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1第九章岩土工程排水和防护工程2第一节路基排水•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；•积水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：3•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；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候条件下满足功能要求。目的：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，确保路基填料具有足够的强度和稳定性。4一路基地面排水通过修建和维护地面排水系统，可将地面水迅速的排出路基范围，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。51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，确定合理的排水方向和合理的排水设施位置。•要确定桥涵、隧道、车站、农田水利排水建筑物的配合和连接方式，避免各行其是、相互脱节的现象。•根据当地的气象资料，确定降水的基本数据并作为设计的基本依据。62地面排水设备类型•地面排水设备有排水沟、侧沟、天沟、吊沟（急流槽、跌水）及缓流井等；•地面排水设备的纵坡不应小于2‰；•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；•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流水的用途。7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迎水面一侧。⑴排水沟8•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，可按下图形式处置：沟渠连接示意图1-排水沟；2-其他沟渠；3-路中线；4-桥涵9⑵侧沟•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）。10⑶天沟•天沟设于路堑堑顶，用以排除山坡迎水方向流向路堑的地面水。路堑顶部无弃土堆时，天沟内边缘至堑顶距离不宜小于5m；当沟内进行加固防渗时不应小于2m。11⑷吊沟、跌水与急流槽12⑸缓流井•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。13•排水沟、侧沟、天沟、边坡平台截水沟等各类排水沟的出口，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。•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；汇水面积应合理的区分和确定。14二地下排水•在地下水危及路基稳定（包括整体稳定和局部稳定）或严重降低路基强度情况下，通常根据具体情况采取拦截、旁引、排除含水层的地下水，以及采取隔离措施进行处理；•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；•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，应根据不同的条件及要求选择相应的地下水排除设备。1一般要求15⑴明沟和槽沟•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。浆砌片石明沟木结构槽沟16⑵渗沟•用于降低地下水位、排除地下水的渗沟又称平式渗沟，包括埋置深度2-6m的浅埋渗沟；按照有无渗水管可分为有管渗沟和无管渗沟；同时起支撑边坡作用的渗沟称为边坡渗沟。•①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；•②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；17a）渗水管b）有管渗沟出口有管渗沟示意图（单位：mm）③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凝土管，如图（a）所示，此图适用于流程较长，流量较大的情况18④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、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。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。19⑤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1：1，因为受地下水活动影响，边坡土体的稳固性常可受其危害。•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。20边坡渗沟正视图拱形边坡渗沟树枝形边坡渗沟21边坡渗沟纵断面图边坡渗沟纵断面图22⑥支撑渗沟•用以支撑可能滑动的不稳定土体或山坡，并排除滑动带附近活动的地下水，疏干潮湿土体，根据不稳定土体范围成群设置的支撑渗沟也可和抗滑挡土墙配合使用。支撑渗沟纵断面图23支撑渗沟•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，可按照每条渗沟所担负的下滑力计算确定。断面采用矩形，宽度为2～3m，间距为8～15m或更大些。•支撑渗沟的埋置深度根据疏干地下水的深度确定。若用于整治可能的坍塌，渗沟底应置于土体（或山体）滑动面以下稳定土层或岩层内至少0.5m。在须考虑冻结要求时，沟底应置于冻结深度以下至少0.4m。24⑦渗水隧洞•处理滑坡及其他路基病害中的地下水时，当地下水埋藏较深，如10～20m以上时，深埋渗沟的开挖工程太大，施工困难，常以坑道形式排水，称为渗水隧洞。•渗水隧洞可与立式渗井配合使用。单独使用时，只能排除隧洞能集引的含水土层中的水，而不能贯穿整个或多个含水地层。25曲墙式渗水隧洞断面图150号混凝土拱砖大样图26排水平孔•为排除路基土体或滑坡体中的地下水，可使用仰斜度为10°～15°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27⑧排水平孔•根据需要可布置一层或多层，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。多孔平层282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0.2～0.3m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，应用沥青麻筋嵌塞缝隙。29第二节岩石边坡防护坡面防护措施：用于防护开挖边坡坡面的岩石风化剥落、碎落及少量落石等现象。如砂浆抹面、喷浆、片石护墙、锚杆喷浆等。拦截措施：落石平台、落石槽、挡石墙、栅栏、金属网等，用以滞留、拦截自然山坡上的落石或小型崩塌。支顶加固：对边坡上可能形成落石、崩塌、滑坡的危岩体，采取相应的加固措施。如勾缝、嵌补、灌浆、锚杆等。拦挡遮挡工程：对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，需修建抗滑挡墙、锚固桩、棚洞、明洞等工程。30第二节岩石边坡防护31第二节岩石边坡防护32第二节岩石边坡防护33第二节岩石边坡防护34第三节土质防护工程35•路基改变了原地层的天然平衡状态，且不断经受各种错综复杂的自然因素作用（降水、温湿度变化、水流冲蚀），可能会产生各种形态的破坏，因而需进行防护。•防护均以路基的坡脚和坡面为对象，因而边坡防护包括路基的坡面防护和坡脚的冲刷防护。36第一部分路基坡面防护•水是路基坡面破坏的主要因素，在降水的累积冲击作用下坡面出现相应的损坏现象；温湿度的相互交替变化也易导致坡面损坏的发展。•通过采取坡面防护措施可避免降水的冲刷作用，防止和延缓岩土表面的风化剥落过程；同时也具有部分排水的功能。•坡面防护应根据路基边坡的土质、岩性、水文地质条件和坡度、高度、原材料供应、施工技术经验等来选用适用的工程措施。37降雨诱发裸露边坡侵蚀降雨诱发路基边坡滑塌38一植物防护•植物防护是指人工培植边坡植被覆盖表土以防止雨水冲刷，植被的根系也可加固边坡的表层土体，调节土壤湿度以防止表土干裂及剥落的措施，包括植草、铺草皮和种树等，主要适用于较缓的土质或严重风化的岩质边坡；可以同时起到改善环境的作用。391植草•植草是一种施工简单、造价经济的有效坡面防护方法，适用于草类生长的土质路堤和路堑边坡，一般要求边坡坡度缓于1：1.25时，容许地表水流速0.4～0.6m/s，单级坡高在6.0m以内。种草时将草籽加土拌和，均匀播种在表土适当翻松的坡面上，必要时坡面加铺5~10cm的种植土层，以有利种草成活和生长。40无锚固植草防护边坡示意图有锚固植草防护边坡示意图41植草防护边坡效果实拍客土喷播作业422铺草皮•其作用与植草相同，效果更好，且可用于较高较陡的土坡上，亦可铺在严重风化的岩层和成岩作用差的软岩层边坡上；•雨量较集中的地区，植草的成活率低，但当附近草皮来源容易，铺草皮更适宜且成活速度快；•铺草皮常用的有白茅草、假俭草、绊根草等。43草皮护坡施工示意图44种植草皮45铺草皮的方法包括平铺草皮、平铺叠置草皮、方格式草皮等。平铺草皮平铺叠置草皮46方格式草皮卵（片）石方格草473植树•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。48紫穗槐护坡49二坡面补强及加固•对于不宜采用植物防护的岩质边坡，如页岩等易风化岩边坡可采用抹面、喷浆、勾缝、灌浆等方法防护，同时防止坡面水冲蚀和风化剥落。50喷锚护坡效果图51喷锚护坡施工522混凝土薄板•对于不易用植物防护的土质边坡，可直接用厚0.8～1.0cm之混凝土薄板防护，重量轻，节约材料，也可工厂化预制。533土工布•对于土质贫瘠，保肥、保水性差的土质边坡：不适于生长植物或虽可生长植物，常因冻害引起坡面剥落的边坡，则可采用土工布覆盖。路堑坡面覆盖的防护路堤坡面覆盖防护54土工格室护坡三维土工网55三砌石护坡•对缓于1:1的各种土质、土夹石及岩质边坡，坡面受地表水流冲蚀产生冲沟、泥流、小型表层溜坍，均可采用砌石护坡防护。561干砌片石护坡适用于坡度小于1：1.25的土质边坡、或有少量地下水渗出的情况，厚度为0.3m，应从侧沟地处起设置基础。干砌护坡干砌基础干砌护坡浆砌基础干砌片石护坡（单位:cm）572浆砌片石护坡适用于坡度不陡于1：1的各类岩质和土质边坡，厚度在0.3~0.4m，可作为边坡的补强措施，高边坡则应设置多级平台。肋式浆砌片石护坡展示图柱肋漿砌片石护坡（单位:cm）583浆砌片石骨架护坡（混凝土骨架护坡）可节约建材，骨架内可种植植被，具有景观效果。拱形漿砌片石骨架护坡（单位:cm）59拱形片石骨架护坡（单位:cm）604浆砌片石护墙适用于各类土质和易风化剥落且破碎的岩质边坡，用以防治较严重的边坡坡面变形，可做边坡加固措施。实体护墙孔窗式护墙615.钢筋混凝土框架护坡626364656667686970三路基坡面防护注意事项•采用植被或喷护、挂网喷护等路堑坡面防护和在年降水量大于400mm地区较高的土质路堑边坡地段，宜在坡脚处设置高1~2m的浆砌片石；•软硬岩层相间的路堑边坡应根据岩层情况采用局部或全部防护措施；•级间平台设置：当浆砌片石护墙高度大于12m、护坡大于18m时则应在中间适当位置设置级间平台且平台宽度不小于1.0m