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1、第七章 路基路面排水 第一節(jié) 路基排水的意義和一般原則 一、路基排水的意義 保持路基材料的強度、穩(wěn)定性，進而保持路基的穩(wěn)定性 二、路基排水設計的一般原則 1.設計前必須進行深入細致的調(diào)查研究，詳細劃分流域； 2.路基排水溝渠的設置盡量與環(huán)境協(xié)調(diào)； 3.排水設施要因地制宜、就地取材、經(jīng)濟適用，并做到系 統(tǒng)規(guī)劃，合理布局，與當?shù)嘏潘O施相協(xié)調(diào)； 4.排水設計應講求經(jīng)濟效益，臨時排水設施應該盡可能與 永久排水設施相結合 第二節(jié) 路基排水設施 一、地面排水設施 （ 一）邊溝 1.邊溝的功能 用于匯集和排除降落在路基范圍內(nèi)以及流向路基的少量地表水 2.邊溝的布置 （ 1）橫向位置 邊溝一般布置在路塹的路

2、肩外側或較低矮路堤坡腳外側 （ 2）邊溝的縱坡 邊溝的縱坡宜與路線縱坡相一致，并不宜小于 0.5，困難情 況下可以減至 0.3% （ 3）邊溝的長度 單向排水長度每 300 500米設出水口 3.邊溝的橫斷面 （二）截水溝（天溝） 1.截水溝的功能 用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流，減輕邊溝的 水流負擔，保證挖方邊坡和填方坡腳不受流水沖刷。 2.截水溝的布置 （ 1）橫向位置 截水溝一般布置在路塹邊坡或陡坡路堤上側，垂直于山坡水流 方向或基本與等高線平行。視降雨量，可以不設或設計多道。 填方截水溝截水溝 挖方截水溝 5m （ 2）截水溝的縱坡與長度 截水溝的縱坡不宜小于 0.3，長度的

3、考慮以匯水既不造成過 大的沖刷，又不淤積為原則。 200m500m 3.截水溝的橫斷面 一般為梯形，溝的邊坡坡度，因巖土條件而定，一般采用 1： 1.0 1： 1.5。溝底寬度 b不小于 0.5m，溝深 h按設計流量而 定，亦不應小于 0.5m。 土質(zhì) 石質(zhì) （ 三）排水溝 將路基范圍內(nèi)各種水源的水流（如邊溝、截水溝、取土坑、 邊坡和路基附近積水），引排至橋涵或路基范圍以外的指定 地點。 2.排水溝的布置 （ 1）排水溝的布置可以根據(jù)需要并結合當?shù)氐匦螚l件而定， 距離路基坡腳不宜小于 3 4m，平面上應力求直捷，需要轉 彎時亦應盡量圓順，做成弧形，其半徑不宜小于 10 20m， 連續(xù)長度宜短，

4、一般不超過 500m。 （ 2）排水溝應具有合適的縱坡，以保證水流暢通，不致流 速太大而產(chǎn)生沖刷，亦不可流速太小而形成淤積，為此宜 通過水文水力計算而擇優(yōu)選定。一般情況下，可取 0.5 1.0%，不小于 0.3，亦不宜大于 3。 1.排水溝的功能 排水溝與水道銜接示意圖 1 排水溝； 2 其它渠道； 3 路基中心線； 4 橋涵 3.排水溝的橫斷面 排水溝的橫斷面，一般采用梯形，尺寸大小應經(jīng)過水力水文 計算選定。 （ 3）排水溝水流注入其他溝渠或水道時，應使原水道不產(chǎn) 生沖刷或淤積。通常應使排水溝與原水道兩者成銳角相交， 交角不大于 45，有條件可用半徑 R=10b（ b為溝頂寬）的 圓曲線朝下

5、游與其它水道相接。 4.排水溝的防護 包括排水溝在內(nèi)的土質(zhì)溝渠在有可能受到?jīng)_刷和滲漏 時必須進行防護和防滲處理 縱坡（ %） 1 1 3 3 5 5 7 7 加固類型 不加固 1.土質(zhì)好， 不加固 2.土質(zhì)不好 ，簡易加固 簡易加固 或干砌式 加固 干砌式或 漿砌式加 固 漿砌式加 固或改用 跌水 加固類型與溝底縱坡關系 型式 名稱 鋪砌厚度（ cm ） 平鋪草皮 單層 豎鋪草皮 迭鋪 簡易式 水泥砂漿抹平層 2 3 石灰三合土抹平層 3 5 粘土碎（礫）石加固層 10 15 石灰三合土碎（礫）石加固層 10 15 干砌片石 15 25 干砌式 干砌片石砂漿勻縫 15 25 干砌片石砂漿抹平

6、20 25 漿砌片石 20 25 漿砌式 混凝土預制塊 6 10 磚砌水槽 溝渠加固類型 （ 四）跌水 1.跌水的功能 在陡坡或深溝地段設置的溝底為階梯，水流呈瀑布式跌落 的溝槽稱作跌水，跌水的作用是在較短的距離內(nèi)，降低水 流流速，消減水流能量，進而防止沖刷（用于坡度大于 10 ，水頭高差大于 1.0m的陡坡地段） 2.跌水的布置和運用 邊溝與涵洞單級跌水連接圖 1 邊溝； 2 路基； 3 跌水井； 4 涵洞 多級跌水縱剖面圖 1 溝頂線； 2 溝底線 （ 五）急流槽 1.急流槽的功能 在陡坡或深溝地段設置的坡度較陡、水流不離開槽底的溝 槽稱作急流槽。急流槽的作用是在較短的距離內(nèi)以溝渠的 方式

7、引排水流、降低水頭，進而防止沖刷（可用于比跌水 更陡的坡度 ,可達 600） 急流槽平面圖 （六）倒虹吸與渡水槽 1.倒虹吸與渡水槽的功能 當水流需要橫跨路基，同時受到設計標高的限制，可以 采用管道或溝槽，從路基底部或上部架空跨越，前者稱 倒虹吸，后者為渡水槽，分別相當于涵洞和渡水橋，兩 者屬于路基地面排水的特殊結構物，并且多半是配合農(nóng) 田水利所需而采用。 2.倒虹吸與渡水槽的布置 倒虹吸的設置往往是因路基橫跨原有溝渠，且溝渠水位 高于路基設計標高，不能按正常條件下設置涵洞，此時 采用倒虹吸是可行的方案之一。 原水道與路基設計標高相差較大，如果路基兩側地形有 利，或當?shù)卮_有必要，可設簡易橋梁，

8、架設水槽或管道， 從路基上部跨越，以勾通路基兩側的水流。 東江深圳渡水槽 墨西哥格雷塔羅市的古渡槽 南水北調(diào)北京永定河倒虹吸工程 引大入秦先明峽倒虹吸 （ 七）蒸發(fā)池 1.蒸發(fā)池的功能 蒸發(fā)池是在氣候干燥地區(qū)的排水困難地段，于公路兩側每隔一定的距離， 為匯集邊溝流水，任其蒸發(fā)所設置的積水池。 2.蒸發(fā)池的布置和運用 （ 1）氣候干旱、排水困難地段，可利用沿線的集中取土坑 或專門設置蒸發(fā)池排除地表水。 （ 2）蒸發(fā)池與路基邊溝（或排水溝）間應設排水溝連接。 蒸發(fā)池邊緣與路基邊溝距離不應小于 5m，面積較大的蒸發(fā) 池不得小于 20m。池中水位應低于排水溝的溝底。 （ 4）蒸發(fā)池的設置不應使附近地面

9、形成鹽漬化或沼澤化。 （ 3）蒸發(fā)池的容量應以一個月內(nèi)路基匯流入池中的雨水能 及時完成滲透與蒸發(fā)作為設計依據(jù)。每個蒸發(fā)池的容水量不 宜超過 200 300m3，蓄水深度不應大于 1.5 2.0m。 （八）油水分離池 路基排水溝出口位于水質(zhì)敏感區(qū)，且所排污水水質(zhì)不滿足 污水綜合排放標準 （ GB 9878）中的規(guī)定時，可設置油 水分離池。 （九）排水泵站 路基匯水無法自流排除時，可設置排水泵站。 更多用于城市道路雨水處理 二、地下排水設施 （一）暗溝（管） 1.暗溝（管）的功能 用于排除泉水和地下集中水流，是設置在地下引道水流的溝 渠，無滲水和匯水作用。 2.暗溝的布置 （ 2）市區(qū)街道污水管或

10、雨水管，以及公路有中央分隔帶 時彎道處的排水設計也可采用暗溝或暗管排除積水。 （ 1）當路基范圍內(nèi)遇有個別泉眼，泉水外涌，路線不能 繞避時，為將泉水引至填方坡腳以外或挖方邊溝，加以 排除，可在泉眼與出口之間開挖溝槽，修建暗溝。 （ 3）暗溝造價一般高于明溝，同時，如果一旦淤塞，疏 通費事，甚至需開挖重建。因此，設計時必須與修建明溝 方案進行經(jīng)濟比較，擇優(yōu)選用。 （ 4）暗溝溝底縱坡建議不小于 1%。如出口處為邊溝， 暗溝底應高出邊溝最高水位 20cm以上，不允許出現(xiàn)倒灌 現(xiàn)象。 （ 5）采用暗管排水時，管底縱坡建議不小于 0.5，出 口條件同上。 3.暗溝的構造 （ 1）在路基填土之前，或挖出

11、泉眼之后，按照泉眼范圍大 小，剝除泉眼上層浮土，挖出泉井，砌筑井壁與溝壁，上蓋 混凝土 (或石 )蓋板。井深應保證蓋板頂面的填土厚度不小于 50cm，井寬 b按泉眼的范圍大小決定。高 h約 20cm，暗溝 寬 20 30cm。如溝身兩側為石質(zhì)，蓋板可直接放在兩側石 壁上。 （ 2）過水暗溝，例如兩雨水井之間 .的水道連接，也可采用 混凝土水管。 （二）滲溝 1.滲溝的功能 采用滲透方式將地下水匯集于溝內(nèi)，并通過溝底通道將水排 至指定地點，此種地下排水設備統(tǒng)稱為滲溝，它的作用是降 低地下水位或攔截地下水。 2.滲溝的布置 滲溝盡可能與地下水流向相互垂直，使之能攔截更多的地下 水。 路線所經(jīng)地段遇

12、有潛水、層間水、路塹頂部出現(xiàn)地下水，或 地下水位較高，影響路基或路塹邊坡穩(wěn)定，則需修建滲溝將 水排除。 填石滲溝的底坡應大于 1，帶有溝管的可以放寬道 0.5， 滲溝內(nèi)的最大流速一般不應超過 1m/s. 截斷路塹層間水的滲溝 攔截潛水流向路堤的滲溝 降低地下水位的滲溝 （一）滲井 1. （排水）滲井的功能 滲井的作用是將地面水通過豎井，滲入地下排除。 2. 滲井的布置和使用環(huán)境 （ 1）路線穿過雨量稀少地區(qū)的村落或集市，路線高度與原 地面相仿，因建筑物障礙不能貫通邊溝，而距地面不深處有 滲透性土層，且地下水流向背離路基，地面水流量不大，此 時可以修筑滲水井將邊溝水流分散到地面 1. 5m以下的

13、透水 層中，使之不致影響路基穩(wěn)定。 （ 2）高速公路或城市道路立交橋下的通道，路線為凹形豎曲 線時，如通道路基下層有良好的滲水性土層，則可于凹形的最 低部位設置滲井，井口寬可取 41.5cm，與一般雨水井同，上 蓋鐵蓖蓋板，總寬與通道寬相等，使低洼處積水由滲井排走。 3. 滲井的構造 上部構造 :滲水井面積的大小，取決于路基表面的流量，一般可采用直徑為 0.7m的圓井，或 0.6m x0.66m1.0m x 1.0m的方井。滲水井的頂部四周 (進口部分除外 )用粘土筑堤圍護。頂上也可加筑混凝土蓋，嚴防滲井淤塞。 上部構造為集水結構，下部為排水結構。 下部構造 :滲水井的下部，必須穿過不透水層而

14、深達滲透層。井內(nèi)填充材料用 碎石或卵石，上部不透水土層內(nèi)填充砂和礫石。透水性土層離地面較深時， 可甩鉆井機鉆孔，但鉆井的直徑不應小于 15cm，有時可達 50一 60cm。 a)滲井構造 b)滲水擴散曲線 第三節(jié) 路面排水設計 一、路面表面排水 （一）路面表面排水的目的 路面表面排水的主要目的是迅速把降落在路面和路肩表面的 降水排走，以免造成路面積水而影響行車安全 （二）路面表面排水的方式 1.在路線縱坡平緩、匯水量不大、路堤較低且邊坡坡面不會 受到?jīng)_刷的情況下，應采用在路拱和路堤邊坡上橫向漫坡的 方式排除路面表面水。 2.在路堤較高，邊坡坡面在未做防護而易遭受路面表面水流 沖刷，應沿路肩外側

15、邊緣設置攔水帶，匯集路拱漫流路面表 面水，然后通過泄水口和急流槽排離路堤。 3.當硬路肩匯水量大，或硬路肩狹窄，或爬坡、加速車道占 用了路肩過水斷面，可以采用路肩排水溝的方式代替攔水帶 設置攔水帶匯集路面表面水時，攔水帶過水斷面內(nèi)的水面， 在高速公路及一級公路上不得漫過右側車道外邊緣，在二級及 二級以下公路上不得漫過右側車道中心線。 現(xiàn)澆（鋪）攔水帶 預制攔水帶 預制路肩排水溝 攔水帶與急流槽的組合 攔水帶匯集的水流應以 20 50間距的急流槽排下路基 縱坡上的不對稱喇叭形泄水口 二、中央分隔帶排水 （一）中央分隔帶排水的方式 1.寬度小于 3m且表面采用鋪面封閉的中央分隔帶排水， 降落在分隔

16、帶上的表面水排向兩側行車道，其坡度與路面 的橫坡度相同；在超高路段上，可在分隔帶上側邊緣處設 置緣石或泄水口，或者在分隔帶內(nèi)設置縫隙式圓形集水管 或碟形混凝土淺溝和泄水口，以攔截和排泄上側半幅路面 的表面水。 3表面無鋪面且未采用表面排水措施的中央分隔帶，降落在 分隔帶上的表面水下滲，由分隔帶內(nèi)的地下排水設施排除。 2寬度大于 3m且表面未采用鋪面封閉的中央分隔帶排水，降 落在分隔帶上的表面水匯集在分隔帶中央的低洼處，并通過 縱坡排流到泄水口或橫穿路界的橋涵水道中。 我國通常采用較窄的中央分隔帶，僅在中間設預留車道時才采用 寬的中央分隔帶。各地在選用排水設施類型時，并未拘泥于以分 隔帶寬度限值

17、作為唯一的依據(jù)，而是結合地區(qū)和工程需要確定， 形式是多樣的。因而，上述分類中的寬度標準并不是絕對的。 三、路面內(nèi)部排水 （一）路面內(nèi)部排水的目的 （ 1）浸濕各結構層材料和路基土，造成路面基層材料和地基土的強度 降低； （ 2）使水泥混凝土路面產(chǎn)生基層唧泥，隨之出現(xiàn)脫空、錯臺、開裂和 整個路肩破壞； （ 3）與水經(jīng)常接觸將使瀝青混合料的瀝青剝落，影響瀝青混合料的耐 久； （ 4）下滲的水使路基土產(chǎn)生不均勻凍脹；進而造成翻漿。 低透水性土質(zhì)的路基常常使?jié)B入到路面內(nèi)部的水長時間不能 排除，停滯在路槽內(nèi)，使路面材料長期飽水。路面結構內(nèi)部 排水的目的是保證路面材料處于正常濕度狀態(tài)，正常行使其 使用功能

18、，達到其應有的使用壽命。 1.水對路面結構的影響 2.路面內(nèi)部排水的目的 （ 1）年降水量為 600mm以上的濕潤和多雨地區(qū)，路基由 透水性差的細粒土（滲透系數(shù)不大于 10-5cm/s）筑成的高速 公路、一級公路或重要的二級公路。 （ 2）路基兩側有滯水，可能滲入路面結構內(nèi)。 （ 3）嚴重冰凍地區(qū)，路基為由粉性土組成的潮濕、過濕路 段。 （ 4）現(xiàn)有路面改建或改善工程，需排除積滯在路面結構內(nèi) 的水份 。 （二）路面內(nèi)部排水系統(tǒng)的設置條件 我國 公路排水設計規(guī)范 （ JTJ018-97）建議遇有下列情況 時，應設置路面內(nèi)部排水系統(tǒng)： （三）路面內(nèi)部排水方式 1.路面邊緣排水系統(tǒng) 2.排水基層排水

19、系統(tǒng) 設縱向集水溝和管的排水基層排水系統(tǒng) 全寬式排水基層 2.排水墊層 用于有地下水、臨時滯水、泉水有可能進入路面結構或 者需要迅速排除負溫作用引起的積聚在路基上層的自由 水時 第四節(jié) 明渠的水力水文計算 一、設計流量 流量是路基路面排水設計的基本依據(jù)，其大小與 匯水面積、洪水頻率、匯水區(qū)域內(nèi)的地形、地貌 及植被等因素有關。 設計流量 Q設計流量 q設計重現(xiàn)期和降雨歷時內(nèi)的平均降雨強度 (mm/min) 徑流系數(shù) F匯水面積（ Km2） 第四節(jié) 明渠的水力水文計算 坡面匯流歷時 t1坡面匯水歷時 m1地表粗度系數(shù) Ls、 is分別為坡面長度（ m）和坡度。 溝管內(nèi)匯流歷時 t2溝管內(nèi)匯流歷時

20、n、 i分段數(shù)和分段序號 li第 i段的長度（ m） vi第 i段平均流速 第四節(jié) 明渠的水力水文計算 溝管內(nèi)的平均流速 設計重現(xiàn)期的降雨強度 當氣象站有 10年的雨量 資料時 當?shù)厝鄙儆炅抠Y料時 例題見 P208 第四節(jié) 明渠的水力水文計算 二、水力計算 1.常用的溝渠斷面水力要素計算 水流斷面面積 濕周 水力半徑 m 坡率 K 斷面系數(shù) m1 m2 b h A B H 第四節(jié) 明渠的水力水文計算 2.基本計算公式 3.流速系數(shù) 當 時 當 R1.0時 第四節(jié) 明渠的水力水文計算 4.容許的最小與最大流速 容許最小流速 容許最大流速見表 7 14 表中數(shù)值適用于深度 h 0.4 0.6m 當 h1.0m 系數(shù)為 1.25 當 h=2.0m 系數(shù)為 1.40 第四節(jié) 明渠的水力水文計算 5.最佳水力斷面的水力要素計算 最佳水力斷面又稱經(jīng)濟斷面：是指在固定設計流量的條件下，按容許 最大流速通過時，所得面積為最小的水流斷面。 也就是在固定條件下即 QS、 v、 C、 m不變的條件下設計的溝渠斷面具 有最小的濕周，即可實現(xiàn)最佳水力斷面的目的。 兩邊對 h求導，并令 可得 有以上條件可得： 根據(jù)不同的 m，可以查表 7 15 第四節(jié) 明渠的水力水文計算 最佳斷面時的濕周 水力半徑 容許的最大流速 例題見 P214