5.路基排水设计

第5章路基排水路基路面排水要求及设计一般原则一、排水的目的与要求目的：保持路基路面常年处于干燥状态，确保路基及路面具有足够的强度与稳定性。要求：1.各项排水设施具有足够的泄水能力；2.自由水在路面结构内的渗流时间不能太长渗流路径不能太长；3.排水设施要有较好的耐久性；4.各种排水设施要形成一个有效的排水系统。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和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；边沟横断面形式：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；挖方路段截水沟：大于5米填方路段截水沟：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；排水沟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。跌水的构造：适用于排水沟渠连接处用于较长陡坡地段的沟渠跌水基本构造：进水口、消力池和出水口一般，跌水台阶高P最大不超过2.0m。常用简易多级跌水，台高约0.4～0.5m，护墙用石砌或混凝土结构，墙基埋深为水深a的1.0～1.2倍，并不小于1.0m，墙厚0.25～0.3m。消力池其消能作用，底部具有1％～2％纵坡，底厚0.35～0.3m，末端设有消力槛，槛高一般15～20cm。急流槽急流槽的构造：进口、主槽和出口。二、地下排水设施（一）暗沟（管）1.暗沟（管）的功能用于排除泉水和地下集中水流，是设置在地下引导水流的沟渠，无渗水和汇水作用。2.暗沟的布置（2）市区街道污水管或雨水管，以及公路有中央分隔带时弯道处的排水设计也可采用暗沟或暗管排除积水。（1）当路基范围内遇有个别泉眼，泉水外涌，路线不能绕避时，为将泉水引至.填方坡脚以外或挖方边沟，加以排除，可在泉眼与出口之间开挖沟槽，修建暗沟。（3）暗沟造价一般高于明沟，同时，如果一旦淤塞，疏通费事，甚至需开挖重建。因此，设计时必须与修建明沟方案进行经济比较，择优选用。（4）暗沟沟底纵坡建议不小于1%。如出口处为边沟，暗沟底应高出边沟最高水位20cm以上，不允许出现倒灌现象。（5）采用暗管排水时，管底纵坡建议不小于0.5％，出口条件同上。3.暗沟的构造（1）在路基填土之前，或挖出泉眼之后，按照泉眼范围大小，剥除泉眼上层浮土，挖出泉井，砌筑井壁与沟壁，上盖混凝土(或石)盖板。井深应保证盖板顶面的填土厚度不小于50cm，井宽b按泉眼的范围大小决定。高h约20cm，暗沟宽20～30cm。如沟身两侧为石质，盖板可直接放在两侧石壁上。（2）过水暗沟，例如两雨水井之间.的水道连接，也可采用混凝土水管。（二）渗沟1.渗沟的功能采用渗透方式将地下水汇集于沟内，并通过沟底通道将水排至指定地点，此种地下排水设备统称为渗沟，它的作用是降低地下水位或拦截地下水。2.渗沟的布置渗沟尽可能与地下水流向相互垂直，使之能拦截更多的地下水。路线所经地段遇有潜水、层间水、路堑顶部出现地下水，或地下水位较高，影响路基或路堑边坡稳定，则需修建渗沟将水排除。填石渗沟的底坡应大于1％，带有沟管的可以放宽道0.5％，渗沟内的最大流速一般不应超过1m/s.截断路堑层间水的渗沟拦截潜水流向路堤的渗沟降低地下水位的渗沟3.渗沟的构造（三）渗井1.（排水）渗井的功能渗井的作用是将地面水通过竖井，渗入地下排除。2.渗井的布置和使用环境（1）路线穿过雨量稀少地区的村落或集市，路线高度与原地面相仿，因建筑物障碍不能贯通边沟，而距地面不深处有渗透性土层，且地下水流向背离路基，地面水流量不大，此时可以修筑渗水井将边沟水流分散到地面1.5m以下的透水层中，使之不致影响路基稳定。（2）高速公路或城市道路立交桥下的通道，路线为凹形竖曲线时，如通道路基下层有良好的渗水性土层，则可于凹形的最低部位设置渗井，井口宽可取41.5cm，与一般雨水井同，上盖铁蓖盖板，总宽与通道宽相等，使低洼处积水由渗井排走。路面排水设计一、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不符合以上情况时，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，二级及二级一下不得漫过右侧车道中心线；急流槽二.路面内部排水1.路面结构内水分的有害影响：造成无粘结粒状材料和地基土强度降低；水泥混凝土路面产生唧泥，出现错台、开裂和路肩破坏；形成高压空隙水压力和高流速水流，引起基层细颗粒产生唧泥，失去支承；冰冻深度大于路面厚度时，高水位下造成冻胀；沥青混合料剥落，影响沥青混凝土耐久性并产生龟裂2.设置内部排水系统条件：（1）年降水量较多的湿润和多雨地区（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3.路面内部排水系统设计要求：各项排水设施的泄水能力应大于渗入路面结构内的水流；下游排水设施的泄水能力应超过上游泄水能力；渗入水在路结构内的最大渗流时间，冰冻地区不超过1h，其他地区不超过2h~4h；渗流长度不超过45～60m；各项排水设施不应被渗流从路面、路肩或路基带来的细料堵塞。排水基层排水系统设纵向集水沟和管的排水基层排水系统全宽式排水基层排水垫层用于有地下水、临时滞水、泉水有可能进入路面结构或者需要迅速排除负温作用引起的积聚在路基上层的自由水时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。三、路面边缘排水系统纵向集水管用的开孔波纹管土工布纵向渗水管横向出水管试验试件