兰新二线新疆段路基综合防排水技术

分类：建筑工程论文发表 时间：2012-10-23 10:44 关注：(1)

　　摘 要：路基排水设计在铁路中不属于主体系统设计，但是，排水设计是否科学合理却关系到路基稳定与否，尤其在客运专线的设计中显得尤为重要。本文结合新建兰新二线客运专线防排水设计，简要的论述了客运专线防排水设计中的重点问题。

　　关键词：路堤排水;路堑排水;特殊地段排水;

　　Abstract: Drainage design in railway subgrade does not belong to subject system design, but, drainage design is scientific and reasonable to roadbed stability but relationship or not, especially in the design of the passenger special line is particularly important. Combining with the new lanzhou-xinjiang second line special passenger line waterproof and drainage design, the paper briefly discusses the special passenger line waterproof and key problems in drainage design.

　　Key Words: embankment drainage; cutting drainage; special area drainage

　　中图分类号： U416 文献标识码：A 文章编号：

　　兰州至乌鲁木齐第二双线新疆段东起甘肃省与新疆维吾尔自治区省界红柳河，经哈密市、鄯善县、吐鲁番市，西至新疆维吾尔自治区首府乌鲁木齐市，是国家中长期铁路网规划(2008年调整)完善路网布局和西部开发新建的重要通道。沿线地貌单元自东向西分为天山东脉北山南麓丘陵区，哈密、吐鲁番盆地北缘山前冲、洪积平原区，东天山博格多山南坡低中山区和准噶尔盆地南缘山前冲、洪积平原区等四大地貌单元。

　　线路所经过地区属中温带干旱大陆性气候区，以气候干燥，降雨量小，冰冻期长，昼夜温差变化较大，春、秋多风，夏季短促而炎热，冬季漫长且严寒为其主要特点。年平均降水量16.2mm~271.4mm，年最大降水量48.4mm~419.2mm，年最小降水量2.9mm~131.3mm;年平均蒸发量2164.2mm~4803.6mm，年最大蒸发量3056.0mm~7914mm。

　　路基作为土工构筑物，一旦有积水，稳定性就会存在隐患，尤其是在客运专线高速行车的条件下，如果防排水设计做的不够合理，无法将水排出路基之外，路基出现病变后果就不堪设想。而一般路基防排水设计遵循“设施与桥涵、隧道、车站等排水设施衔接配合，与水土保持及农田水利设施的综合利用相结合，最终形成完善的排水系统“的原则。

　　针对本条线路的地形地质，地下水分布及降雨量等特点。确定了如下设计原则：

　　一、路堤坡面排水

　　路堤坡面排水遵循分散汇集，集中排泄的原则。

　　1. 路堤边坡防排水

　　① 边坡高度H<3m时，边坡采用混凝土空心砖防护;边坡基床表层底面处设混凝土挡水板，每隔15m左右沿坡面设一道排水槽，将水排入路堤排水沟或路基以外。

　　② 边坡高度H≧3m时，边坡采用骨架护坡防护，骨架内铺设混凝土空心砖防护。有植物防护条件地段空心砖内种植灌木或穴植容器苗。

　　降雨量较大及泥岩地段设置带排水槽骨架护坡，汇集边坡坡面排水，将水排入路堤排水沟或路基以外。

　　2. 路堑边坡防排水

　　路堑边坡根据地层岩性、风化程度、边坡高度等采用混凝土空心砖、骨架护坡、十字型锚杆骨架护坡、锚杆框架梁等防护形式。硬质岩石路堑地段采用光面爆破开挖。

　　降雨量较大及泥岩地段设置带排水槽骨架护坡，汇集边坡坡面排水，将水排入路堤排水沟或路基之外。

　　二、路堤地面排水设计

　　1. 对路基有危害的地表水，采取措施拦截引排至路堤范围以外。

　　2. 地面横坡明显地段，排水沟可在上方侧设置，若地面横坡不明显，在路基两侧设置，将水拦截于路基之外。

　　3. 地面排水设施纵坡不应小于2‰。排水纵坡大于300‰时，设置急流槽。

　　4. 排水沟横断面应按照1/50洪水频率流量计算确定，一般采用0.4×0.6m的梯形尺寸，土质路段、易风化的软质岩地段或有集中水流流经地段水沟用浆砌片石或混凝土块板加固;受地形、地物或建筑限界控制不能设置梯形水沟时，采用浆砌片石矩形水沟，必要时加设钢筋混凝土盖板。

　　梯形断面沟渠的水力计算公式计算梯形排水边沟的排水能力：

　　Q=ωC

 

　　式中：Q——流量;

　　ω——边沟断面面积;C——流速(谢才)系数;R——水力半径;

　　i——边沟沟底纵坡。

　　5. 排水沟内侧离路堤坡脚的距离不应小于2.0m。

　　6. 对于湿陷性黄土、盐渍土、膨胀岩土地段的水沟采取防渗措施，即

　　于水沟铺设0.15m厚砂垫层，垫层内铺设一层复合土工膜。

　　7. 线路途经地段为农田地段，地形平坦，路基排水困难时，可于路堤外一侧或两侧设置护道，护道高度采用1.5m，宽度2.0m，护道坡面采用浆砌片石护坡防护。

　　8. 路基与桥台衔接处的排水沟应与天然沟槽衔接，避免冲刷桥台锥坡。

　　三、 路堑地面排水设计

　　1. 对路基有危害的地表水，采取措施拦截引排至路基范围以外。

　　2. 地面横坡明显地段，天沟可在上方侧设置，若地面横坡不明显，在路基两侧设置。

　　3. 地面排水设施纵坡不应小于2‰。排水纵坡大于300‰时，设置急流槽。

　　4. 天沟横断面应按照1/50洪水频率流量计算确定，一般采用0.4×0.6m的梯形尺寸，土质路段、易风化的软质岩地段或有集中水流流经地段水沟用浆砌片石或混凝土块板加固;受地形、地物或建筑限界控制不能设置梯形水沟时，采用浆砌片石矩形水沟，必要时加设钢筋混凝土盖板。

　　5. 降雨量大、泥岩地段边坡平台设置截水沟，截水沟的尺寸采用底宽0.4m、深度0.2~0.4m。

　　6. 位于反坡排水地段或小于2‰坡道的路堑侧沟、天沟，其分水点深度可减少至0.2m。

　　7. 天沟内侧离路堑顶不小于5.0m。当沟内采用加固防渗措施时，距离不小于2.0m。

　　8. 对于湿陷性黄土、盐渍土、膨胀岩土地段的水沟采取防渗措施，即于水沟铺设0.15m厚砂垫层，垫层内铺设一层复合土工膜。

　　9. 天沟不应向路堑侧沟排水。当受地形限制需排入侧沟时，必须设置急流槽，并根据天沟流量调整下游侧沟的截面尺寸。在急流槽的进出口进行加固，出口处设置消能设施及防止水流冲刷道床的挡水墙。

　　10. 路基与桥台衔接处的排水沟应与天然沟槽衔接，避免冲刷桥台锥坡。

　　四、 地下水排水设计

　　1. 对路基有危害的地下水，根据地下水类型、含水层埋藏深度、地层的渗透性等条件，采取适宜的排除地下水措施。

　　2. 当地下水位较高或无固定含水层时，采用明沟、排水槽、渗水暗沟、边坡渗沟、支撑渗沟等措施。

　　3. 当地下水位较低或为固定含水层时，采用渗水隧洞、渗井、渗管或仰斜式钻孔等措施。

　　五、冲刷防护工程

　　河岸岸坡或路堤边坡受水流冲刷而影响路基稳定地段，应设置冲刷防护工程。

　　防护高度H=W+h1+h2+0.5m。

　　W—百年洪水位

　　h1—斜水流局部冲高

　　h2—壅水高

　　防护类型根据岸坡或堤坡所处水流断面位置、河谷形态、河段类型和岸坡流速综合确定。

　　a. 当流速V<2.0m/s时，受非主流冲刷或仅受洪水浸泡地段设铺草皮或种植灌木护坡，坡脚设护道。

　　b. 当流速2.0m/s≤V<3.0m/s时，受非主流冲刷或仅受洪水浸泡地段设墁石基础干砌片石防护。

　　c. 当流速3.0m/s≤V≤8.0m/s时，采用浆砌片石护坡，厚度0.35~0.5m。基础根据冲刷深度、水文地质、施工条件等分别采用脚墙、沉井、桩基等类型。脚墙基础H>5.0m时，应采用片石混凝土浇筑。

　　d. 基础应置于冲刷深度线以下不小于1.0m，或基岩内不小于0.5m，设计洪水位以下边坡应较常规放缓一级。

　　六. 特殊地段防排水设计

　　1. 线路途经地段为农田区，地形平坦，路基排水困难，于路堤外两侧设置护道，护道高度采用1.5m，宽度2.0m，护道坡脚设埋深1m的片石混凝土脚墙基础，坡面采用浆砌片石护坡防护。

　　2. 设置封闭式导流堤的段落，原则上不设排水设施。封闭导流堤内为路堑地段时，尽量通过引水沟将侧沟水引入附近涵洞或沟槽;引水困难时可通过增设蒸发池汇集水。

　　3. 桥头及涵洞处排水沟设置情况，路基与桥台或涵洞衔接处的排水沟通过引水沟将水排入天然沟槽或下游侧，避免冲刷桥台锥坡。

　　路基排水设计中的重点问题

　　1. 百里风区风蚀地貌发育，沟梁相间，是该线路排水的重点也是难点。设计时需要进行详细的现场核查，通过增设导流设施、过水渡槽、改沟引水、急流槽等设施，彻底解决水害隐患，确保线路安全。低山丘陵挖方地段，有条件的地段采用挡水捻结合天沟的排水方案;设置天沟引水困难时，结合地形条件，采用改沟引水的排水方案;对于局域流量较小地段，设置急流槽引入侧沟排水。对于排水沟、天沟长度大于400m的地段，可增设横向排水设施，条件困难时，加大水沟尺寸。

　　2. 对于线路途经地段为农田区，地形平坦，路基排水困难，于路堤外两侧设置护道，护道高度采用1.5m，宽度2.0m，护道坡脚设埋深1m的片石混凝土脚墙基础，坡面采用浆砌片石护坡防护。

　　3. 个别位于沟心地段，中心填土高度较高，排水沟水聚集于坡脚无法排出的地方，需设置涵洞将该侧水排出。

　　4. 隧道进口段路基侧沟水排向隧道，且路堑堑顶天沟也无法排水。天沟需沿路堑坡面设置急流槽将水排入侧沟。同时在合理地段增设涵洞，并将该段集水反坡排入涵洞。

　　七、结语

　　路基防排水设计对路基稳定性起着重要作用，尤其是降水量比较集中的时段。合理的防排水设计既要和路基本身构成一个完善的系统，又要和沿线路的地形相结合，真正起到在路基有积水时能够快速顺畅的将水排走。这就要求设计人员能够全面准确的把握沿线地形地貌，合理选择排水措施

　　参考文献

　　1. TB 10621-2009 J 971-2009高速铁路设计规范 北京：中国铁道出版社，2010

　　2. TB 10001-2005 J 447-2005 铁路路基设计规范 北京：中国铁道出版社，2005

　　3. 交通部第二公路勘察设计院 公路设计手册路基 北京： 人民交通出版社