路基路面排水设计[1]

第七章路基路面排水设计总论第七章路基路面排水设计总论第一节路基路面排水要求及设计一般原则第二节路基排水设备的构造与布置第三节路面排水设计第四节明渠的水文水力计算第一节路基路面排水要求及设计水毁病害板底淘空（冲刷）路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。道路路基路面应该设置完善的排水设施，以排除可能危害道路的地面水和地下水，保证路基路面结构稳固，防止路面积水影响行车安全。道路排水可分为地表排水和地下排水。地表排水又可分为路面（含路肩）表面排水、中央分隔带排水和坡面排水。排水设计应根据道路等级、沿线自然条件以及桥涵设置等情况进行综合考虑，注意充分利用地形和天然水系，合理布置各项设施，形成良好的排水系统，确保排水畅通和养护方便。排水设计包括排水系统的规划和排水结构物的设计。一、排水的重要性1.地面水渗入路基→路基强度降低2.地面水对边坡冲刷→路基整体稳定性受到威胁3.地下水浸入路基→强度降低（冻胀，翻浆、滑坍）4.降水渗入路面→降低材料的强度；高压水冲刷使承载力下降。二、排水的目的与任务1.把路基工作区内的土基含水量降低到一定范围之内。2.将降落在路基路面上的水和渗入路面内的水迅速的排除路基范围之外。第一节路基路面排水要求及设计一般原则三、基本要求1.设计中把影响路基路面的水流，加以拦截，排除，截断，疏干，降低，引导。2.施工中，校核全线排水系统的设计是否完善。3.养护中对排水设施应定期检查与维修，并根据情况不断完善。四、路基路面排水设计的一般原则1.排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济；2.各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利配合；3.做到综合设计和分期施工；4.尽量不破坏天然水渠，选择有利地质条件布设人工沟渠；5.以防为主，讲究经济效益；6.尽量阻止水进入路面结构，提供良好的排水施。第一节路基路面排水要求及设计一般原则第二节路基排水设备的构造与布置一、地面排水设备1.边沟边沟设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内流向路基的少量地面水。设置要点：①边沟不宜过长；②边沟的纵坡一般与路线纵坡一致；③边沟的出水口应与桥涵相适应；2.截水沟又称天沟，一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流。设置要点：①尽量与绝大多数地面流水方向垂直；②应保证水流畅通，就近引入自然水沟内排出；③截水沟水流不应引入边沟，当必须引入时，应增大边沟横断面，并进行保护；④截水沟长度以200～500m为宜；3.排水沟排水沟的主要用途在于引水，将路基范围内的各种水源的水流，引至桥涵或路基范围以外的指定地点。设置要点：①排水沟的横断面一般采用梯形，尺寸大小应经过水力水文计算选定；②排水沟位置可根据需要并结合当地地形等而定；③排水沟水流注入其他水渠或水道时，应使原水道不产生冲刷或淤积；④排水沟应具有合适的纵坡；4.跌水与急流槽跌水与急流槽是路基地面排水沟渠的特殊形式，用于陡坡地段，沟底纵坡可达45度。跌水构造：单级和多级之分，沟底有等宽与变宽之别。基本构造可分为进水口、消力池和出水口三个部分。急流槽构造：进口、主槽和出口三部分。5.倒虹吸与渡水槽当水流需要横跨路基，同时受到设计标高的限制，可以通过管道或沟槽，从路基底部或上部架空跨越，前者称为倒虹吸，后者称为渡水槽。倒虹吸管道：圆形和箱形，以水泥混凝土和钢筋混凝土为主。渡水槽结构：进出水口、槽身和下部支撑三部分。6.蒸发池气候干旱、排水困难地段，可利用沿线的集中取土坑或专门设置蒸发池排除地表水。二、地下排水设备1.暗沟设置要点：1）作用：设在地面以下引导水流的沟渠，无渗水和汇水作用，地下排水沟。2）使用条件：a。路基范围内的个别泉眼，泉水外涌；b。市区污水管、雨水管；c.公路中央分隔带弯道超高处。3）构造：进水口、暗沟沟身和盖板。4）纵坡和出水口：纵坡不小于1%。出口处沟底应高出边沟最高水位20cm以上，不容许出现倒灌现象。5）注意事项：（1）应防止泥土或砂粒落入沟槽或泉眼，以免堵塞（暗沟顶可铺筑（碎）砾石一层，上填砂砾）（2）暗沟流量一般不予计算。2.渗沟采用渗透方式将流向路基的地下水汇集于沟内并排到路基范围以外指定点的排水设施，使路基上保持干燥，不致因地下水成害。1）作用：降低地下水位或拦截地下水，其水力特性是紊流。2）分类：盲式、管式、洞式3）构造：渗水层、封闭层、反滤层、排水层4）尺寸：水力计算确定。埋深需考虑地下水位和不透水层的位置。5）使用条件：盲沟：一般用于流量不大、渗沟不长的地段。设计时应考虑淤塞失效问题，排水层阻力大，其纵坡不应小于1%，一般可采用5%。管式渗沟：设于地下引水较长的地段。但渗沟过长时，应加设横向泄水管，将纵向渗沟内的水流，迅速的分段排除。洞式渗沟：当地下水流量较大，或缺乏水管时，采用石砌涵洞，洞口大小依设计流量而定。3.渗井是竖直方向的地下排水设备1）作用：汇集离地面不深处含水层中的地下水，通过竖井，渗入下层，疏干路基土。2）使用条件（1）路基下层是存在透水层，能否排走汇集的地下水。（2）影响路基上部含水层较薄，排水量不大，并且平式渗沟难以布置时采用。3）构造：由上部集水构造和下部排水构造两部分组成。一、路面表面排水任务：迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面积水而影响行车安全。原则：①降落在路面表面的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排走；②在路线纵坡平缓汇水量不大路堤较低且边坡坡面不会受到冲刷的情况下，应采用横向漫坡的方式排水；③在路肩外侧边缘设置拦水带；④拦水带过水断面的水面，在高速及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘，二级及二级以下不得漫过右侧车道中心线。第三节路面排水设计纵坡坡段上的开口式泄水扣泄水量计算凹形竖曲线底部的开口式泄水扣泄水量的计算1.开口处设有低凹区二、中央分隔带排水类型：1.宽度小于3米且表面采用铺面封闭的中央分隔带排水；第三节路面排水设计2.宽度大于3米且表面未采用铺面封闭的中央分隔带排水；3.表面无铺面且未采用表面排水措施的中央分隔带；三、路面内部排水危害设置内部排水系统条件：1.年降水量为600mm以上的湿润和多雨地区；2.路基两侧有滞水，可能渗入路面结构内；3.严重冰冻地区，路基为粉性土组成的潮湿路段；4.路面改建和改善工程，需排除路面结构内的水；降低结构层强度唧泥冻胀面层剥落第三节路面排水设计路面结构表面的渗水量路基下自由水的渗流速度：第三节路面排水设计四、边缘排水系统组成：透水性填料集水沟、纵向排水沟、横向出水管和过滤织物。五、排水基层的排水系统基层排水系统就是直接在面层下面设置透水性排水基层，在其边缘设置纵向集水沟和排水管以及横向出水管等，组成排水基层排水系统。透水性材料：经水泥或沥青处置，或者未经处置的开级配碎石集料。第四节明渠的水文水力计算一、设计流量流量是路基排水设计的基本依据，其大小与汇水面积和一定频率下的径流厚度，以及汇水区域内的地形、地貌及地表植被等因素有关。16.67QqF3/Qmsq2式中：设计流量（）；设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度（mm/min）；径流系数；F汇水面积（km）二、水力计算1.基本计算公式：2.流速系数vCRiQwvwCRivQwiC32式中：水流的断面流速（m/s）；通过一定断面的流量（m/s）；水流断面的面积（m）；R水力影响半径（m）；水力坡度；流速系数。1yCRn3.容许的最小最大流速4.常用的沟渠断面水力要素5.最佳水力断面的水力要素