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。
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。
(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
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
路基的
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
冻胀和
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。
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。