路基地下排水

更新时间:2022-05-06 14:51

路基地下排水是指排除路基范围内的地下水或降低地下水位路基地下排水设施主要指路基的明沟暗沟盲沟渗沟和仰斜式钻孔排水等构筑物。

设计要点

1.地下排水设计的要点

(1)在地下水危及路基稳定(包括整体稳定和局部稳定)或者严重影响路基强度的情况下,应根据具体情况采取拦截、旁引、排除含水层的地下水,降低地下水位或疏干坡体内地下水等措施。

(2)进行地下水排水设计前,应进行野外工程地质和水文地质调查、勘探和测试,摸清地下水的类型和补给来源、地下水的活动规律以及有关水文地质参数。

(3)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人地下排水设施内。

(4)地下排水沟管应尽可能采用较大的纵坡,在出水口端应加大纵坡坡度.其最小纵坡坡度一般不宜小于0.50% ;条件困难时,主沟的最小纵坡不得小于0.25% ,支沟的最小坡度不得小于0.20% 。

(5)地下排水沟管的出水口间距不宜大于300m,并应妥善处理出水口的排水通道,防止出现漫流或冲刷山坡坡面。可以允许将地下水排放到路界地表排水系统中,但出水口处的地下水必须处于无压状态。

(6)地下排水沟管的上游端头应设置45°倾角与地面清扫、疏通井管;在中间段的管道交汇处、转向处、管径或坡度变换处,应设置竖直的检查井管,其最大间距不得超过150 m。

2.水文地质资料的调查与资料收集

地下排水设各设计前应收集既有的工程和水文地质等有关资料,并通过野外调查及坑探和钻探测试,收集以下资料。

(1)地下水的类型和补给来源;含水层和不透水层的性质、层数和厚度。

(2)泉水出露的位置、类型、流量和动态变化。

(3)地下水的流向、流速和水力坡度

(4)地下水的埋置深度、水位变化规律和变化幅度。

(5)当地地下水的利用和已有的地下排水实施的使用情况。

主要设备

1.暗沟

相对于地面排水的明沟而言,暗沟又称盲沟,具有隐蔽工程的含义。从盲沟的构造特点出发,由于沟内分层填以大小不同的颗粒材料,利用渗水材料透水性将地下水汇集于沟内,并沿沟排泄至指定地点,此种构造相对于管道流水而言,习惯上称之为盲沟,在水力特性上属于紊流

一侧边沟下面所设的盲沟,用以拦截流向路基层间水,防止路基边坡滑坍和毛细水上升危及路基的强度和稳定性。

路基两侧边沟下面均设盲沟,用以降低地下水位,防止毛细水上升至路基工作区范围内,形成水分积聚而造成冻胀翻浆,或土基过湿而降低强度等。

设在路基挖方与填方交界处的横向盲沟,用以拦截和排除路重下面层间水或小股泉水,保持路堤填土不受水害。以上所述的盲沟,沟槽内全部填满颗粒材料,可以理解为简易盲沟,其构造比较简单,横断面成矩形,亦可做成上宽下窄的梯形,沟壁倾斜度约1:0.2,底宽b与深度h大致为1:3,深约1.0~1.5 m,底宽约0.3~0.5 m。盲沟的底部中间填以粒径较大(3~5 cm)的碎石,其空隙较大,水可在空隙中流动。粗粒碎石两侧和上部,按一定比例分层(层厚约10cm)填以较细粒径的粒料,逐层粒径比例大致按6倍递减。盲沟顶部和底面,一般设有厚30 cm以上的不透水层,或顶部设有双层反铺草皮。

简易盲沟的排水能力较小,不宜过长,沟底具有1%~2% 的纵坡,出水1:3底面高程应高出沟外最高水位20cm,以防水流倒渗。

寒冷地区的暗沟,应做防冻保温处理或将暗沟设在冻结深度以下。

2.渗沟

采用渗透方式将地下水汇集于沟内,并通过沟底通道将水排至指定地点,此种地下排水设备统称为渗沟,它的作用是降低地下水位或拦截地下水,其水力特性是紊流,但在构造上与上述简易盲沟有所不同。渗沟有三种结构形式。

盲沟式渗沟与上述简易盲沟相似,但构造更为完善,当地下水流量较大,要求埋置更深时,可在沟底设洞或管,前者称为渗洞,后者称为渗水隧洞。渗沟的位置与作用,视地下排水的需要而定,简易盲沟相仿,但沟的尺寸更大,埋置更深,而且要进行水力计算确定尺寸。公路路基中,浅埋的渗沟约在2~3m以内,深埋时可达6 m以上。

渗沟底部设洞或管,底部结构相当于顶部可以渗水的涵洞。洞式渗沟结构图例之一,其洞宽b约20 cm,高约20~30 cm;盖板用条石或混凝土预制板;板长约为2b,板厚P≥15 cm,并预留渗水孔,以便渗人沟内的水汇集于洞内排出。洞身要求埋人不透水层内,如果地基软弱还应铺设砂石基础;洞身埋在透水层中时,必要时在两侧和底部加设隔水层,以达到排水的目的。洞底设置不小于0.5% 的纵坡,使集水通畅排出。

当排除地下水的流量更大,或排水距离较长,可考虑采用管式渗沟。渗沟底部埋设的管道,一般为陶土或混凝土的预制管,管壁上半部留有渗水孔,渗水孔交错排列,设于边沟下的管或渗沟。管的内径D由水力计算而定,一般约0.4~0.6m,管底设基座。对于冰冻地区,为防止冻结阻塞,除管道埋在冰冻线以下外,必要时采取保温措施,管径亦宜较大一些。

3.渗井

渗井属于立式地下排水设备,当地下存在多层含水层,其中影响路基的上部含水层较薄,排水量不大,且平式渗沟难以布置;采用立式(竖向)排水,设置渗井,穿过不透水层,将路基范围内的上层地下水,引入更深的含水层中去,以降低上层的地下水位或全部予以排除。

渗井的平面布置,以及孔径与渗水量,按水力计算而定,一般为直径1.0~1.5 m的圆柱形。亦可是边长为1.0~1.5m的方形。井深视地层构造情况而定,井内由中心向四周按层次,分别填人由粗而细的砂石材料,粗料渗水,细料反滤。填充料要求筛分冲洗,施工时需用铁皮套筒分隔填入不同粒径的材料,要求层次分明,不得粗细材料混杂,以保证渗井达到预期排水效果。

鉴于渗井施工不易,单位渗水面积的造价高于渗沟,一般尽量少用。有时,因土基含水率较大,严重影响路基、路面的强度,其他地下排水设备不易布置,其他技术措施如隔离层的造价较高,此时渗井可作为方式之一,设计时应进行分析比较,有条件地选用。

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