疏通公路邊溝用什麼機械

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『貳』 排水工程設計

排水工程設計應在滑坡或崩塌防治總體方案基礎上，結合地質、水文地質條件及降水條件，制訂地表排水、地下排水或二者相結合的方案。當地質條件和水文地質條件復雜時，排水工程對於滑坡或崩塌穩定系數的提高值可不作為設計依據，但可作為安全儲備加以考慮。

（一）地表排水工程設計

1.地表排水工程

地表排水工程包括排水溝、截水溝、自然邊溝、急流槽和跌水。

（1）排水溝

排水溝是指位於滑坡體或崩塌體上的地表排水設施，用於排泄滑坡體或崩塌體上由降水、泉水等轉化的坡面水流或者由截水溝所排出的水流。

排水溝斷面形狀可為矩形、梯形、復合形及U形等。矩形、梯形斷面的排水溝易於施工，維修清理方便，具有較大的水力半徑和輸移力，在設計時應優先考慮。當坡面較緩時，宜採用梯形排水溝；當坡面陡峻時，宜採用矩形排水溝。

改變排水溝的設置方向可以調整水流速度。一般來說，對於水流速度接近2m/s的排水溝，可以採用圓弧彎曲的方法來改變水流方向，圓弧半徑不應小於3倍的排水溝寬度；對於流速大於2m/s的排水溝，可以採用增大圓弧半徑來實現。為了不使水流溢出，也可通過留足出水高度或採用多級跌水來實現排水溝方向的改變。

（2）截水溝

當滑坡或崩塌體上方地表徑流量較大時，應設置攔截地表徑流的截水溝。截水溝應結合地形和地質條件沿等高線布置。如果滑坡體的界限基本明確，應在滑坡體的周界外設置截水溝。公路排水設計規范規定，截水溝坡度為（1∶1.0）～（1∶1.5），溝底寬度和溝的深度不宜小於0.5m。地質條件較差，有可能產生滲漏或變形時，應採取相應的防護措施。截水溝長度以200～500m為宜，超過500m時，可在中間適宜位置設置泄水口，由急流槽或急流管分流排引。截水溝的水流一般通過急流槽匯入排水溝、自然邊溝中。

截水溝的斷面形狀一般為矩形或梯形。當自然斜坡較緩時，宜採用梯形截水溝；當山坡陡峭時，宜採用矩形排水溝。

對於多級挖方邊坡，每級邊坡的平台均設置平台截水溝，平台截水溝一般有兩種設計：上凸式和下凹式。平台截水溝常通過急流槽將水引至自然邊溝或截水溝中。

（3）自然邊溝

自然邊溝是指位於滑坡體或崩塌體下方坡腳處或公路邊的已有排水設施，用於排泄排水溝、截水溝匯集的水流。

以往的設計，各級公路的邊溝都習慣採用梯形（土質）和矩形（岩質）橫斷面。具體採用何種形式應按公路等級、所需排水設計流量、設置位置和土質或岩質選定。但對高速和一級公路，在行駛車輛偏離出路基時，梯形和矩形邊溝容易造成較大的安全事故，宜採用淺三角形或碟形橫斷面；而流量大，過水斷面相應較大時，為減少開挖量，可採用設有槽蓋板的矩形橫斷面。

邊溝縱坡坡度通常與路線縱坡坡度相同或相近。設計時縱坡坡度、出水口位置和溝壁的允許流速或沖刷防護，三者綜合考慮，相互協調一致。

自然邊溝一般宜通過急流槽與排水溝或自然水渠相接。

（4）急流槽

急流槽是集中排泄流水的重要設施，在滑坡或崩塌防治中，急流槽一般有3種類型：截水溝接排水溝的急流槽、截水溝接邊溝的急流槽、排水溝接邊溝的急流槽。

公路排水設計規范對急流槽作了以下規定：

1）急流槽可採用由漿砌片石或混凝土預製件鋪砌的矩形橫斷面。漿砌片石急流槽的槽底厚度為0.2～0.4m，槽壁厚度0.3～0.4m，混凝土急流槽的厚度可為0.2～0.3m。槽頂應與兩側斜坡表面齊平。槽深最小0.2m，槽底寬最小0.25m，槽底每隔2.5～5.0m設置一個凸榫，嵌入坡體內0.3～0.5m，以免槽體順坡下滑。

2）當急流槽縱坡坡度大於1∶1.5時，宜採用金屬管，管徑至少20cm。各節急流管用管樁錨固在坡體上，其介面應做防水聯結，以免管內水流滲漏或沖刷坡面。

3）急流槽或急流管的進水口與溝渠泄水口之間做成喇叭口式聯結，變寬段應有至少15cm的下凹，並做鋪砌防護。急流槽或急流管的出水口處應做消能設施，可採用混凝土或石塊鋪築的消力坪或消力池。

圖2－1為典型的急流槽設計。

（5）跌水

跌水為人工排水溝的特殊形式，用於陡坡地段，溝底縱坡可達100％，是山區崩塌或滑坡防治中地表排水常見的結構物。因縱坡大、水流急、沖刷嚴重，故跌水必須用漿砌塊石或水泥混凝土砌築，且應埋設牢固。

圖2－1 典型的急流槽設計（單位：cm）

在跌水的結構設計中，可採用單級跌水設計和多級跌水設計，如圖2－2、圖2－3所示。

2.地表排水工程的布設

對於滑坡體，地表排水工程一般由外圍截水溝和地表排水溝組成。外圍截水溝應設置在滑坡體後緣，遠離周界裂縫5m以外的穩定斜坡坡面上，依地形而定，多呈環形；地表排水溝設置在滑坡體上，依地形而定，平面上呈「人」字形。地表排水溝與外圍截水溝相連通或不連通均可。

圖2－2 涵洞排水單級跌水

圖2－3 等截面多級跌水

對於崩塌體，因其坡面較陡，故一般僅設置外圍截水溝，而不設置地表排水溝。外圍截水溝應設置在崩塌體可能發展的邊界以外，遠離邊界5m以上的穩定斜坡坡面上，依地形而定，多呈環形。

外圍截水溝和地表排水溝均要與坡腳邊溝連接，使截排的地表水匯入自然邊溝後流出滑坡或崩塌區。

3.設計徑流量的確定

（1）計算公式

可根據中國水利科學院水文研究所提出的小匯水面積設計流量公式計算。計算公式為

地質災害防治技術

式中：Q_p為設計頻率地表水匯流量（m³/s）；Φ為徑流系數；S為設計降雨強度（mm/h）；F為匯水面積（km²）；T為流域匯流時間（h）；n為降雨強度衰減系數。

當缺乏必要的流域資料時，可按中國公路科學研究所提出的經驗公式計算。即

當F≥3km²時，公式為

地質災害防治技術

當F<3km²時，公式為

地質災害防治技術

（2）參數取值

1）設計降雨強度（S）的計算公式及方法可參見《公路排水設計規范》（JTJ 018—97）。

2）匯水面積（F）由等高線確定。對於已治理過的滑坡或崩塌，必須考慮以前治理方法對匯水面積的影響。例如，在上游已設置截水溝，則由於截水溝的作用，使匯水面積增大，因此設計排水系統時，應按增大了的匯水面積考慮。

3）徑流系數（Φ）為徑流量與總降水量的比值，可按匯水范圍內的地表種類由表2－1確定。當匯水范圍內有多個地表種類時，應按各個地表種類的面積加權平均徑流系數取值。

表2－1 徑流系數（Φ）經驗數值一覽表

4.排水溝管的水力學計算

排水溝管的水力學計算的目的是根據設計徑流量，確定溝管的斷面尺寸，並復核其流速是否滿足允許值。

（1）溝管水力半徑

計算公式為

地質災害防治技術

式中：R為水力半徑（m）；ω為過水斷面面積（m²）；X為過水斷面中水與溝管相接觸部分的周長（m）。

常用溝管水力半徑和過水斷面面積按表2－2確定。

表2－2 溝管水力半徑和過水斷面面積計算總表

續表

（2）溝管泄水能力

溝管的泄水能力計算公式如下：

地質災害防治技術

式中：Q為設計的泄水能力（m³/s）；v為平均流速（m/s）；ω為過水斷面面積（m²）。

上式中的平均流速（v）可按曼寧公式確定：

地質災害防治技術

式中：v為平均流速（m/s）；R為水力半徑（m）；I為排水溝管坡降，（‰）；n為溝管壁的糙率，可按表2－3取值。

表2－3 溝管壁的糙率（n）經驗值

（3）淺三角開溝泄水能力

淺三角開溝泄水能力修正計算公式如下：

地質災害防治技術

式中：Q為設計的泄水能力（m³/s）；i為淺三角開溝的橫向坡降，（‰）；I為淺三角開溝的縱向坡降，（‰）；H為水深（m）；n為溝管壁的糙率。

5.排水溝管的允許流速

《公路排水設計規范》（JTJ 018—97）對排水溝管的允許流速作下列規定：

1）明溝的最小允許流速為0.4m/s，暗溝和管的最小允許流速為0.75m/s。

2）管的最大允許流速：金屬管為10m/s；非金屬管為5m/s。

3）明溝的最大允許流速：在水深為0.4～1.0m時，按表2－4取用；其餘按表2－4所列數值乘以表2－5中相應的修正系數。

表2－4 明溝的最大允許流速規定值

表2－5 明溝的最大允許流速修正系數

6.截排水溝的技術要求

1）截排水溝宜用漿砌片石或塊石砌成，當地質條件較差時，如坡體松軟段，可用毛石混凝土或素混凝土修建。砂漿的標號宜用M7.5—M10。對堅硬塊石或片石砌築的排水溝，可用比砌築砂漿高1級標號的砂漿進行勾縫。毛石混凝土或素混凝土標號宜用C10—C15。

2）陡坡和緩坡段溝底及邊牆應設伸縮縫，伸縮縫間距為10～15m。伸縮縫處的溝底應設齒前牆，伸縮縫內應設止水或反濾盲溝或同時採用。

3）當截排水溝斷面變化時，應採用漸變段銜接，其長度可取水面寬度之差的5～20倍。當截排水溝通過裂縫時，應設置疊瓦式溝槽，可用土工合成材料或鋼筋混凝土預制板製成。

4）截排水溝進出口平面布置宜採用喇叭口或「八」字形導流翼牆，導流翼牆長度可取設計水深的3～4倍。

5）截排水溝的安全超高不宜小於0.4m。對於彎曲段的凹岸，應考慮水位壅高的影響。

6）設計截排水溝的縱坡，應根據溝線、地形、地質以及與山洪溝連接條件等因素確定。當自然縱坡大於1∶20或局部高差較大時，可設置陡坡或跌水。陡坡或跌水進出口段應設導流翼牆，與上、下游溝渠護壁連接。梯形斷面溝道多做成漸變收縮扭曲面；矩形斷面溝道多做成「八」字形。

7）陡坡和緩坡連接剖面曲線應根據水力學計算確定，陡坡或跌水段下游應採用消能和防沖措施。當跌水高差在5m以內時宜採用單級跌水，跌水高差大於5m時宜採用多級跌水。

8）截排水溝彎曲段的彎曲半徑，不得小於最小容許半徑及溝底寬度的5倍。最小容許半徑可按下式計算：

地質災害防治技術

式中：R_min為最小容許半徑（m）；v為溝道中水流流速（m/s）；ω為過水斷面面積（m²）。

（二）地下排水工程設計

用於崩塌和滑坡防治的地下排水工程多為滲溝、排水洞、排水孔、集水井。

1.滲溝

滲溝按作用的不同，可分為支撐滲溝、邊坡滲溝和截水滲溝3種。

（1）支撐滲溝

適用於滑面埋深2～10m的滑坡體支撐，兼有排除和疏干滑坡體內地下水的作用。

支撐滲溝有主幹滲溝和分支滲溝兩種。主幹滲溝平行於滑動方向，布設在地下水露頭處。分支滲溝應根據坡面匯水情況合理布設，可與滑動方向成30°～40°交角，並可伸展到滑坡范圍以外，以起攔截地下水的作用，如圖2－4所示。

圖2－4 支撐滲溝平面布置圖

支撐滲溝的平面形狀一般有「III」形和「YYY」形。滲溝橫向間距視土質情況，可採用表2－6所列數據。

表2－6 滲溝橫向間距

支撐滲溝的深度一般以不超過10m為宜，寬度一般採用2～4m，視滲溝深度、抗滑需要及便於施工等因素而定。

支撐滲溝的基底應埋入滑動面以下0.5m，並設置2％～4％的排水縱坡。當滑動面較陡時，可修築成台階，台階寬度視實際需要而定，一般不小於2m，如圖2－5所示。

（2）邊坡滲溝

當滑坡前緣的路基邊坡上有地下水均勻分布或坡面有濕地時，可修建邊坡滲溝。邊坡滲溝具有疏乾和支撐邊坡、攔截坡面徑流和減輕坡面沖刷的作用。

邊坡滲溝的平面形狀一般有垂直的、分支的及拱形的。分支滲溝的主溝主要起支撐作用，而支溝則起疏干作用。分支滲溝可相互連接呈網狀，如圖2－6所示。拱形滲溝因拱部易變形，故不宜推廣使用。

圖2－5 支撐滲溝結構示意圖

圖2－6 網狀邊坡滲溝

圖2－7 截水滲溝平面布置圖

邊坡滲溝的間距取決於地下水的分布、水量和邊坡土質等因素，一般採用6～10m。邊坡滲溝的深度一般不小於2m，寬度為1.5～2.0m。邊坡滲溝的基底應設置於濕土層以下的穩定土層，並鋪設防滲層。

（3）截水滲溝

截水滲溝垂直於地下水流向設置，用於攔截滑坡外圍的地下水，防止地下水進入滑坡體內。截水滲溝一般修築在滑坡體可能發展范圍5m以外的穩定土體上，平面上呈環形或折線形，如圖2－7所示。截水滲溝的深度一般不小於10m，斷面大小不受流量控制，主要取決於施工方便。基底應埋入最低含水層下的不透水層，當其底部未埋入完整基岩時，應採用漿砌片石修築溝槽。截水滲溝的迎水溝壁應設反濾層，背水溝壁設隔滲層。

為便於維修與疏通，在截水滲溝的直線段每隔30～50m或轉彎、變坡處應設置檢查井，如圖2－8所示。檢查井井壁應設置泄水孔，以排除附近的地下水。

2.排水洞

排水洞是人工開挖的隧洞，通常在隧洞的周圍布置一定深度的排水孔，形成一個有效降低地下水位的排水系統。

排水洞一般平行於邊坡走向布置，必要時可在其他方向布置支洞，穿過可能的阻水帶，擴大排水范圍。對於較高的邊坡，通常在不同高程布置若干條排水洞，以最大限度地排泄地下水。

在土體和風化嚴重的岩體中開挖的隧洞需進行襯砌支護，宜採用全斷面支護的形式，以防止排水洞的水通過洞底滲入邊坡內。

圖2－8 檢查井（單位：cm）H—檢查井深度；Φ—鋼筋鐵圈直徑

3.排水孔

（1）排水孔的分類

排水孔是地下排水的一種重要方式，其優點是易於施工，且可以控制較大范圍的地下水。排水孔通常可分為以下兩種：

1）通過坡面（包括擋土牆面）打排水孔，以疏乾地下水；

2）與地下排水廊道或抽水井相連，以增加排水范圍。

（2）排水孔的布設要求

1）排水孔應具有足夠大的直徑，保證水流通暢，以達到降低地下水位的目的；

2）在坡面上一般以上仰角布設排水孔，坡度一般為3％～10％；

3）排水管應有足夠的剛度和強度，防止孔壁坍塌；

4）排水管中一般布設有排水孔，並用起反濾作用的材料保護排水孔，以防堵塞；

5）在堅硬的岩體中布設的排水孔可不加任何保護而直接排水，但此類排水孔極易因孔壁坍塌而堵塞，縮短使用壽命。因此，排水孔中通常插入一定材質的排水管。按材質分，排水管通常可分為金屬排水管、硬質排水管和透水軟管3種。

4.集水井

當通過排水洞和排水孔匯集的地下水不能依靠重力自然排出坡體時，可以考慮採用集水井排水。在滑坡體外的相對穩定區域，選擇地下水集中地帶，設置直徑大於3.5m的豎井，並在井壁上設置短的水平鑽孔，一般為2～3層，使附近的地下水匯集到井中，採用水泵把水排至地表。

集水井的深度一般為15～30m。對於不穩定地段，集水井應達到比滑動面淺的部位；對於穩定的地段，集水井應達到基岩，並深入基岩2～3m。

『叄』 常用的土方施工機械有哪些

1、挖掘機

反鏟挖掘機的工作特點是：向後向下，強制切土。適用於停機作業面以下的挖掘，基本作業方式有溝端挖掘、溝側挖掘、直線挖掘、曲線挖掘、保持一定角度挖掘、超深溝挖掘和溝坡挖掘等 。

一般反鏟的最大挖土深度為4 ～ 6m的基坑，經濟合理的挖土深度為3 ～ 5m，反鏟挖土時需要配備運土汽車進行運輸。選用挖掘機機時主要考慮的技術參數包括：斗容、回轉半徑、挖掘力、挖掘高度和深度等。

2、正鏟挖掘機

正鏟挖掘機較同規格的反鏟機挖掘力大，同時可用於場地平整。正鏟挖掘機的特點是：前進向上，強制切土，適合於開挖停機面以上的土。主要作業參數包括：動臂長度、最大挖掘半徑、深度、挖掘高度、斗容量。

3、拉鏟

拉鏟適用於一至三類的土，可開挖停機面以下的土方，如較大基坑（槽）和溝渠，挖取水下泥土，也可用於大型場地平整、填築路基、堤壩等。主要作業參數包括：動臂長度、最大挖掘半徑、深度、挖掘高度、斗容量。

4、長臂挖掘機

長臂挖掘機主要適用於高速公路坡面修整、河道疏通清淤及建築基礎、河道、深溝等土石方挖掘作業。還可用於高層建築樓體的拆解等作業等。主要技術參數包括：動臂和斗桿總長、工作重量、斗容量、 最大挖掘高度、最大挖掘深度、全高等。

5、土方運輸車輛

當挖掘機挖出的土方需要運走時，挖掘機的生產率不僅取決於本身的技術性能，而且還決定於所選的運輸工具是否與之協調。

為了使挖掘機充分發揮生產能力，應使運土車輛的載重量與挖掘機的每斗土重保持一定的倍率關系，並有足夠數量車輛以保證挖掘機連續工作。土方運輸車輛的型號、數量、載重應根據具體工程特點（工期、土質、運距、市場環境）選擇。

6、壓路機

按施力原理不同，壓路機分為靜壓式、輪胎式、振動式和沖壓式四大系列。具體型號應根據施工條件，壓實參數、土質、工期等要求進行選擇。

7、推土機

推土機能單獨完成挖土、運土和卸土工作，具有操作靈活、轉動方便、所需工作面小、行駛速度快等特點。其主要適用於一至三類土的淺挖短運，如場地清理或平整，開挖深度不大的基坑以及回填，推築高度不大的路基等。

8、平地機

平地機，利用刮刀平整地面的土方機械，適用於構築路基和路面、修築邊坡、開挖邊溝，也可攪拌路面混合料、掃除積雪、推送散粒物料以及進行土路和碎石路的養護工作。

9、鏟運機

鏟運機是一種能綜合完成挖土、運土、卸土、填築、整平的機械。操作靈活，不受地形限制，不需特設道路，生產效率高。適用於大面積整平、開挖大型溝渠、場內倒運、填築路基、堤壩等大型土石方工程。

10、裝載機

裝載機主要用於鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業。裝載機具有作業速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優點，是土石方施工的主要機種之一。

選用裝載機時主要考慮的技術參數包括：斗容、載重量、行駛速度、爬坡能力、裝載高度等。

11、小型打夯機

常見的小型打夯機分為蛙式和立式，是利用沖擊和沖擊振動作用 分層夯實回填土的壓實機械。在一般工程量較小或在壓路機不能達到的路槽或邊緣，採用小型打夯機夯實。

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