预制排水槽在尼日利亚铁路边坡防护的应用.pdf

2 0 1 4年 4月 第 5卷 第 2期 高速铁路技术 HI GH S PEED RAI L W AY TECHNOLOGY No 5， Vo 1 2 Apr 2 01 4 文章编号：1 6 7 4 -8 2 4 7 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 0 6 6 3 预 制排水槽在 尼 日利 亚铁 路边坡 防护 的应用 王 春 肖朝乾 ( 中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 6 1 0 0 3 1 ) 摘要： 尼 日利亚首都阿布贾暴雨强度为 1 2 0 m m h ， 路堤坡面和路堑坡面汇水量大， 坡率缓于 1 ： 1 2 5 ， 边坡高 度小于 8 m的铁路路基土质边坡主要采用灌草 +排水槽进行防护。由于尼 日利亚7 昆 凝土价格高且当地工人 施工技能较低 ， 排水槽采用 C 2 0混凝土工厂预制构件后现场拼装 ， 每块排水槽高 0 7 5 m、 厚 0 0 5 i n 、 深 0 1 5 m， 梯形结构 ， 前后 2块排水槽长短边搭接拼装制作； 排水槽间距 1 5 2 0 in设置 1 道 ， 排水槽间采用灌草 防护。排水槽由工厂预制， 可以有效减少混凝土用量及施工对环境的污染 ； 现场拼装能有效提高施工效率 ； 安装拆卸方便并可重复利用 ， 避免形成废弃混凝土对环境二次污染。预制拼装式排水槽具有上述优点， 但国 内尚无先例， 鉴于此， 可在国内一般铁路坡率缓于 1 ： 1 2 5的低矮路基边坡试用 ， 进而根据试用效果推广运用。 关键词： 尼 日利亚铁路； 排水槽 ； 工厂预制 ； 现场拼装； 边坡防护 中图分 类号 ： U 2 1 3 1 3 文献标志码 ： B Ap p l i c a t i o n o f Pr e c a s t As s e mb l i n g Ty p e Gut t e r i n S l o p e Pr o t e c t i o n o f Ra i l wa y Ro a d b e d i n Ni g e r i a W ANG Chun XI AO Cha o qi an ( C h i n a R a i l w a y E r y u a n E n g i n e e r i n g G r o u p C o ， L t d ， C h e n g d u 6 1 0 0 3 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n A b u j a ， c a p i t a l o f N i g e ri a ， s t o r m i n t e n s i t y i s 1 2 0 m m h w i t h l a r g e c a t c h m e n t v o l u me o f r o a d b e d s u r f a c e a n d e x c a v a t i o n t o p a n d wi t h s l o p e n o t mo r e t ha n 1 ：1 2 5S h r u b a n d g r a s s a s we l l a s g u t t e r a r e a d o p t e d f o r t h e r a i l wa y r o a d - b e d s o i l s l o p e， wh o s e s l o p e h e i g h t i s l e s s t h a n 8m Due t o t he h i g h p ric e o f c o n c r e t e a n d l o w s k i l l o f t h e l o c a l c o n s t r u c t i o n wo r k e r s i n N i g e ria ， t h e c o mp o n e n t s o f g u t t e r a r e p r e c a s t a t f a c t o r y wi t h C 2 0 c o n c r e t e a n d a s s e mb l e d a t s i t e ；i t i s t r a p e z o i d s t r u c t u r e g u t t e r o f 0 7 5 0 0 5 0 1 5 ( h e i g h tt h i c k n e s sd e p t h )a n d t h e l o n g a n d s h o r t e d g e s o f g u t t e r s f r o n t a n d r e a r a r e l a p p e d a n d a s s e mb l e d；t h e r e i s a g ut t e r e v e ry 1 52 0 m wi t h s h ru b a nd g r a s s p r o t e c t i o nFa c t o r y p r e c a s t f o r g u t t e r c a n r e d u c e t he c o n s t ru c t i o n p o l l u t i o n e f f e c t i v e l y a n d fie l d a s s e mb l i n g c a n i mp r o v e t h e c o ns t ru c t i o n e f f i c i e n。 c y；me a n wh i l e， a s s e mb l i n g a n d d i s a s s e mb l i n g c a n b e e a s y a n d b e r e c y c l e d t o a v o i d t h e s e c o n d a r y p o l l ut i o n o f wa s t e c o n c r e t e t o t h e e n v i r o n me nt T he r e i s no p r e c e d e n t o f a pp l i c a t i o n o f p r e c a s t a s s e mb l i n g t y pe g u t t e r i n Ch i n a e v e n t h o ug h t h e r e a r e m a n y a d v a n t a g e s T h e r e f o r e ， p r e c a s t a s s e m b l i n g t y p e g u t t e r c a n b e a p p l i e d t o t h e l o w r o a d b e d s i d e s l o p e ( n o t mo r e t h a n 1 ： 1 2 5 )o f t h e n a t i o n a l o r d i n a ry r a i l w a y a n d f u r t h e r d e v e l o p e d a n d p r o m o t e d a c c o r d i n g t o t h e t r i a l r e s u l t s Ke y wo r ds ： Ni g e ria r a i l wa y；g u t t e r ；f a c t o r y p r e c a s t ；fie l d a s s e mb l i n g；s l o p e p r o t e c t i o n 1 引言 尼 日利亚现代化铁路及阿布贾城市轨道交通工程 ( 轻轨 )均 由 中 国 公 司 设 计 及 施 工 ， 长 度 分 别 为 1 7 8 k m、 4 8 k m， 项 目均位 于首都 阿布贾附近。本段地 收稿 日期 ： 2 0 1 3 1 1 - 2 5 作者简介 ： 王 春( 1 9 8 1 一 ) ， 男 ， 工程师 。 形平坦， 路基支挡及边坡防护工程较小， 排水工程为重 点工程， 其是否合理是整个工程成败的重要因素， 故排 水工程设计尤其重要。 2沿线概况及工程措施 2 1 沿线工程地质及气象情况 尼 日利亚首都阿布贾地处高原 ， 属尼 日利亚 中北 部豪撒高原 ， 侵蚀 、 剥蚀地貌 ， 地势北高南低 ， 海拔 3 0 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 王春， 等： 预制排水槽在尼 日利亚铁路边坡防护的应用 2 0 1 4年 4月 5 0 0 m， 地形起伏相对较小。沿线地表上覆第四系全新 统人 工 填 土 ( Q 4 ) 、 冲洪 积 层 ( Q 4 一) 、 坡 洪 积 层 ( Q d + p 1 ) 、 坡残积层( Q ： ) 等土层； 下伏前寒武系( P t ) ( P e g 、 P c m、 P c b ) 等硬质 岩层。本段 属热带 季风气候 区， 分干、 湿2 季。4 1 0月为雨季， 雨量充沛， 降水量 由南向北逐渐递减， 1 1 月至次年4月为旱季， 天气闷 热， 干旱少雨。多年平均降雨量为1 4 3 8 7 m m( 1 9 8 2 年 2 0 0 6年 ) ， 年降水 日数 1 0 6 d ( 1 9 8 3年 一 2 0 0 3年 ) ， 暴雨强度为 1 2 0 m m h 。 2 2工程措施 尼 日利亚地形平坦 ， 铁路以路基工程为主， 路基填 挖高度均较小 ， 路基边坡坡率缓 于 1 ： 1 2 5 ， 边坡高度 小于 8 m的土质边坡主要采用灌草 +排水槽进行 防 护 ， 如图 1 所示。 路堤护肩 A节点 ( 路堤) 排水槽 _ 、 7 灌草护坡 1 5 O 0 2 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 坡脚平台 ( a ) ( 路堤) 灌蜡护坡坡面示意图( c m) ( b )I- I剖面 ( 路堤) ( c m) ( c ) A节点大样 图( c m) 图 1 坡面细部示意 图( c m) 排水工程主要用排水槽 ， 采用 C 2 0混凝 土工厂预 制 ， 然后现场拼装。每块排水槽 高 0 7 5 m， 厚0 0 5 m， 深 0 1 5 m， 梯形结构 ， 前后 2块截排水槽长短边搭接 拼装制作 ； 排水槽间距 1 5 2 0 m设 置 1道 ， 排水槽 间 采用灌草防护 。 3 预制拼装式排水槽的特点 3 1 技术特点 尼 日利亚首都阿布贾暴雨强度为 1 2 0 m m h ， 路堤 坡面和路堑坡面汇水量大 ， 流经边坡后会对边坡产生 冲蚀。设计时在路堤边缘设置护肩 、 路堑顶设置镶边 ， 通过路堤护肩( 路堑镶边 ) 将路基 面 ( 堑顶 ) 汇水分割 成小段 ， 并通过边坡上的排水槽引出坡面 ， 有效地防止 了雨水汇集对边坡的冲刷 。 预制拼装式排水槽水力计算 ： 设计采用先拟定排 水槽尺寸 ， 再进行过水 流量计算 的方法。过水流量采 用地面小径流汇水流量理论进行计算， 流量计算结果 如表 1 所示 ， 拟定排水尺寸如表 2所示 。 表 1 尼 日利亚双线铁路路堤表面 汇水流 量统计 表 双线铁路 路堤长度 路堤 汇水 设计流量 路堤面宽度 面积 F 径流系数 暴雨强度 ， C mm h Q 5 0 ( m s ) m m l 2 3 2 0 2 4 6 1 1 2 O O O 1 表 2 路堤排水槽尺寸检算表 排水槽检算( 按矩形计算) 宽度 6 = O 3 8 m 高度 h： 0 O 5 水流断面面积 m =b h： 0 0 2 湿周 m =b+ k h= 0 4 8 沟壁面( 数 ) = 2= 2 0 o 水力 半径 m R=w x= 0 0 4 水流的平均速度 ( I l l S ) V=C ( ( R i ) 。 )= 2 O 7 水力坡度( 边坡坡率 1 ： 1 5 ) 0 6 6 7 流速系数 C=( 1 n) R y= 1 2 7 4 沟槽粗糙 系数 0 0 3 5 与 R及 n有关指数 Y为固定值 1 6 ， 1 5 ， 1 4 0 2 5 流量 ( m s ) Q=wV= 0 0 4 b= O 3 8 设计排 水槽 尺寸 m ( 保证埋深 + 0 1 I T I ) h= 0 1 5 通过上述检算 ， 拟定 的路堤边坡排水槽过水流量 满足使用要求。 3 2 经济性 由于尼 日利亚混凝土价格高且当地工人施工技能 较低 ， 采用现浇混凝土价格昂贵 ， 且施工效果较差。采 用预制拼装式排水槽能够克服这两大弱点 ， 经技术经 济比较 ， 优势明显 ， 比较情况如表 3所示。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m