公路施工技术
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5.3 地下排水

路基地下水排水设施有暗沟(管)、渗沟、渗井等。其作用是将路基范围内的地下水位降低或拦截地下水并将其排除至路基范围以外。

5.3.1 暗沟(管)

(1)暗沟(管)作用。暗沟(管)主要作用是把路基工作区范围内和以下较浅的集中泉眼或渗沟所拦截、汇集的水流,排到路基范围之外去(图5.12)。高速公路、一级公路中央分隔带有雨水浸入时,通过雨水口将水流引入地下暗沟,然后排到路基范围之外。

图5.12 疏导路基泉水的暗沟构造图(单位:cm)

(2)暗沟(管)施工。

1)沟底必须埋入不透水层内,沟壁最低一排渗水孔应高出沟底至少200mm。

2)暗沟设在路基旁侧时,宜沿路线方向布置;设在低洼地带或天然沟谷处时,宜顺山坡的沟谷走向布置。沟底纵坡应大于0.5%,出水口处应加大纵坡,并高出地表排水沟常水位200mm以上。

3)寒冷地区的暗沟应按照设计要求做好防冻保温处理,出口处也应进行防冻保温处理,坡度宜大于5%。

4)暗沟采用混凝土或浆砌片石砌筑时,在沟壁与含水层接触面以上高度,应设置一排或多排向沟中倾斜的渗水孔,沟壁外侧应填筑粗粒透水性材料或土工合成材料形成反滤层。沿沟槽底每隔10~15m或在软硬岩层分界处应设置沉降缝和伸缩缝。

5)暗沟顶面必须设置混凝土盖板或石料盖板,板顶上填土厚度应大于500mm。

5.3.2 渗沟

(1)设置。为降低地下水位或拦截地下水,可在地面以下设置渗沟。渗沟有填石渗沟、管式渗沟和洞式渗沟三种形式,三种渗沟均应设置排水层、反滤层和封闭层。

(2)施工要求。

1)填石渗沟。填石渗沟一般用于流量不大、渗沟不长的路段,是目前公路上常用的一种渗沟,施工要求如下:

a.石料应洁净、坚硬、不易风化。砂宜采用中砂,含泥量应小于2%,严禁用粉砂、细砂。

b.渗水材料的顶面(指封闭层以下)不得低于原地下水位。当用于排除层间水时,渗沟底部应埋置在最下面的不透水层。在冰冻地区,渗沟埋置深度不得小于当地最小冻结深度。

c.填石渗沟纵坡不宜小于1%。出水口底面标高应高出渗沟外最高水位200mm。图5.13是用挖掘机在开挖填石渗沟的沟槽。

d.填石渗沟通常为矩形或梯形,在渗沟的底部和中间用较大碎石或卵石(粒径3~5cm)填筑,在碎石或卵石的两侧和上部,按一定比例分层(层厚约15cm)。填较细颗粒的粒料(中砂、粗砂、砾石),作成反滤层,顶部做封闭层,用双层反铺草皮或其他材料(如土工合成的防渗材料)铺成,并在其上夯填厚度不小于0.5m的黏土防水层。

图5.13 填石渗沟开挖沟槽

2)管式渗沟。

a.管式渗沟适用于地下水引水较长、流量较大的地区。当管式渗沟长度大于100m时,应在其末端设置疏通井,并设横向泄水管,分段排除地下水。

b.管式渗沟的泄水管可用陶瓷、混凝土、石棉、水泥或塑料等材料制成,管壁应设泄水孔,泄水孔应在管壁上交错布置,间距不宜大于200mm。渗沟顶标高应高于地下水位。管节宜用承插式柔性接头连接。

3)洞式渗沟。

a.洞式渗沟适用于地下水流量较大的地段,洞壁宜采用浆砌片石砌筑,洞顶应用盖板覆盖,盖板之间应留有空隙,使地下水流入洞内,洞式渗沟填料顶面宜高于地下水位。

b.洞式渗沟顶部必须设置封闭层,厚度应大于500mm。

4)反滤层。

a.在渗沟的迎水面设置粒料反滤层时,粒料反滤层应用颗粒大小均匀的碎、砾石,分层填筑。

b.土工布反滤层采用缝合法施工时,土工布的搭接宽度应大于100mm。铺设时应紧贴保护层,但不宜拉得过紧。土工布破损后应及时修补,修补面积应大于破坏面积的4~5倍。

c.坑壁土质为黏性土或粉细砂土,采用无砂混凝土板作反滤层时,在无砂混凝土板的外侧,应加设100~150mm厚的中粗砂或渗水土工织物反滤层。

5) 渗沟基底应埋入不透水层,沟壁的一侧应设反滤层汇集水流,另一侧用黏土夯实或浆砌片石拦截水流。如渗沟沟底不能埋入不透水层时,两侧沟壁均应设置反滤层。

图5.14 渗井布置示意图

6)渗沟顶部应设置封闭层,封闭层宜采用浆砌片石或干砌片石水泥砂浆勾缝,寒冷地区应设保温层,并加大出水口附近纵坡。保温层可采用炉渣、砂砾、碎石或草皮等。

7)渗沟宜从下游向上游开挖,开挖作业面应根据土质选用合理的支撑形式,并应随挖随支撑、及时回填,不可暴露太久。

5.3.3 渗井

(1)设置。当路基附近的地面水或浅层地下水无法排除,影响路基稳定时,可设置渗井,将地面水或地下水经渗井通过下透水层中的钻孔流入下层透水层中排除(图5.14)。

(2)施工要求。

1)填充料含泥量应小于5%,按单一粒径分层填筑,不得将粗细材料混杂填塞。下层透水层范围内宜填碎石或卵石,上层不透水范围内宜填砂或砾石。井壁与填充料之间应设反滤层。

2)渗井离路堤坡脚不应小于10m,渗井顶部四周用黏土填筑围护,井顶应加盖封闭,严防渗井淤塞。

3) 渗井开挖应根据土质选用合理的支撑形式,并应随挖随支撑、及时回填。