４. ２ 地下排水设施施工 

地下水包括上层滞水、潜水、层间水等ꎬ它们对路基的危害程度ꎬ因条件不同而异ꎮ 轻者 能使路基湿软ꎬ降低路基强度ꎻ重者会引起冻胀、翻浆或边坡滑坍ꎬ甚至整个路基沿倾斜基底滑动ꎮ 

路基地下排水设施包括暗沟(管)、渗沟、渗水隧洞、渗井、仰斜式排水孔、检查疏通井等ꎮ 地下排水设施的类型、位置及尺寸应根据工程地质和水文地质条件确定ꎬ并与地表排水设施 相协调ꎮ 各地下排水构造物的构造要求如表 ４. ６ 所示:

１. 暗沟(管) 

相对于地面排水的明沟而言ꎬ暗沟又称盲沟ꎬ具有隐蔽工程的含义ꎮ 暗沟(管)用于排除 泉水或地下集中水流ꎬ如图 ４. １１ 所示ꎮ 从盲沟的构造特点出发ꎬ由于沟内分层填以大小不 同的颗粒材料ꎬ利用渗水材料透水性将地下水汇集于沟内ꎬ并沿沟排泄至指定地点ꎬ此种构 造相对于管道流水而言ꎬ习惯上称之为盲沟ꎬ在水力特性上属于紊流ꎮ 暗沟设在路基旁侧时ꎬ宜沿路线方向布置ꎻ设在低洼地带或天然沟谷处时ꎬ宜顺山坡的沟谷走向布置ꎮ

暗沟沟底的纵坡不宜小于 １％ ꎬ条件困难时不小于 ０. ５％ ꎬ出水口处应加大纵坡ꎬ并高出 地表排水沟常水位 ０. ２ｍ 以上ꎮ 寒冷地区的暗沟ꎬ应作防冻保温处理或将暗沟设在冻结深度 以下ꎬ坡度宜大于 ５％ ꎮ 暗沟横断面一般为矩形ꎬ泉井壁和沟底、沟壁用浆砌片石或水泥混凝 土预制块砌筑ꎬ在沟壁与含水层接触面以上高度ꎬ应设置一排或多排向沟中倾斜的渗水孔ꎬ 沟底必须埋入不透水层内ꎬ最低一排渗水孔应高出沟底至少 ０. ２ｍꎮ 壁外侧填筑粗粒透水性 材料或土工合成材料形成反滤层ꎮ 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ꎮ 沟顶设置混凝土或石盖板ꎬ盖板顶面上的填土厚度应大于 ０. ５０ｍꎮ 各部位尺 寸大小应根据排出水量及地形、地质条件确定ꎮ

２. 渗沟 

采用渗透方式将地下水汇集于沟内ꎬ并通过沟底通道将水排至指定地点ꎬ此种地下排水 设施统称为渗沟ꎬ它的作用是降低地下水位或拦截地下水ꎬ其水力特性是紊流ꎬ但在构造上 与上述简易盲沟有所不同ꎮ 根据地下水位分布情况ꎬ渗沟可设在边沟、路肩、路基中线以下 或路基上侧山坡适当位置ꎬ如图 ４. １２ 所示ꎮ 根据使用部位、结构型式ꎬ将渗沟可分为填石渗 沟、管式渗沟、洞式渗沟、边坡渗沟、支撑渗沟、无砂混凝土渗沟ꎮ 各类渗沟均应设置排水层、 反滤层和封闭层ꎮ 填石渗沟最小纵坡不宜小于 １％ ꎬ无砂混凝土渗沟、管式及洞式渗沟最小 纵坡不宜小于 ０. ５％ ꎮ 渗沟出口段宜加大纵坡ꎬ出口处宜设置栅板或端墙ꎬ出水口应高出地 表排水沟槽常水位 ０. ２ｍ 以上ꎮ 渗沟的排水孔(管)ꎬ应设在冻结深度以下不小于 ０. ２５ｍ 处ꎮ 截水渗沟的基底宜埋入隔水层内不小于 ０. ５ｍꎮ 边坡渗沟、支撑渗沟的基底ꎬ宜设置在含水 层以下较坚实的土层上ꎮ (１)填石渗沟 填石渗沟也称盲沟ꎬ一般适用于地下水流量不大ꎬ渗沟补偿的地段ꎬ填石渗沟较易淤塞ꎮ 要求石料洁净、坚硬、不易风化ꎮ 砂宜采用中砂ꎬ含泥量应小于 ２％ ꎬ严禁用粉砂、细砂ꎮ 渗水 材料的顶面(指封闭层以下)不得低于原地下水位ꎮ 当用于排除层间水时ꎬ渗沟底部应埋置 在最下面的不透水层ꎮ 

(２)管式渗沟

管式渗沟和洞式渗沟一般适用于地下水流量较大ꎬ引水较长的的地段ꎮ 洞式渗沟施工 麻烦ꎬ质量不易保证ꎬ一般优先采用管式渗沟ꎮ 管式渗沟的横断面为梯形ꎬ沟壁坡度随沟深 而减缓ꎮ 为保证沟内的回填料有良好的透水性ꎬ并且在沟内水流渗入排水管时不堵塞管上 的槽孔ꎬ必须控制回填材料的级配组成(开级配)和细颗料的含量ꎮ 带孔的排水管其圆孔直 径宜为 ５ ~ １０ｍｍꎬ纵向间距为 ７５ｍｍꎬ按对称的 ４ 排或 ６ 排的排设在圆管断面的下半截ꎮ 带 槽排水管其槽宽度为 ３ ~ ５ｍｍ(沿管长方向)ꎮ

管式渗沟长度大于 １００ｍ 时ꎬ应在其末端设置疏通井ꎬ并设横向泄水管ꎬ分段排除地下 水ꎮ 泄水孔应在管壁上交错布置ꎬ间距不宜大于 ２００ｍｍꎮ 渗沟顶高程应高于地下水位ꎮ 管 节宜用承插式柔性接头连接ꎮ

(３)洞式渗沟 

在盛产石料地区可采用洞式渗沟ꎬ在路基范围外拦截地下水ꎮ 洞式渗沟填料顶面宜高 于地下水位ꎬ顶部必须设置封闭层ꎬ厚度应大于 ５００ｍｍꎮ 盖板间留有 ２０ｍｍ 的缝隙ꎬ在盖板 顶上铺以透水的土工织物ꎮ 渗沟的迎水面处应设置多层反滤层ꎬ每层由 １５０ ~ ２５０ｍｍ 厚的 粒料组成ꎬ其级配组成应满足反滤层要求和排水要求ꎮ 填石渗沟、管式渗沟、洞式渗沟构造 图见图 ４. １３

排水垫层集料:通过率为 １５％ 的粒径应不小于路基土通过率为 １５％ 的粒径的 ５ 倍ꎬ并 不大于路基土通过率为 ８５％ 的粒径的 ５ 倍ꎮ 通过率为 ５０％ 的粒径应不大于路基土通过率 为 ５０％ 的粒径的 ２５ 倍ꎮ 不均匀系数(指通过率 ６０％ 的粒径与通过率为 １０％ 的粒径之比值) 不大于 ２０ꎮ

(４)边坡渗沟 

边坡渗沟主要用于疏干潮湿的土质路堑边坡坡体和引排边坡上局部出露的上层滞水或 泉水(图 ４. １４)ꎬ坡面采用干砌片石覆盖ꎬ以确保边坡干燥、稳定ꎮ 边坡渗沟的基底应设置在 潮湿土层以下的干燥地层内ꎬ阶梯式泄水坡坡度宜为 ２％ ~ ４％ ꎮ 基底应铺砌防渗层ꎬ沟壁应 设反滤层ꎬ其余部分用透水性材料填充边坡渗沟深度视边坡潮湿土层的厚度确定ꎬ原则上应 埋入潮湿带以下较稳定的土层内或地下水位线以下ꎬ最好将沟底置于坚硬不透水层内ꎬ应比 滑动面低 ０. ５０ｍꎮ

边坡渗沟断面一般采用矩形ꎬ宽度为 １. ２ ~ １. ５ｍꎬ不应小于 ０. ８０ｍꎮ 由于引排的地下水 流量小ꎬ因此沟底填大粒径的石料作为排水通道ꎬ沟壁做反滤层ꎬ其余空间可利用当地砾石、卵石、碎石、粗砂等渗水好的材料填充ꎮ 为保持边坡渗沟稳定ꎬ沟底宜挖成台阶式ꎬ台阶一般 长 ２ ~ ３ｍꎬ高 １ ~ ２ｍꎬ并用浆砌片石砌筑ꎮ 其下部出水口宜用干砌片石垛支挡渗沟内的填料 和排出所汇集的地下水ꎮ

(５)支撑渗沟 

支撑渗沟用于较深(２ ~ １０ｍ)滑动面的不稳定边坡ꎬ或在路堑、路堤坡脚下部等部位ꎮ 支撑渗沟是滑坡整治的一种工程技术措施ꎬ主要有主干及支干支撑渗沟两种ꎮ 主沟一般顺 滑坡方向平行修筑ꎬ支沟一般可与滑坡移动方向成 ３０° ~ ４５°的交角ꎬ并可延伸到滑坡体以 外ꎬ起拦截地下水作用ꎮ

支撑渗沟的结构型式有条形、枝杈形、拱形等ꎮ 支撑渗沟的基底宜埋入滑动面以下至少 ５００ｍｍꎬ排水坡度宜为 ２％ ~ ４％ ꎮ 当滑动面较缓时ꎬ可做成台阶式支撑渗沟ꎬ台阶宽度宜大 于 ２ｍꎮ 渗沟侧壁及顶面宜设反滤层ꎮ 渗沟的出水口宜设置端墙ꎮ 端墙内的出水口底高程 应高于地表排水沟常水位 ２００ｍｍ 以上ꎬ寒冷地区宜大于 ５００ｍｍꎮ 承接渗沟排水的排水沟应 进行加固ꎮ

(６)无砂混凝土渗沟 

无砂混凝土是由水泥浆和粗集料(级配碎石或砾石)黏结在一起而且有透水孔隙的圬工 块体ꎮ 无砂混凝土既可做反滤层ꎬ也可做渗沟ꎬ属于近年的新型排水设施ꎮ

配置无砂混凝土时需进行透水能力的试验ꎮ 每次浇筑混凝土时宜用扒平后轻轻插入的 捣固方法ꎬ若过重会减弱其透水性能ꎮ 投掷高度不宜超过 １ｍꎬ过高投掷会造成水泥浆与石 子离析ꎮ 养生温度宜保持在 １０ ~ ２０℃ ꎮ 无砂混凝土的参考试验数据如表 ４. ７ 所示ꎮ

渗沟基底应埋入不透水层ꎬ沟壁的一侧应设反滤层汇集水流ꎬ另一侧用黏土夯实或浆砌 片石拦截水流ꎮ 如渗沟沟底不能埋入不透水层时ꎬ两侧沟壁均应设置反滤层ꎬ图 ４. １５ 所示ꎮ 渗沟顶部应设置封闭层ꎬ防止泥砂浸入反滤层和防止地面水进入渗沟ꎬ封闭层宜采用浆砌片 石或干砌片石水泥砂浆沟缝ꎬ寒冷地区应设保温层ꎬ并加大出水口附近纵坡ꎮ 保温层可采用 炉渣、砂砾、碎石或草皮等ꎮ 渗沟宜从下游向上游开挖ꎬ可使开挖后的沟槽立即做成渗沟ꎬ使 地下水从渗沟中排走ꎮ 开挖作业面应根据土质选用合理的支撑形式ꎬ并应随挖随支撑、及时 回填ꎬ不可暴露太久ꎮ 支撑渗沟应分段间隔开挖ꎮ

３. 渗水隧洞 

渗沟、渗水隧洞均可降低地下水位或拦截地下水ꎬ地下水埋藏较深或有固定含水层时ꎬ 宜采用渗水隧洞ꎮ 渗沟、渗水隧洞的断面尺寸ꎬ应根据构造类型、埋设位置、渗水量、施工和 维修条件等确定ꎮ 渗沟侧壁及顶部应设置反滤层ꎬ底部应设置封闭层ꎮ 渗水隧洞衬砌结构 尺寸由计算确定ꎮ 

４. 渗井 渗井是一种立式的地下排水设施ꎮ 当地下存在多层含水层ꎬ其中影响路基的上部含水 层较薄ꎬ排水量不大ꎬ且平式渗沟难以布置时ꎬ采用立式(竖向)排水的渗井ꎬ向地下穿过不透 水层ꎬ将上层的含水层的水引入到下层渗水层ꎬ以降低上层的地下水位或全部予以排除ꎬ如 图 ４. １６ 所示ꎮ 由于渗井施工不易ꎬ单位渗水面积的造价高于渗沟ꎬ易于淤塞ꎬ选用较少ꎮ

渗井的平面布置、孔径与渗水量ꎬ按水力计算而定ꎬ一般为直径 １. ０ ~ １. ５ｍ 的圆柱形或为 １. ０ ~ １. ５ｍ 的方形ꎮ 渗井顶部四周用黏土填筑围护ꎬ井顶加盖封闭ꎮ 施工开挖时根据土 质选用合理的支撑形式ꎬ并随挖随支撑、及时回填ꎮ 井深视地层构造情况而定ꎬ井内由中心 向四周按层次分别填入由粗到细的砂石材料ꎮ 填充料要求筛分冲洗ꎬ含泥量小于 ５％ ꎬ按单 一粒径分层填筑ꎬ下层透水层范围内宜填碎石或卵石ꎬ上层不透水范围内宜填砂或砾石ꎮ 井 壁与填充料之间应设反滤层ꎮ 渗井的排水填充材料和反滤层的施工方法通常是用铁皮套筒 分离ꎬ填入不同粒径的材料ꎬ随着填料的增高ꎬ再逐段拔除铁皮套筒ꎮ

５. 仰斜式排水孔 

仰斜式排水孔是采用小直径的排水管在边坡体内排除深层地下水的一种有效方法ꎬ它 可以快速疏干地下水ꎬ提高岩土体抗剪强度ꎬ防止边坡失稳ꎬ并减少对岩(土)体的开挖ꎬ加快 工程进度和降低造价ꎮ 仰斜式排水孔排出的水一般引入路堑边沟排除ꎮ 目前国内最长排水 孔已达 ５０ｍꎮ

仰斜式排水孔钻孔直径一般为７５ ~ １５０ｍｍꎬ仰角不小于６°ꎬ长度应伸至地下水富集或潜 在滑动面ꎮ 孔内透水管直径一般为 ５０ ~ １００ｍｍꎬ渗水孔一般梅花形排列ꎬ透水管外包 １ ~ ２ 层渗水土工布ꎬ以防止泥土将渗水孔堵塞ꎮ

仰斜式排水孔施工要求由专业施工机具和施工队伍ꎮ 其施工程序可按以下步骤进行: 

(１)用钻机在挖方边坡平台上水平方向钻入滑坡体含水层ꎬ钻孔的仰斜坡可为 １０％ ~ ２０％ ꎬ然后孔内推插入 ＰＶＣ 排水管(可利用钻机将 ＰＶＣ 排水管放在钻杆内一起钻入ꎬ然后抽 回钻杆实现)ꎮ 

(２)带孔的 ＰＶＣ 排水管圆孔直径为 １０ｍｍꎬ纵向间距 ７５ｍｍꎬ沿管周分三排均布排列ꎬ一 排在管顶ꎬ其他两排在管的两侧ꎬ顶排圆孔位置与侧排圆孔交错排列ꎮ 

(３)靠近出水口１ ~ ２ｍ 的长度内ꎬ应设置不带槽孔的 ＰＶＣ 排水管ꎬ并在进出水口６００ｍｍ 长度范围内ꎬ用黏土填塞钻机与排水管之间的空隙ꎬ防止泉水外渗影响边坡稳定ꎮ

(４)钻达含水层后ꎬ钻孔上面的侧面用带过滤器保护管保护钻孔ꎮ 在透水性弱的地基中 集水时ꎬ整个保护管都要安装过滤器ꎮ 

由于地质情况复杂ꎬ穿过滑动面时ꎬ有可能坍孔ꎮ 另外ꎬ有时在钻进过程中遇到坚硬的 孤石等ꎬ容易引起钻杆弯曲而不能达到预定的位置ꎬ从而达不到排水要求ꎮ 这时可以采取其 他工程措施排除地下水ꎮ

６. 检查井 

一般情况下ꎬ渗沟每隔 ３０ｍ、渗水隧洞每隔 １２０ｍ 以及平面转弯、纵坡变坡点等处ꎬ宜设 置检查、疏通井ꎮ 兼起渗井作用的检查井的井壁ꎬ应设置反滤层ꎮ 检查井直径不宜小于 １ｍꎬ 井内应设检查梯ꎬ井口应设井盖ꎬ当深度大于 ２０ｍ 时ꎬ应增设护栏等安全设备ꎮ

７. 反滤层施工 

在渗沟的迎水面设置粒料反滤层时ꎬ粒料反滤层应用颗粒大小均匀的碎、砾石ꎬ分层填 筑ꎮ 土工布反滤层采用缝合法施工时ꎬ土工布的搭接宽度大于 １００ｍｍꎮ 铺设时紧贴保护层ꎬ 但不宜拉得过紧ꎮ 土工布破损后应及时修补ꎬ修补面积应大于破坏面积的 ４ ~ ５ 倍ꎮ 用于反 滤层的无纺土工布应符合«公路土工合成材料应用技术规范» (ＪＴＪ/ Ｔ０１９)的强度基本要求ꎬ 如表 ４. ８ 所示ꎮ 一般情况下ꎬ宜采用Ⅱ级土工织物ꎻ如铺设条件良好ꎬ可采用Ⅲ级ꎻ如所处环 境有冲刷时应采用Ⅰ级ꎮ 土工织物的单位面积质量宜选用 ３００ ~ ５００ｇ / ｍ ２ ꎮ

无砂混凝土块反滤层用在卵石、砾石、粗中砂含水层中效果良好ꎮ 坑壁土质为黏性土或 粉细砂土ꎬ采用无砂混凝土板作反滤层时ꎬ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ꎮ