淺論鐵路路基排水問題

1、淺論鐵路路基排水問題張雪東1馮瑋2 中交鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司北京100088摘要：隨著我國鐵路建設(shè)事業(yè)的大規(guī)模開展，鐵路進(jìn)入高速化發(fā)展階段，這對于鐵路路基設(shè) 計(jì)及施工質(zhì)量都提出了更高的要求。路基排水問題是路基設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，是影響鐵路路基 安全和穩(wěn)定的重要因素。對于影響路基范圍內(nèi)地面水和地下水，必須通過設(shè)計(jì)科學(xué)、合理的 排水措施予以疏導(dǎo)，從而確保鐵路路基的安全和穩(wěn)定，保證鐵路客貨運(yùn)列車的正常運(yùn)營。本 文首先概述了鐵路路基排水的設(shè)計(jì)原則，進(jìn)而詳細(xì)論述了鐵路路基排水設(shè)施的設(shè)置、施工及 質(zhì)量控制方法，以期為鐵路路基的設(shè)計(jì)、施工提供合理的參考。關(guān)鍵詞：鐵路；路基排水；設(shè)計(jì)施工0引言路基排水是為防止和

2、控制路基受水侵害而設(shè)置的攔截引排地表水（降水及雨雪形成的地 面徑流）及地下水（上層滯水、潛水及層間水等）的系統(tǒng)。鐵路路基工程的地基、基床和邊 坡等由巖土所組成的部位極易受水的軟化、沖蝕。如果路基排水措施不得當(dāng)，導(dǎo)致水對路基 長期浸泡、沖刷，致使路基本體強(qiáng)度降低，承載能力下降，進(jìn)而誘發(fā)各種路基病害問題，如 路基機(jī)床變形失穩(wěn)、局部坍塌等，會嚴(yán)重威脅鐵路的安全運(yùn)營。因此，加強(qiáng)鐵路路基排水的 設(shè)計(jì)和施工工作，具有重要的意義。1鐵路路基排水的設(shè)計(jì)原則鐵路路基排水的主要目的是將路基工作區(qū)內(nèi)的地表水及地下水及時(shí)疏導(dǎo)排出，使得路基 本體及基底土基含水量降到工程容許范圍內(nèi)，從而確保路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定不受影響。主要

3、包 括排除地表水的路基地面排水工程和隔斷疏通地下水的路基地下排水工程兩個(gè)方面。鐵路路基排水的設(shè)計(jì)原則：路基排水設(shè)計(jì)要因地制宜，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，充分利用現(xiàn)場地形、 地勢及水文地質(zhì)條件，結(jié)合農(nóng)田水利排灌系統(tǒng)和水土保持工程，綜合全面的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)， 合理布置，且應(yīng)與橋涵、隧道、站場等排水設(shè)施銜接配合，以求水流通道暢通，避免各行其 是、互相矛盾、互相脫節(jié)的不良現(xiàn)象。當(dāng)前鐵路建設(shè)用地本著“十分珍惜、合理利用土地和 切實(shí)保護(hù)耕地”的基本國策，鐵路路基的排水必須要注意保護(hù)生態(tài)環(huán)境，避免造成附近山坡 土體的水土流失，盡可能的保護(hù)鐵路線路經(jīng)過區(qū)域的天然水系，選擇有利地質(zhì)條件設(shè)置人工 的排水溝渠。鐵路路基排水設(shè)計(jì)通常為

4、在路堤的坡腳地段設(shè)置排水溝，在路塹的路肩、邊坡 平臺、塹頂處分別設(shè)置側(cè)溝、截水溝、天溝等排水設(shè)施，鐵路路基基床及兩側(cè)則需要分別設(shè) 置防水層。2鐵路路基排水設(shè)施的設(shè)置2.1地面排水設(shè)施的設(shè)置排除地面水可采用排水溝、側(cè)溝、截水溝、天溝、急流槽、排水溝槽、攔水帶、集水井 等排水設(shè)施。其作用是將可能停滯在路基范圍內(nèi)的地面水迅速排除，防止路基范圍內(nèi)的地面 水沖刷、浸泡路基本體。地面排水設(shè)施的施工工藝流程一般為施工準(zhǔn)備、溝槽的開挖作業(yè)、 溝底及兩側(cè)的漿砌片石砌筑或混凝土澆筑，最后進(jìn)行沉降縫的施工作業(yè)。以排水溝、側(cè)溝、 截水溝、集水井為例，詳細(xì)闡述。（1）排水溝。排水溝通常設(shè)置在路堤坡腳護(hù)道的外側(cè)，當(dāng)?shù)孛鏅M

5、坡明顯時(shí)，可在橫坡 上方一側(cè)設(shè)置；當(dāng)?shù)孛鏅M坡不明顯時(shí)，宜在路基兩側(cè)設(shè)置。排水溝的尺寸一般為底寬0.4m、 深度0.6m，排水溝溝壁的邊坡坡率一般采用1： 1。當(dāng)水流量較大時(shí)，排水溝需按流量計(jì)算 設(shè)計(jì)，其橫斷面必須保證足夠的過水能力。排水溝一般采用漿砌片石砌筑或混凝土澆筑，一 般每10m左右為一單元，單元之間設(shè)置寬度2cm左右的伸縮縫，伸縮縫采用填縫材料填充 密實(shí)。當(dāng)采用混凝土澆筑時(shí)，排水溝底板及靠土側(cè)溝壁的混凝土凈保護(hù)層厚度一般要求大于 7cm，其它位置的混凝土保護(hù)層厚度一般也應(yīng)大于3cm，在混凝土澆筑前，必須將溝底及兩 側(cè)位置的土體夯實(shí)，混凝土初凝后必須保濕養(yǎng)生兩周以上。施工前首先檢查機(jī)械設(shè)

6、備以及人 員的配備情況，并修筑好施工便道以便于施工車輛以及機(jī)械設(shè)備的出入。（2）側(cè)溝。側(cè)水溝通常設(shè)置在路塹路肩邊緣外側(cè)，用以匯集和排除路塹范圍內(nèi)的地面 水。側(cè)溝的尺寸一般為底寬0.4m、深度0.6m，在困難地段和土質(zhì)路塹地段，溝深應(yīng)不小于 0.8m。側(cè)溝溝壁的邊坡坡率一般采用1： 1。當(dāng)水流量較大時(shí)，側(cè)溝需按流量計(jì)算設(shè)計(jì)，其 橫斷面必須保證足夠的過水能力。側(cè)溝的施工與排水溝類似，一般鐵路為漿砌片石砌筑，高 速客運(yùn)鐵路為鋼筋混凝土澆筑。需要注意的是側(cè)溝開挖后，應(yīng)及時(shí)將挖出材料清除，以避免 對路基的污染破壞。對于鋼筋混凝土側(cè)溝，在溝底開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，兩側(cè)寬度滿足設(shè)計(jì)要求 后，進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)，同

7、樣以10m左右為一混凝土澆筑單元，單元之間設(shè)置寬度2cm 左右的伸縮縫，伸縮縫采用填縫材料填充密實(shí)，對于留有泄水孔的位置預(yù)埋排水管，以確保 路基邊坡積水流入水溝。側(cè)溝施工前，必須保證基底平整密實(shí)，且滿足設(shè)計(jì)要求坡度，澆筑 混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，應(yīng)該及時(shí)將開挖的基坑夯填密實(shí)。（3）天溝和平臺截水溝。天溝一般設(shè)置在路塹塹頂以外，平臺截水溝設(shè)置于路塹邊坡 平臺之上，其主要目的是防止雨水順坡流向路基的側(cè)溝。原則上天溝不應(yīng)向路塹側(cè)溝排水， 當(dāng)受地形限制需修建急流槽向側(cè)溝排水時(shí)，應(yīng)在急流槽的進(jìn)口處進(jìn)行加固，出口處設(shè)置消能 池及防止水流沖刷道床的擋水墻。天溝和平臺截水溝是鐵路路基不可缺少的排水設(shè)施。對于 路

8、基邊坡坡度大，坡面破碎不完整的情況，需要增設(shè)多道截水溝。天溝和截水溝一般采用漿 砌片石砌筑而成。一般需要根據(jù)排水方向在截水溝兩側(cè)或者一側(cè)設(shè)置梯形的排水溝與天溝銜 接，通過其從截水溝向天溝排水，起銜接作用的排水溝大多采用漿砌片石砌筑。（4）集水井。集水井是將路基表面水匯集并排入側(cè)溝或坡面排水槽的排水設(shè)施。通常 情況下，集水井一般設(shè)置于客運(yùn)專線無碴軌道線間地段，以便于排出鐵路線間積水，一般為 沿線路方向50m左右一處，對于線路坡段的最低點(diǎn)，隧道內(nèi)下坡方向的出口以及橋頭位置 的下坡方向必須設(shè)置集水井。集水井的設(shè)置尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)資料確定，一般采用鋼筋混凝土澆 筑而成，在井口處必須安防雨篦子，且對排水管與

9、集水井連接部位采取必要措施，避免發(fā)生 滲漏。2.2地下排水設(shè)施的設(shè)置排除地下水設(shè)施主要有滲水盲溝、邊坡滲溝、支撐滲溝、仰斜式排水鉆孔、滲水隧洞、 滲井、滲管、明溝、檢查井等。其作用是將路基范圍內(nèi)的地下水位降低或攔截地下水并將其 排出路基范圍以外。以滲水盲溝、邊坡滲溝及支撐滲溝、仰斜式排水鉆孔為例，詳細(xì)闡述。（1）滲水盲溝。滲水盲溝宜用于地下水位較淺，又能很好地解決出口位置的挖方路基 地段，一般設(shè)置在路塹側(cè)溝平臺下或側(cè)溝下，其作用是吸收、匯集和排除地下水，達(dá)到降低 地下水位，攔截流向路基的地下水，從而保證路基經(jīng)常處于干燥狀態(tài)。在作者所負(fù)責(zé)的“新 建塔然高勒煤礦鐵路專用線工程”項(xiàng)目中，DK63+0

10、91DK64+050段為地下水路塹工點(diǎn)， 地下水位埋藏較淺，在考慮路基排水設(shè)計(jì)時(shí)就在路塹兩側(cè)側(cè)溝平臺下設(shè)置了滲水盲溝，在工 程中起到了引排地下水的功能。滲水盲溝的施工一般在路塹基床底層的基礎(chǔ)處理完畢之后開 始施工作業(yè)，滲水盲溝的基礎(chǔ)大多采用切槽的方式安置，基礎(chǔ)之間通過水泥砂漿連接為整體， 基礎(chǔ)的設(shè)置坡度與滲水盲管的設(shè)置深度相同。在混凝土基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置滲水盲管時(shí)，頂部必須設(shè) 置碎石填充，并利用透水土工織物將滲水盲管于碎石包裹，滲水盲管管口位置應(yīng)高于排水溝 的溝底至少20cm，如果直接連接鐵路路基邊坡時(shí)，管口位置應(yīng)高出坡腳位置20cm，且管口 位置需要設(shè)置漿砌片石，避免滲水盲管出水對坡面的沖刷。邊坡滲

11、溝與支撐滲溝。滲溝根據(jù)作用機(jī)理的不同分為邊坡滲溝和支撐滲溝。邊坡 滲溝用于疏干潮濕的邊坡和引排邊坡上局部出露的上層滯水或泉水，并起到支撐邊坡的作 用；支撐滲溝用以支撐可能滑動(dòng)的不穩(wěn)定土體或山體，并排除在滑動(dòng)面(或滑動(dòng)帶)附近活 動(dòng)的地下水和疏干潮濕土體，可根據(jù)不穩(wěn)定土體的范圍的大小成群設(shè)置，也可與抗滑擋墻配 合使用。滲溝的型式大多為矩形。滲溝的施工一般在路基邊坡施工成型后，首先將滲溝位置 測量定位，待確定滲溝的開挖范圍后，采取基坑由上到下的開挖方式。一般情況下，滲溝基 底應(yīng)該開挖到較干燥的土層以內(nèi)。滲溝的基坑施工作業(yè)結(jié)束后，必須按照設(shè)計(jì)資料在滲溝下 部施工干砌片石垛或擋土墻，邊坡滲溝出水口處大

12、多采用干漿砌片石垛形式，而支撐滲溝出 水口處大多采用設(shè)置片石混凝土擋墻的方式。擋土墻基底土層應(yīng)該保持干燥，且能夠滿足基 底應(yīng)力與埋深的要求，擋土墻基坑開挖后應(yīng)立即進(jìn)行擋土墻的施工作業(yè)。仰斜式排水鉆孔。仰斜式排水鉆孔一般適用于地下水位埋藏較深或含水層較明顯 的地層中，引排地層內(nèi)的地下水及盆地或分散的局部凹地中聚積的地下水，或與立式滲井群 配合使用以疏干潮濕的土體。仰斜式排水鉆孔除本身集引一部分土中水外，還作為通道排除 自上方立式設(shè)備集引的土中水。仰斜式排水鉆孔內(nèi)應(yīng)設(shè)置相應(yīng)直徑的滲水管，滲水管可選用 帶孔的PVC、PP/PE塑料管、鋼管、軟式透水管、無砂鋼筋混凝土管或混凝土管。仰斜式排 水鉆孔的仰

13、坡設(shè)計(jì)以考慮迅速排水的需要為主，一般以采用1015%的平均仰坡較為適宜。3鐵路路基排水施工注意事項(xiàng)鐵路路基的地表及地下排水設(shè)施施工必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙執(zhí)行，不得隨意改動(dòng)。 在施工過程中，必須嚴(yán)格控制施工工序質(zhì)量，基坑開挖結(jié)束后，基底滿足設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn) 行下一步的施工作業(yè)。地表及地下排水設(shè)施必須配套，以確保排水功能發(fā)揮作用。在排水設(shè) 施的施工中，對于漿砌工程應(yīng)該按照擠漿法分層、分段的方式作業(yè)，做到整體嵌縫密實(shí)均勻， 砌筑平面整潔無脫落的現(xiàn)象。鐵路路基的排水設(shè)施施工必須及時(shí)進(jìn)行。盡量避免雨季施工作業(yè)，以免地表水下 滲，造成路基出現(xiàn)松軟或者坡面出現(xiàn)滑坡的現(xiàn)象，從而影響施工質(zhì)量。在路基排水施工中所用

14、的各種原材料，必須質(zhì)量合格，滿足使用要求。水泥、砂 石的進(jìn)場必須經(jīng)由相關(guān)部門的檢測，其質(zhì)量規(guī)格及性能合格后方可使用。對于施工中使用的 土工合成材料，嚴(yán)禁使用老化或者污染的土工織物，在施工鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)該繃緊攤平，并與接 觸面緊密結(jié)合，沒有褶皺及損壞。各項(xiàng)工程施工質(zhì)量必須符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求。對于各種排水溝、側(cè)溝及其它工程施 工質(zhì)量，必須加以控制。在施工過程中，必須做到基坑坑底穩(wěn)固密實(shí)，溝壁順滑，溝內(nèi)沒有 其它雜物，最重要的是水溝排水設(shè)施不能影響路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定。檢驗(yàn)項(xiàng)目規(guī)范 允許偏差檢驗(yàn)檢驗(yàn)項(xiàng)目規(guī)范 允許偏差檢驗(yàn)頻率質(zhì)量 檢驗(yàn)方法溝底 中心位置100mm5處 /100m尺量溝底高程20mm水準(zhǔn)測量凈空

15、尺寸20mm尺量溝底坡度5%坡度尺量漿砌水溝 鋪砌厚度-10mm尺量溝底平整度20mm長直尺溝頂高程-20mm水準(zhǔn)測量排水溝的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)如下表所示:檢驗(yàn)項(xiàng)目最大允許偏差檢驗(yàn)頻率檢驗(yàn)方法漿砌 片石預(yù)制、現(xiàn) 澆構(gòu)件溝底 中心位置50mm50mm5處 /100m尺量溝底高程20mm 10mm水準(zhǔn)測量凈空尺寸20mm20mm尺量邊坡坡度5%5%坡度尺量鋪砌厚度-10mm-10mm尺量溝底坡度5%5%坡度尺量溝底 平整度20mm10mm長直尺平臺寬度+50mm+50mm尺量溝頂高程-20mm水準(zhǔn)測量側(cè)溝的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)如下表所示:滿足安全及環(huán)保要求。在排水設(shè)施施工作業(yè)時(shí)，必須注意施工作業(yè)安全及環(huán)境保 護(hù)的要求，不能因?yàn)榕潘O(shè)施施工，對水土及環(huán)境造成破壞。因此，必須制定科學(xué)合理的環(huán) 境保護(hù)措施，加強(qiáng)對鐵路路基排水的施工管理。4結(jié)語我國鐵路建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展，近年來，高速鐵路成為我國鐵路運(yùn)營的發(fā)展趨勢，這就對 路基的設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量提出了更高的要求，必須采取切實(shí)可行的措施保障路基的安全和穩(wěn) 定。而鐵路路基排水系統(tǒng)作為確保路基結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的重要組成部分，其設(shè)計(jì)的合理與