第七章排水設計

1、 第七章第七章 路基路面排水設計路基路面排水設計第一節第一節 概述概述第二節第二節 路基排水設備的構造與布置路基排水設備的構造與布置第三節第三節 路面排水設計路面排水設計主要內容第一節概述1 1、水的來源、水的來源表面深入地下水毛細水作用滲流作用水的汽化邊緣第一節 概述2 2、影響路基路面的水的類型、影響路基路面的水的類型地面水地面水包括大氣降水以及河、海、湖、水渠、水庫水等地下水地下水包括土層滯留水、潛水及層間水等第一節概述3 3、水對路基路面的影響、水對路基路面的影響對路基的影響對路基的影響1）地面水對路基產生沖刷和滲透；2）地下水使路基濕軟、膨脹、凍脹、翻漿、邊坡滑坍、山坡滑坡等。對路面

2、的影響對路面的影響1）降低路面材料強度；2）加快路面材料損壞；3）唧漿、沖刷；4）使路面因支撐不足而出現疲勞損壞。第一節概述4 4、與水有關的路面損害、與水有關的路面損害可以劃分為三類:u路面結構層變弱;u路面材料性能下降;(瀝青層的剝離,材料腐蝕,水泥混凝土路面開裂)u層間粘結性能下降。第一節概述第一節概述唧泥是指車輛通過時基層細料和水一起從板接縫處擠出，由縫中噴濺出稀泥漿的現象。逐漸使基礎失去支撐能力，在荷載的重復作用下，最終將產生板斷裂的現象。產生的主要原因是填縫料損壞，雨水下滲和路面排水不良。第一節概述局部沉陷第一節概述第一節概述第一節概述第一節概述5 5、排水的目的、排水的目的1）把

3、降落在路界范圍內的表面水有效的匯集并迅速排除出路界2）把路界外可能流向路基的地表水攔截在路界范圍以外以減小對路基路面的危害3）隔斷、疏干和降低影響路基穩定性的地下水，并將其引導到路基范圍以外第一節概述6 6、路面地表排水的內容、路面地表排水的內容路面表面排水中央分隔帶排水坡面排水第一節概述7 7、路面內部排水的內容、路面內部排水的內容下封層及路肩部的排水盲溝排水基層排水面層第一節概述8 8、路基路面排水的一般原則、路基路面排水的一般原則 排水設施要因地制宜、全面規劃、合理布局、綜合治理、講究實效、注意經濟，并充分利用有利地形和自然水系；路基排水溝渠的設置，應與農田水利相配合，必要時可適當地增設

4、涵管或加大涵管孔徑；設計前必須進行調查研究，重點路段要進行排水系統的全面規劃，做到路基路面綜合設計和分期修建；第一節概述路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，盡量不破壞天然水系，盡量選擇有利地質條件布設人工溝渠；路基排水要結合當地水文條件和道路等級等具體情況，注意就地取材，以防為主；為減少水對路面的破壞作用，應盡量阻止水進入路面結構，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面結構內的水，亦可建筑具有能承受荷載和雨水共同作用的路面結構。第一節概述第一節第一節 概述概述第二節第二節 路基排水設備的構造與布置路基排水設備的構造與布置第三節第三節 路面排水設計路面排水設計主要內容1、地面排水設備2、地下排

5、水設備邊溝截水溝排水溝跌水急流槽倒虹吸、渡水槽等1：地面排水設備（1 1）邊溝）邊溝（又稱側溝） 位置：在挖方路基的路肩外側或低路堤的被腳外側，多與路中線平行。作用：以匯集和排除路基范圍內和流向路基的少量地面水。截面形式：有梯形、矩形、三角形及流線形等，如圖所示。1：地面排水設備 橫斷面：l梯形梯形內側邊坡為1:1.0-1:1.5，外側邊坡坡度與挖方邊坡坡度相同。l三角形三角形少雨淺挖地段的土質邊溝，其內側邊坡宜采用1:2-1:3，外側坡度與挖方邊坡坡度相同。l流線型流線型適用于沙漠或積雪地區的路基l矩形矩形石方路段，其內側邊坡直立，外側邊坡坡度與挖方邊坡相同。1：地面排水設備注意：注意：（1

6、）邊溝的排水量不大，一般不需要進行水文和水力計算，依據沿線具體條件，選用標準橫斷面形式。邊溝緊靠路基，通常不允許其他排水溝渠的水流引入，亦不能與其他人工溝渠合并使用。（2）邊溝不宜過長，盡量使溝內水流就近排至路旁自然水溝或低洼地帶，必要時設置涵洞，將邊溝水橫穿路基從另一側排出。（3）邊溝的縱坡(出水口附近除外)一般與路線縱坡一致。1：地面排水設備1：地面排水設備（2 2）截水溝截水溝（又稱天溝） 位置：一般設置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當地點。 作用：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。 降水量較少或坡面堅硬和邊坡較

7、低以致沖刷影響不大的路段，可以不設截水溝反之，如果降水量較多，且暴雨頻率較高，山坡覆蓋層比較松軟，坡面較高，水土流失比較嚴重的地段，必要時可設置兩道或多道截水溝。 下圖是路塹段挖方邊披上方設置的截水溝圖例之一，圖中距離d，一般應大于5.0m，地質不良地段可取10.0m或更大。截水溝下方一側，可堆置核溝的土方，要求做成頂部向溝傾斜2的土臺。1：地面排水設備u 截水溝的橫斷面形式，一般為梯形，溝的邊坡坡度，因巖土條件而定，一般采用1：1.01：1.5。u 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。1：地面排水設備（3 3）排水溝）排水溝 位置：可根據需要并結合當地地形等條

8、件而定，離路基盡可能遠些，距路基坡腳不宜小于2m，平面亡應力求直捷，需要轉彎時亦應盡量回順，做成弧形，其半徑不宜小于1020m，連續長度宜短，一般不超過500m。 用途：排水溝的主要用途在于引水，將路基范圍內各種水源的水流(如邊溝、截水溝、取土坑、邊坡和路基附近積水)，引至橋涵或路基范圍以外的指定地點。當路線受到多段溝渠或水道影響時，為保護路基不受水害，可以設置排水溝或改移渠道，以調節水流，整治水道。1：地面排水設備l 排水溝的橫斷面，一般采用梯形，尺寸大小應經過水力水文計算選定。l 用于邊溝、截水溝及取土坑出水口的排水溝，橫斷面尺寸根據設計流量確定，底寬與深度不宜小于0.5m，土溝的邊坡坡度

9、約為1：11：1.5。l 排水溝水流注入其他溝渠或水道時，應使原水道不產生沖刷或淤積。通常應使排水溝與原水道兩者成銳角相交，即交角不大于45。，有條件可用半徑R10b(b為溝頂寬)的圓曲線朝下游與其他水道相接。1：地面排水設備（4 4）跌水與急流槽）跌水與急流槽 跌水與急流槽是路基地面排水溝渠的特殊形式，用于縱坡大于10；水頭高差大干10m的陡坡地段。由于縱坡陡、水流速度快、沖刷力大，要求跌水與急流槽的結構必須穩固耐久，通常應采用漿砌塊石咸水泥混凝土預制塊砌筑，并具有相應的防護加固措施。1：地面排水設備1：地面排水設備邊邊溝溝排排水水與與涵涵洞洞1：地面排水設備 急流槽的縱坡比跌水的平均縱坡更

10、陡，結構的堅固穩定性安求更向，是山區公路回頭曲線溝通上下線路基排水及溝渠出水口的一種常見排水設施。急流槽主體部分的縱坡依地形而定，一般可達67(1：1.5)。 暗溝（管）暗溝（管） 滲溝（井）滲溝（井） 盲溝盲溝 檢查井檢查井特點：排水量不大，主要以滲流方式匯集水流，并就近排出路基范圍以外。2：地下排水設備2：地下排水設備 （1 1）暗溝（又稱盲溝）暗溝（又稱盲溝） 從盲溝的構造特點出發，由于溝內分層填以大小不同的顆粒材料，利用滲水材料透水性將地下水匯集于溝內，井沿溝排泄至指定地點，此種構造相對于管道流水而言，習慣上稱之為盲溝，在水力特性上屬于紊流。 圖7-18為一例邊溝下面所設的盲溝，用以攔

11、截流向路基的層間水，防止路基邊坡滑坍和毛細水亡升危及路基的強度和穩定性。圖7-19是路基兩例邊溝下而均設盲溝，用以降低地下水位，防止毛細水上升至路基工作區范圍內，形成水分積聚面造成凍脹和翻漿，或土基過濕而降低強度等。2：地下排水設備2：地下排水設備（2 2）滲溝）滲溝 采用滲透方式將地下水匯集于溝內，并通過溝底通道將水排至指定地點，此種地下排水設備統稱為滲溝。 它的作用是降低地下水位或攔截地下水。其水力特性是紊流，但在構造上與上述簡易盲溝有所不同。 滲溝有三種結構形式，如圖721所示。2：地下排水設備2：地下排水設備 當排除地下水的流量更大，或排水距離較長，可考慮采用管式滲溝。滲溝底部埋設的管

12、道，一般為陶土或混凝土的預制管，管壁上半部留有滲水孔，滲水孔交錯排列，設于邊溝下的管或滲溝。 管的內徑D由水力計算而定，一般約0.40.6m，管底設基座。對于冰凍地區，為防止凍結阻塞，除管道埋在冰凍線以下外，必要時采取保溫措施，管徑亦宜較大一些。2：地下排水設備（3 3）滲井）滲井 滲井屬于水平方向的地下誹水設備，當地下存在多層含水層，其中影響路基的上部含水層較薄，排水量不大，且平式滲溝難以布置采用立式(豎向)排水設置滲井，穿過不透水層，將路基范圍內的上層地下水，引入更深的含水層中去，以降低上層的地下水位或全部予以排除。2：地下排水設備p滲井的平面布置，以及孔徑與滲水量，按水力計算而定，一般為

13、直徑1.01.5m的圓柱形。亦可是邊長為1.01.5m的方形。p井深視地層構造情況而定，井內由中心向四周按層次，分別填入由粗而細的砂石材料，粗料滲水，細料反濾。p填充料要求篩分沖洗，施工時需用鐵皮套簡分隔填入不同粒徑的材料，要求層次分明，不得粗細材料混雜，以保證滲井達到預期排水效果。第一節第一節 概述概述第二節第二節 路基排水設備的構造與布置路基排水設備的構造與布置第三節第三節 路面排水設計路面排水設計主要內容1、路面表面排水2、中央分割帶排水3、路面內部排水4、邊緣排水系統5、排水基層的排水系統路面表面排水1、設計原則： (1)降落在路而上的雨水，應通過路面橫向坡度向兩側排走，避免行車道路路

14、面范圍內出現積水。 (2)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沖刷的情況下，應采用在路堤邊坡上橫向慢坡的方式排除路基表面水。路面表面排水 （3)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，或者坡面雖已采取防護措施但仍有可能受到沖刷時，應沿路肩外側邊緣設置攔水帶，匯集路面表面水，然后通過泄水口和急流槽排離路堤。 (4)設置攔水帶匯集路而表面水時，攔水帶過水斷面內的水面，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。2、攔水帶 攔水帶可由瀝青混凝土現場澆筑，或者由水泥混凝土預制塊鋪砌而成。 采用水泥混凝土預制塊攔水帶時，應

15、避免預制塊影響路面內部水的排泄。攔水帶的頂面應略高于過水斷面的設計水面高（水深），按設計流量公式計算確定。路面表面排水路面表面排水攔水帶的泄水口可設置成開口(喇叭口)式。設在縱坡坡段上的泄水口為提高泄水能力，宜做成不對稱的喇叭口，并在硬路肩邊緣的外側設置逐漸變寬的低凹區。中央分隔帶排水 三個要求：三個要求：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。緣石過水斷面的泄水口可采用開口式，

16、格柵式或組合式；碟形混凝土淺溝的泄水口采用格柵式。中央分隔帶排水寬度大于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。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，由分隔帶內的地下排水設施排除。中央分隔帶排水中央分隔帶排水1、路面內部水的危害路面內部排水（1）浸濕各結構層材料和路基土，易造成無粘結粒狀材料和地基土的強度降低；（2）使水泥混凝土路面產生唧泥，隨之出現錯臺、開裂和整個路肩破壞；（3）進入空隙的自由水在行車荷載的作用下，會形成高孔隙水壓力和高流速的水流，引起路面基層的細顆粒產生唧泥，結果失去支承1、路面內部水的危害路面內部排水（4）在冰凍深度大于路面厚度的地方，高地下水位會造成凍脹，并在凍融期間降低承載能力；（5）水使凍脹土產生不均勻凍脹；（6）與水經常接觸將使瀝青混合料剝落，影響瀝青混凝土耐久性和產生龜裂。2、設置要求路面內部排水（1）路面內部排水系統中各項排水設施的泄水能力均應大于滲入路面結構內的水量，且下游排水設施的泄水能力應超過上游排水設施的泄水能力。（2）滲入水在路面結構內的最大滲流時間，冰凍地區不應超過1小時，其它地區不應超過2小時（重交通）4小時（輕交通）。滲入水在路面結