• 骨架护坡
– 带截水槽，骨架内种植草灌木等植物防护 – 骨架埋置深度应大于0.6m，间距不大于3m。
干砌片石护坡
浆砌片石护坡
2～3
4～8 3 4～5 5～8 5～8
混凝土护坡 抛石 石笼 大型砌块 浸水挡土墙
抛石防护、石笼护坡
• 反滤垫层可用无纺土工织物 • 缺乏石料地段,可用适宜形状混凝土块体
片石护坡、混凝土板及混凝土柔性块板
• 片石护坡
– 基础设置：最大冲刷深度影响 – 砌石护坡设计厚度，片石尺寸
坡面防护设计
• 一般技术要求
– 查明边坡工程地质、水文、气象，结合区域工 程经验，合理选择防护型式及设计参数 – 路堤及土质和风化软质岩路堑
• 工程防护与植被防护相结合
– 地下水发育地段：应增设排除地下水措施 – 膨胀土路堑边坡
• 缓边坡、宽平台、加固坡脚、加强坡面防护和排水
– 黄土路堑边坡
• 加固坡脚、加强坡面防护和排水
• 防水层
地表防排水设计
• • • • • • 排水结构布置 地面排水结构纵坡设计 地面排水结构横断面设计 桥涵布置 站场排水结构设计 客运专线路基面排水设计
地表排水结构布置
• 布置原则
– 排水系统完整、排水通畅，引排至路基以外
• 排水沟布置
– 单侧或双侧 – 桥梁、涵洞衔接
• 侧沟布置
– 路肩两侧设置 – 堑顶外单侧或双侧设置 – 深长路堑：布置桥涵
• 结构特点
– 本身不承受外力作用，要求坡面岩土整体牢固
坡面防护类型
• 影响因素
– 边坡的土质、岩性、水文地质条件、边坡坡率 与高度、环境保护、水土保持要求
• 坡面防护类型
– 植物防护 – 喷护、挂网喷护 – 砌石护坡（干砌、浆砌） – 浆砌片石或混凝土骨架护坡 – 浆砌片石护墙
砌石护坡
• 适用条件，坡度缓于1:1土质及岩质边坡 • 干砌片石护坡
– 隧道长度小于300m，水量较小、含泥量少时， 路堑侧沟水可经隧道排出
地面排水结构横断面设计
• 横断面尺寸计算
– 重现期：50年（ 1/50洪水频率） – 沟顶保护高度：0.2m
• 侧沟
– 底宽0.4m、深度0.6m，干旱少雨0.4m
• 天沟、排水沟
– 底宽0.4m、深度0.6m。干旱少雨地区0.4m – 沟壁边坡坡率1:1～1:1.5
– 河流特性、水流性质、河道地貌、地质
• 坡面防护
– 直接加固河岸或路堤坡面抵抗水流冲刷和掏蚀
• 冲刷防护间接措施
– 导流：沿河布置丁坝改变水流流向以减轻冲刷
• 河床较宽，冲刷淤积大致平衡，水流性质易改变
– 改河：局部改移河道措施
• 狭谷、泥石流、非稳定性河段，不应轻易改移河道
路堤边坡与河岸岸坡冲刷防护工程
相关主体单位管理规定
• • • • 建设单位 设计单位 施工单位 监理单位
路基防排水工程主要分类
• 地表水
– 大气降水、低洼积水和侧流向路基地表水 – 影响
• 冲刷：整体稳定性 • 渗透：强度降低
• 地下水
– 上层滞水、潜水、层间水 – 影响
• 强度降低、冻涨、翻浆、滑坍、基底滑动
防排水工程设计一般要求
– 不陡于1:1.25的土质(包括土夹石)边坡 – 应设基础，堑坡干砌基础应砌至侧沟底
• 浆砌片石护坡
– 厚度：0.3～0.4m，可作为边坡补强措施 – 高边坡可分级设置平台，平台宽不小于1.0m – 每级高不宜大于20m，应设伸缩缝及泄水孔
浆砌片石（混凝土）骨架护坡
• 适用条件
– 土质和全风化的岩石边坡 – 坡率不陡于1:1
• 地下水发育及膨胀土路堑边坡
– 结合边坡防护，采用边坡支撑渗沟加固 – 深层排水孔加强地下水排泄
本章小结
习题
• • • • • • • • 排水沟 侧沟 急流槽 天沟 截水沟 车站排水构筑物 无砟轨道路基面排水 无砟轨道路基面防水层
排水沟
• 路堤坡脚外，排除地面水、山坡水明沟
侧沟
• 路堑路肩外侧，排除路基面及堑坡水明沟
急流槽
• 山坡或路堑边坡上，纵坡≥30%排水沟槽
天沟
• 设于堑顶外，排除地面水、山坡水明沟
• 纵坡不宜小于5‰，困难条件2‰ • 横断面尺寸：一般受施工控制
反滤层设计
• 渗水暗沟
– 卵石、碎石、砾石、粗砂或片石、土工织物
• 仰斜式排水孔(渗水管)
– 带孔PVC、PP/PE塑料管、钢管、软式透水管 – 无砂钢筋混凝土管或混凝土管
检查（维修）井设置
• 检查井设置
– 间距
• 渗水暗沟：30～50m • 渗水隧洞：120m
– 边坡溜坍
• 黏性土
– 边坡坍塌
• 多发于路堑
– 风化剥落 – 坡面冲刷
坡面防护
• 坡面防护类型 • 坡面防护设计
坡面防护
• 概述
– 保护环境、防止水土流失的工程措施
• 作用
– 保护路基边坡面（而免受雨水冲刷） – 减小温度及湿度变化影响 – 防止或延缓软弱岩土表面风化、剥落 – 保护路基边坡整体稳定性
暗沟
• 设置在地面以下用于引排集中水流的沟渠
边坡(支撑)渗沟、盲沟
• 渗沟：降低、截引地下水的渗水暗沟
– 边坡(支撑)渗沟 – 盲沟
盲沟检查井
• 盲沟检查清理
排水斜孔
• 土质、全风化路堑边坡，土层含潜流水
– 透水管，管内中空或充填中粗砂
复合防排水板与复合土工膜
• 复合防排水板
– 三维复合排水网、排水网格，新型排水土工材料 – 滤水、排水、隔水
地表排水结构布置
• 路堑边坡平台截水沟布置
– 年降水量大于400mm地区高边坡(大于15m)
• 天沟布置
– 单侧或双侧 – 堑顶无弃土堆，天沟内边缘至堑顶不宜小于5m – 天沟内采取加固防渗措施，距离不应小于2m
• 消能、沉淀设施设置
– 避免集中水流冲蚀地表
地面排水结构纵坡设计
• 纵向排水坡度不应小于2‰ • 单面排水坡段长度不宜大于400m
站场排水结构设计
• 协调一致，形成完整排水系统
– 结合自然水系、城镇排水规划、场坪排水、站 内建筑排水等进行系统的规划和设计
• • • •
纵向排水槽的排水坡度不应小于2‰ 单面排水坡长度不宜大于200m 不应与接触网柱、雨棚柱基础等交叉 无砟道岔岔区，应采取措施避免积水
客运专线路基面排水设计
• 影响因素
• 复合土工膜
– 上下为无纺透水型土工布，中间为隔水土工膜
地下防排水结构选择
• 排除地下水
– 地下水发育：路堤基底、路堑基床换填层底部
• 地下水埋藏浅或无固定含水层
– 明沟、排水槽、渗水暗沟、边坡(支撑)渗沟等
• 地下水埋藏较深或为固定含水层
– 渗水隧洞、渗井、渗管或仰斜式钻孔等
渗水暗沟和渗水隧洞
• 骨架
– 带排水槽的拱型骨架、人字型、方格型 – 骨架内铺草皮、液压喷播植草或干砌片石等
浆砌片石护墙
• 护墙
– 防止路堑边坡坡面风化、剥落、溜坍、冲蚀但 不承受土压力的防护结构
• 适用条件
– 各类土质边坡和易风化剥落且破碎的岩质边坡 – 坡率不陡于1:0.5 – 较严重边坡坡面变形，作为边坡加固措施 – 较陡堑坡防护仅限应用于稳定的堑坡，且边坡 坡度不陡于1:0.3
– 平面转折、纵坡变坡点等
• 检查井构造
– 兼起渗井作用的井壁应设置反滤层 – 检查井内应设检查梯，井口应设井盖及护栏等
路基防护
• 坡面防护：侧重于路堑边坡 • 冲刷防护：侧重于路堤边坡 • 客运专线铁路边坡防护补充规定
路基边坡病害
• 影响因素
– 工程地质、水文、自然风化、雨水冲刷、人为
• 病害类型
坡面防护结构构造要求
• 坡脚处设高1～2m浆砌片石护坡或护墙 • 全部防护或局部防护措施
– 软硬岩层相间的路堑边坡
• • • •
护坡平台设置 泄水孔和伸缩缝设置 挡土墙设置 其他构造要求
冲刷防护
• • • • 路基冲刷防护措施 路堤边坡与河岸岸坡冲刷防护工程 导流防护 改河
路基冲刷防护措施
• 影响因素
• 天然河道
– 自然客观发展规律 – 掌握河流的性质及其演变规律
• 慎重
– 技术上的可行性和设计的可靠性
客运专线铁路边坡防护补充规定
• 路堤：抗冲刷能力强的防护措施
– 两侧边坡内分层铺设土工格栅等土工合成材料 – 提高边坡部分压实密度，避免边坡浅层坍滑
• 土质路堑边坡
– 植物防护措施，较高采取骨架或锚杆框架梁