路基路面排水設(shè)計原則及水力計算

路基路面排水設(shè)計原則及水力計算第一節(jié)路基路面排水要求及設(shè)計一般原則第二節(jié)路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置第三節(jié)路面排水設(shè)計第四節(jié)明渠的水文水力計算第五節(jié)暗溝的水文水力計算第一節(jié)路基路面排水要求及設(shè)計

一般原則二、路基路面排水設(shè)計的一般原則

1.排水設(shè)施要因地制宜、全面規(guī)劃、合理布局、綜合治理、講究實效、注意經(jīng)濟；

2.各種路基排水溝渠的設(shè)置，應(yīng)注意與農(nóng)田水利配合；

3.做到綜合設(shè)計和分期施工；

4.盡量不破壞天然水渠，選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠；

5.以防為主，講究經(jīng)濟效益；

6.盡量阻止水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，提供良好的排水施。

路基路面的強度與穩(wěn)定性同水的關(guān)系十分密切。道路路基路面應(yīng)該設(shè)置完善的排水設(shè)施，以排除可能危害道路的地面水和地下水，保證路基路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，防止路面積水影響行車安全。

道路排水可分為地表排水和地下排水

地表排水又可分為路面（含路肩）表面排水、中央分隔帶排水和坡面排水。地下排水：可分為盲溝、暗溝、滲溝、檢查井

排水設(shè)計包括排水系統(tǒng)的規(guī)劃和排水結(jié)構(gòu)物的設(shè)計三、影響路基路面的水的類型地面水:包括大氣降水以及河、海、湖、水渠、水庫水等地下水:包括土層滯留水、潛水及層間水等◆不同水對路基路面的影響◆路界地表排水的內(nèi)容

路面表面排水中央分隔帶排水坡面排水◆路面內(nèi)部排水的內(nèi)容下封層及路肩部的排水盲溝排水基層排水面層左圖：排水性路面路面內(nèi)部排水系統(tǒng)的設(shè)計

通常需滿足三方面的要求各項設(shè)施應(yīng)具有足夠的泄水能力，排除滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水；自由水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的滲流時間不能太長，滲流路徑不能太長；排水設(shè)施要有較好的耐久性。第二節(jié)路路基排水設(shè)備備的構(gòu)造與布布置一、地面排排水設(shè)備第二節(jié)路路基排水水設(shè)備的構(gòu)構(gòu)造與布置置1.邊溝邊溝設(shè)置在在挖方路基基的路肩外外側(cè)或低路路堤的坡腳腳外側(cè)，多多與路中線線平行，用用以匯集和和排除路基基范圍內(nèi)流流向路基的的少量地面面水。設(shè)置要點：：①邊溝不宜宜過長；②邊溝的縱縱坡一般與與路線縱坡坡一致；③邊溝的出出水口應(yīng)與與橋涵相適適應(yīng)；1)形式：梯形形、矩形、、三角形、、流線型2)尺寸：一般般底、高為為0.4～0.6m，特殊時局局部加大尺尺寸。3)長度：不宜宜過長，盡盡量就近排排除路基范范圍。縱坡一般與與路線相同同。但不小小于0.5%。2.截水溝又稱天溝，一般設(shè)置置在挖方路路基邊坡坡坡頂以外，，或山坡路堤堤上方的適適當(dāng)?shù)攸c，，用以攔截截并排除路路基上方流向路基的的地面徑流流。設(shè)置要點：：盡量與絕絕大多數(shù)地地面流水方方向垂直；；1)形式：一般般為梯形，，矩形形式式2)尺寸：按實實際流量計計算3)長度：200-500m為宜4)出水口A.沿等高線布布置B.保證水流暢暢通，就近近引入自然然溝內(nèi)排除除C.一般不能引引入邊溝。。5)截水溝離開開路基的距距離的確定定6)截水溝的溝溝槽加固一般要求不不能使水下下滲，影響響邊坡穩(wěn)定定。對于地質(zhì)不不良地段應(yīng)應(yīng)避免積水水成害；對于縱坡大大的截水溝溝為防止沖沖刷；平臺上設(shè)的的邊溝，防防止水流滲滲漏影響穩(wěn)穩(wěn)定。3.排水溝排水溝的主要用途在在于引水，將路基范范圍內(nèi)的各各種水源的水流流，引至橋橋涵或路基基范圍以外外的指定地地點。設(shè)置要點：：1)形式：一般般梯形2)尺寸：經(jīng)水水力水文計計算確定。。B、h大于等于0.5m3)布置：離路路基盡可能能遠(yuǎn)，距路路基坡腳一一般不宜小小于3~4m，高速公路路高路堤，，坡腳排水水溝不小于于2m，縱坡應(yīng)保保證水流暢暢通，不產(chǎn)產(chǎn)生沖刷或或淤積，一一般不小于于0.3%，不大于3%4)長度：小于于500m5)平面線形：：平面上應(yīng)應(yīng)力求直捷捷，轉(zhuǎn)彎時時應(yīng)圓順連連接；半徑徑不宜小于于10~20m。6)出水口：排排水溝水流流注入其它它溝渠或水水道時，應(yīng)應(yīng)保證原水水道不產(chǎn)生生沖刷或淤淤積。通常常以不大于于45°的銳角或園園曲線朝下下游與其它它水道相接接。4.跌水與急流流槽跌水與急流流槽是路基基地面排水水溝渠的特特殊形式，，用于陡坡坡地段，溝溝底縱坡可可達(dá)45度。跌水：是階階梯形的建建筑物，水水流以瀑布布形式通過過的排水設(shè)設(shè)施。有單單級和多級級形式，作作用主要是是降低流速速和削減水水的能量或或改變水流流方向。跌水構(gòu)造：：單級和多多級之分，，溝底有等等寬與變寬寬之別?；緲?gòu)造可可分為進(jìn)水水口、消力力池和出水水口三個部部分。1)形式：一般般矩形，漿漿砌片石或或混凝土預(yù)預(yù)制塊砌筑筑2)尺寸：根據(jù)據(jù)地形、地地質(zhì)條件等等，一般需需水力計算算3)構(gòu)造：按水水力計算特特點，可分分為進(jìn)水口口、跌水槽槽、出水口口。跌水槽槽由跌水墻墻、平臺和和消能設(shè)備備組成。4)出口連接：：橋涵、自自然溝、排排水溝5)單級跌水：：適用于排排水溝渠連連接處，由由于水位落落差較大，，需要消能能或改變水水流方向（（如路基邊邊溝水流通通過涵洞排排泄時）。。6)多級跌水：：適用于較較長陡坡地地段的溝渠渠，為減緩緩水流速度度，并予以以消能。急流槽：是具有很陡坡度的的水槽，水流以陡坡形式式通過的排水設(shè)施施，但水流不離開開槽底。它的作用用主要是在很短的的距離內(nèi)，水面落落差很大的情況下下進(jìn)行排水。多用用于涵洞的進(jìn)出水水口和高路塹邊溝溝流入排水溝的進(jìn)進(jìn)出水口，或在特特殊情況下，截水水溝流向邊溝的場場合。溝底縱坡可可達(dá)45度。1)形式：矩形，漿砌砌片石或混凝土預(yù)預(yù)制塊砌筑2)尺寸：需水力計算算來確定尺寸，水水流量不大時，可可用標(biāo)準(zhǔn)尺寸3)構(gòu)造：進(jìn)水口、主主槽、出水口4)出水連接：橋涵、、自然溝、排水溝溝5.倒虹吸與渡水槽當(dāng)水流需要橫跨路路基，同時受到設(shè)設(shè)計標(biāo)高的限制，，可以通過管道或溝溝槽，從路基底部部或上部架空跨越越，前者稱為倒虹吸，后者稱為渡水槽。倒虹吸：水流橫跨路基且受受到設(shè)計標(biāo)高限制制時，可通過多次次改變水流方向從從路基下方跨越的的排水設(shè)施。倒虹虹吸是利用上下游游溝渠水位差作用用，管道為有壓管管道，水流條件較較差，結(jié)構(gòu)要求高高，應(yīng)謹(jǐn)慎使用。。渡水槽：水流橫跨路基且受受到路基標(biāo)高限制制時，水流從路基基上方跨越的排水水設(shè)施。渡水槽應(yīng)應(yīng)滿足道路對凈空空與美化的要求，，結(jié)構(gòu)與橋梁相似似，但主要作用是是溝通水流，在效效能上應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)強度和排水要求求防止沖刷和滲漏漏。1)構(gòu)造：倒虹吸：進(jìn)水口、、沉淀池、出水口口、管身渡水槽：進(jìn)出水口口、槽深、下部支支撐2)尺寸：需水力計算算倒虹吸管道：圓形形和箱形，以水泥泥混凝土和鋼筋混混凝土為主。渡水槽結(jié)構(gòu)：進(jìn)出出水口、槽身和下下部支撐三部分。。6.蒸發(fā)池：氣候干旱、排水困困難地段，可利用用沿線的集中取土土坑或?qū)ｉT設(shè)置蒸蒸發(fā)池排除地表水水。二、地下排水水設(shè)備二、地下排水設(shè)備備1.暗溝設(shè)置要點：不宜過過長，溝底應(yīng)具有有1％～2％的縱坡，出水口口底面標(biāo)高應(yīng)高出出溝外最高水位20cm,以防水力倒?jié)B。2.滲溝結(jié)構(gòu)形式：盲溝式式、洞式和管式。。設(shè)置要點：位置視視地下排水的需要要而定。3.滲井滲井施工不易，單單位滲水面積的造造價高于滲溝，一一般盡量少用。1.暗溝1)作用：設(shè)在地面以以下引導(dǎo)水流的溝溝渠，無滲水和匯匯水作用，地下排排水溝。2)使用條件：a.路基范圍內(nèi)的個別別泉眼，泉水外涌涌；b.市區(qū)污水管、雨水水管；c.公路中央分隔帶彎彎道超高處。3)構(gòu)造：進(jìn)水口（泉泉井）、暗溝溝身身和蓋板。圓形和和矩形。4)縱坡和出水口：縱縱坡不小于1%。出口處溝底應(yīng)高高出邊溝最高水位位20cm以上，不容許出現(xiàn)現(xiàn)倒灌現(xiàn)象。5)注意事項：(1)應(yīng)防止泥土或砂粒粒落入溝槽或泉眼眼，以免堵塞（暗暗溝頂可鋪筑碎（（礫）石一層，上上填砂礫）(2)暗溝流量一般不予予計算。2.滲溝：采用滲透方式將流流向路基的地下水水匯集于溝內(nèi)并排排到路基范圍以外外指定點的排水設(shè)設(shè)施，使路基上保保持干燥，不致因因地下水成害。1)作用：是降低地下下水位或攔截地下下水，其水力特性性是紊流。2)分類：盲式、管式式、洞式3)構(gòu)造：滲水層、、封閉層、反濾層層、排水層4)尺寸：水力計算確確定。埋深需考慮慮地下水位和不透透水層的位置。5)使用條件：盲溝：一般用于流量不大大、滲溝不長的地地段。設(shè)計時應(yīng)考考慮淤塞失效問題題，排水層阻力大大，其縱坡不應(yīng)小小于1%，一般可采用5%。管式滲溝：設(shè)于地下引水較較長的地段。但滲滲溝過長時，應(yīng)加加設(shè)橫向泄水管，，將縱向滲溝內(nèi)的的水流，迅速的分分段排除。洞式滲溝：當(dāng)?shù)叵滤髁枯^較大，或缺乏水管管時，采用石砌涵涵洞，洞口大小依依設(shè)計流量而定。。6)平面布置：滲溝盡盡可能與地下水流流方向相互垂直，，使能攔截更多的的地下水。3.滲井：是豎直方向的地下排水設(shè)備1)作用：是匯集離地地面不深處含水層層中的地下水，通通過豎井，滲入下下層，疏干路基土土。2)使用條件：(1)路基下層是否存在在透水層，能否排排走匯集的地下水水。(2)影響路基上部含水水層較薄，排水量量不大，并且平式式滲溝難以布置時時采用。3)構(gòu)造：由上部集水水構(gòu)造和下部排水水構(gòu)造兩部分組成成集水部分構(gòu)造與滲滲溝相同，于井的的四周設(shè)反濾層，，頂上為覆蓋層（（封閉層）。下下部排水構(gòu)造，采采用粗粒材料做充充填物滲井?dāng)嗝婷娌捎脠A柱形或方方柱形。第三節(jié)路面排排水設(shè)計設(shè)計內(nèi)容路面表面排水水設(shè)計中央分隔帶排排水設(shè)計路面內(nèi)部排水水系統(tǒng)設(shè)計路面邊緣排水水設(shè)計排水基層或面面層排水設(shè)計一、公路排水的分分類1)路界地表排水：(1)路面表面排水：橫坡漫流、攔水水帶+急流槽、u形溝+急流槽(2)中央分隔帶排水：中央分隔帶滲水水、超高路段排水水(3)坡面排水：邊溝、截水溝等等2)路面內(nèi)部排水：(1)路面邊緣排水(2)透水基(墊)層排水(3)多孔隙面層排水3)地下排水（降低路基地下水水位）：暗溝、、滲溝、滲井二、路面表面排水水任務(wù)：迅速把降落落在路面和路肩表表面的降水排走，，以免造成路面積積水而影響行車安安全。原則：①降落在路面表面面的雨水，應(yīng)通過過路面橫向坡度向向兩側(cè)排走；②在路線縱坡平緩緩匯水量不大路堤堤較低且邊坡坡面面不會受到?jīng)_刷的的情況下，應(yīng)采用用橫向漫坡的方式式排水；③在路肩外側(cè)邊緣緣設(shè)置攔水帶；④攔水帶過水?dāng)嗝婷娴乃?，在高速速及一級公路上不不得漫過右側(cè)車道道外邊緣，二級及及二級以下不得漫漫過右側(cè)車道中心心線；第三節(jié)路面排排水設(shè)計三、中央分隔帶排排水類型：1.任務(wù)：排除中央分分隔帶范圍內(nèi)的表表面滲水和攔截上上側(cè)半幅路面漫流流過來的表面水。。2.中央分隔帶的形式式：1)按緣石形式分：凸凸形、凹形2)按表面形式分：有有鋪面封閉型、無無鋪面封閉型3)根據(jù)需要，寬度也也不同a.寬度小于3米且表面采用鋪面面封閉的中央分隔隔帶排水；b.寬度大于3米且表面未采用鋪鋪面封閉的中央分分隔帶排水；c.表面無鋪面且未采采用表面排水措施施的中央分隔帶；；3.一般路段中央分隔隔帶1)有鋪面封閉型：2)無鋪面封閉型：4.超高路段中央分隔隔帶除應(yīng)具有一一般路段中央分隔隔帶的功能和構(gòu)造造外，應(yīng)有攔截上上側(cè)路幅的表面水水的功能。1)凸形中央分隔帶2)凹形中央分隔帶5.通過計算確定排水水設(shè)施的尺寸四、路面內(nèi)部排水水1.重要性：路面滲水主要途徑徑有以下幾種：1)路面接縫，包括施施工接縫、窨井等等設(shè)施接縫及新舊舊路面的接縫；2)路面材料使用過程程中出現(xiàn)的松散；；3)原先面層混合料較較大的孔隙等：4)使用過程中出現(xiàn)的的各種裂縫，尤其其以周圍施工產(chǎn)生生的張拉裂縫最為為嚴(yán)重。2.設(shè)置內(nèi)部排水系統(tǒng)統(tǒng)條件：1）年降水量為600mm以上的濕潤和多雨雨地區(qū)；2）路基兩側(cè)有滯水水，可能滲入路面面結(jié)構(gòu)內(nèi)；3）嚴(yán)重冰凍地區(qū)，，路基為粉性土組組成的潮濕路段；；4）路面改建和改善善工程，需排除路路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水；；內(nèi)部水的危害：(1)會浸濕各結(jié)構(gòu)層材材料和路基土，使使其強度下降，變變形增加，降低路路面的承載力。(2)在行車荷載的作用用下，成為高孔隙隙水壓力和高流速速水流，水流反復(fù)復(fù)多次地沖刷，形成唧泥現(xiàn)象。因而，采采用內(nèi)部排水設(shè)施施所增加的資金投投入，可以很快從從路面使用性能的的提高、使用壽命命的增加和養(yǎng)護(hù)工工作的減少中得到到補償。進(jìn)入路面面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水使路路面使用性能變壞壞，加劇了路基和和路面結(jié)構(gòu)的損壞壞，從而縮短道路路的使用壽命。國外的情況：路面內(nèi)部排水系統(tǒng)統(tǒng)在美國一些州的的路面通用結(jié)構(gòu)斷斷面中，己成為一一項常用的技術(shù)措措施。國內(nèi)情況：交通部部重慶公路科學(xué)研研究所開展了路基基排水系統(tǒng)和設(shè)施施課題的研究，并并提出建立排水系系統(tǒng)各種結(jié)構(gòu)物幾幾何尺寸與暴雨徑徑流間關(guān)系的路面面排水設(shè)計方法。。湖南長沙交通學(xué)學(xué)院在進(jìn)行紅砂巖巖路面內(nèi)部排水課課題研究，并修建建了試驗路。1997年8月我國頒布《公路排水設(shè)計規(guī)范范(JTJ018—97)》，促使我國在公路路建設(shè)中考慮設(shè)置置路面內(nèi)部排水設(shè)設(shè)施。3.分類：邊緣排水系統(tǒng)、排排水基層排水系統(tǒng)統(tǒng)、面層排水結(jié)構(gòu)構(gòu)4.路面結(jié)構(gòu)表面滲水水量：水泥混凝土路面瀝青路面5.滲流時間：滲流的速度隨路基土的滲透性和和地下水位的高度而異，根據(jù)據(jù)達(dá)西定律計算五、邊緣排水系統(tǒng)統(tǒng)組成：透水性填料集水溝溝、縱向排水溝、、橫向出水管和過過濾織物。五、邊緣排水系統(tǒng)統(tǒng)1)定義：由沿路面邊緣設(shè)置置的透水性填料集集水溝，縱向排水水溝，橫向出水管管和過濾織物組成成的排水系統(tǒng)。2)構(gòu)造：集水溝、橫向出出水管、過濾織物物、縱向排水溝3)使用條件：適用于改建路面、、基層透水性小的的路面結(jié)構(gòu)面、水水泥混凝土路面4)尺寸：管的直徑一一般為7-15cm，按水力計算確定定。六、基層的排水系系統(tǒng)基層排水系統(tǒng)就是是直接在面層下面面設(shè)置透水性排水水基層，在其邊緣緣設(shè)置縱向集水溝溝和排水管以及橫橫向出水管等，組組成排水基層排水水系統(tǒng)。透水性材料：經(jīng)水水泥或瀝青處置，，或者未經(jīng)處置的的開級配碎石集料料。1)定義：直接在面層層下設(shè)置透水性排排水基層。在邊緣緣設(shè)置縱向集水溝溝和排水管以及橫橫向出水管所組成成的排水系統(tǒng)2)適用條件：新建路路面中采用。3)構(gòu)造：水泥砼的路路面、瀝青路面4)尺寸：管的直徑一般為7-15cm，按水力計算確定定PorousAsphaltPavement（排水性路面的効効能）改善提高高視覚空隙率２２０％空空隙率率２３％％排水性鋪鋪面通常鋪面面通常鋪面面排水性鋪鋪面第四節(jié)明明渠渠的水文文水力計計算一、設(shè)計計流量流量石路路基排水水設(shè)計的的基本依依據(jù)，其其大小與與匯水面積和一一定頻率率下的徑