路基排水溝、邊溝水力計(jì)算書(shū)1

1、大慶至廣州高速公路粵境連平至從化段D1合同段大慶至廣州高速公路粵境連平至從化段D1合同段路基排水設(shè)施水力計(jì)算書(shū)一、雙向八車道大慶至廣州高速公路粵境連平至從化段D1合同段，選用瀝青砼路面，路面和路肩（半幅）橫向排水的寬度為19.75m（雙向八車道），路面和硬路肩橫坡為2%，土路肩為4%，路線最小縱坡為5。本項(xiàng)目擬設(shè)置排水溝、急流槽、邊溝、平臺(tái)截水溝和截水溝等排水設(shè)施來(lái)排除和攔截路界范圍內(nèi)外的雨水。現(xiàn)按照公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 018-97的規(guī)定，通過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)徑流量反算各種排水設(shè)施各型號(hào)的最大排水距離(即出水口距離)和面積，為確定各路段各種排水設(shè)施型號(hào)的選取提供參考。1攔水路緣石最大排水距離的計(jì)算

2、1）降雨歷時(shí)降雨歷時(shí)取設(shè)計(jì)控制點(diǎn)的匯流歷時(shí)，其值為匯水區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)到排水設(shè)施（出水口）處的坡面匯流歷時(shí)與溝內(nèi)的溝管匯流歷時(shí)之和。設(shè)降雨歷時(shí)為3min。攔水路緣石與路肩鋪面構(gòu)成的淺三角型過(guò)水?dāng)嗝娴男顾芰椋篞c0.377×h8/3×I1/2/（ih×n）0.377×0.058/3×I0.5/（0.02×0.013）注：水力坡度I取路線縱坡；水深h250×0.025cm（即水深小于5cm時(shí)，淺三角型過(guò)水?dāng)嗝娴乃嫒肭钟猜芳缧∮?.5m，保證行車安全。）2) 匯水面積和徑流系數(shù)當(dāng)出水口間距為l時(shí)，兩個(gè)出水口之間的匯水面積為F=l&#

3、215;19.75×10-6km2取徑流系數(shù)=0.95。3) 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97的規(guī)定，高速公路路面和路肩表面排水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為5年。4）降雨強(qiáng)度按公路所在地區(qū)，查公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97得5年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期10min降雨歷時(shí)的降雨強(qiáng)度為q5,102.8mm/min，5年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期時(shí)的重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)為cp=1.0,60min降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為c60=0.5，3min降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)為c5=1.40。于是，暴雨強(qiáng)度為q=1.0×1.40×2.8=3.92mm/min5）設(shè)計(jì)徑流量根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97，設(shè)計(jì)徑流量為Q

4、=16.67qF=16.67×0.95×3.92×l×19.75×10-6m3/s6）攔水緣石最大排水距離的計(jì)算當(dāng)路線縱坡為5時(shí)，淺三角型過(guò)水?dāng)嗝娴男顾芰镼c0.377×h8/3×I1/2/（ih×n）0.377×0.058/3×0.0050.5/（0.02×0.013）=0.035 m3/s淺三角型過(guò)水?dāng)嗝娴男顾芰Ρ仨毚笥谄湓O(shè)計(jì)徑流量，即Qc>Q0.035>16.67×0.95×3.92×l×19.75×10-6那么

5、，當(dāng)路線縱坡為5時(shí)，攔水路緣石最長(zhǎng)排水距離l（出水口最大間距）為l0.035/（16.67×0.95×3.92×19.75×10-6）28.55m7）檢驗(yàn)匯流歷時(shí)假設(shè)由表查得地表粗度系數(shù)為m1=0.013,路面橫坡為is=0.02,坡面流長(zhǎng)度為L(zhǎng)s=19.75m，可計(jì)算得到坡面匯流歷時(shí)=1.909min按式v=20ig0.6得v20×0.0050.6=0.83m/s，再按式t2= li /(60×v)=28.55/(60×0.83)=0.57min由此，可得到匯流歷時(shí)為 t= t1+ t2=1.909+0.57=2.48mi

6、n<3min當(dāng)路線縱坡為其它數(shù)值時(shí)，按照上述計(jì)算過(guò)程對(duì)攔水路緣石最大排水距離進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)匯流歷時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果列于表1。表1不同路線縱坡攔水路緣石最大排水距離路線縱坡(%)泄水能力(m3/s)出水口間距(m)匯流歷時(shí)(min)0.5%0.035 28 2.48 0.7%0.041 34 2.46 1.0%0.049 40 2.44 1.5%0.060 49 2.42 2.0%0.070 57 2.40 2.5%0.078 63 2.39 3.0%0.085 70 2.38 3.5%0.092 75 2.38 4.0%0.098 80 2.37 由表1可知，攔水路緣石的最大排水距離隨著路

7、線縱坡的加大而增大，匯流歷時(shí)均小于3min。因此，現(xiàn)擬定:當(dāng)路線縱坡為0.5%0.7%時(shí)，出水口間距設(shè)為30m；當(dāng)路線縱坡為0.7%1.0%時(shí)，出水口間距設(shè)為35m；當(dāng)路線縱坡為1.0%1.5%時(shí)，出水口間距設(shè)為40m；當(dāng)路線縱坡為1.5%2.0%時(shí)，出水口間距設(shè)為50m；當(dāng)路線縱坡為大于2.0%時(shí)，出水口間距設(shè)為60m。 2急流槽水力計(jì)算攔水緣石匯集路面水后，通過(guò)設(shè)置一定間隔的急流槽將水排到路堤邊坡底部的排水溝。由急流槽槽底縱坡（即路堤邊坡坡度ig =1:1.5）ig=66.7，可計(jì)算得到矩形(b=0.4，h=0.2)溝平均流速現(xiàn)擬采用的矩形急流槽寬0.40m，高0.2m。若矩形急流槽的過(guò)水

8、能力按水深達(dá)到16cm計(jì)算（留20安全高度），則過(guò)水?dāng)嗝婷娣eA為0.064m2，過(guò)水?dāng)嗝鏉裰転?.72m，水力半徑，R=bh/(b+2h)=0.089v=n-1R2/3I1/2= 0.015-10.0892/30.6671/2=10.85m/s設(shè)路基填土為7米高，則急流槽長(zhǎng)度l為10.5m，可得到急流槽的溝管匯流歷時(shí)t3=l/(60×v)=10.5/(60×10.85)=0.016min由于急流槽內(nèi)平均流速較快，所以急流槽內(nèi)的溝管匯流歷時(shí)較小，對(duì)暴雨強(qiáng)度的影響可忽略不計(jì)。因此，降雨歷時(shí)仍為3min時(shí)，暴雨強(qiáng)度為3.92mm/min。因此，根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-9

9、7，設(shè)計(jì)徑流量仍為Q=16.67qF=16.67×0.85×3.92×l×19.75×10-6m3/s當(dāng)急流槽溝底縱坡為66.7時(shí)，矩形急流槽的泄水能力為QcAv=0.064×10.85=0.694m3/s根據(jù)攔水緣石的水力計(jì)算得出，不同出水口間距的設(shè)計(jì)徑流量，結(jié)果列于表2。表2不同出水口間距的設(shè)計(jì)徑流量出水口間距(m)設(shè)計(jì)徑流量(m3/s)300.033 350.038 400.044 500.055 600.066 由表2可知，急流槽泄水能力遠(yuǎn)大于按各種間距設(shè)置出水口時(shí)的設(shè)計(jì)徑流量，即Qc>Q。因此，按攔水緣石出水口間距來(lái)設(shè)

10、置急流槽是滿足要求的。3排水溝最大排水距離的計(jì)算1）降雨歷時(shí) 降雨歷時(shí)取設(shè)計(jì)控制點(diǎn)的匯流歷時(shí)，其值為匯水區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)到排水設(shè)施（出水口）處的坡面匯流歷時(shí)與溝內(nèi)的溝管匯流歷時(shí)之和。設(shè)降雨歷時(shí)為10min。PSG1型的過(guò)水能力按水深達(dá)到48cm計(jì)算（留20安全高度），過(guò)水?dāng)嗝婷娣eA為0.288m2，過(guò)水?dāng)嗝鏉裰転?.56m，水力半徑RA/=0.185m，當(dāng)排水溝縱坡為0.3%時(shí)，那么v=n-1R2/3I1/2= 0.015-10.1852/30.0031/2=1.18m/s2) 匯水面積和徑流系數(shù)設(shè)出水口間距為l，兩個(gè)出水口之間的匯水面積(設(shè)路基填土高度為7m)由兩部分組成：一部分為路面范圍的匯水面積

11、F119.75×l，徑流系數(shù)取10.95；另外一部分為路堤坡面的匯水面積F2(7×1.5+1)×l =11.5×l(7為邊坡高度，1.5為邊坡坡率，1為護(hù)坡道寬度，)，徑流系數(shù)取20.65；那么，總的匯水面積F= 31.25×l×10-6km2取徑流系數(shù)=(0.95×F1+0.65×F2)/(31.25×l)=0.843) 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97的規(guī)定，高速公路路界內(nèi)坡面排水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為15年。4）降雨強(qiáng)度按公路所在地區(qū)，查公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97得5年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期10m

12、in降雨歷時(shí)的降雨強(qiáng)度為q5,102.8mm/min，15年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期時(shí)的重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)為cp=1.27,60min降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為c60=0.5，10min降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)為c5=1.0。于是，暴雨強(qiáng)度為q=1.27×1.0×2.8=3.556mm/min5）PSG1型排水溝最大排水距離計(jì)算根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97，設(shè)計(jì)徑流量為Q=16.67qF=16.67×0.84×3.556×31.25×l×10-6m3/s當(dāng)路線縱坡為3時(shí)，排水溝的泄水能力為QcAv=0.288×1.18=0.341m3/s

13、排水溝泄水能力必須大于其設(shè)計(jì)徑流量，即Qc>Q0.341>16.67×0.84×3.556×l×31.25×10-6那么，當(dāng)溝底縱坡為3時(shí)，矩形排水溝最長(zhǎng)排水距離l（出水口最大間距）為l0.341/（16.67×0.84×3.556×31.25×10-6）219m7）檢驗(yàn)匯流歷時(shí)假設(shè)由于路面水是通過(guò)攔水緣石匯集，經(jīng)過(guò)急流槽而排入排水溝，而路堤坡面水則直接通過(guò)坡面徑流匯入排水溝，因此，坡面匯流歷時(shí)應(yīng)取二者的大者。由前面攔水緣石的計(jì)算可得，路面匯流歷時(shí)為2.48min；路堤邊坡的地表粗度系數(shù)為m1

14、=0.4，坡面橫坡為is=0.667，坡面流長(zhǎng)度為L(zhǎng)s=13.62m（填土高度7m，護(hù)坡道1m），可計(jì)算得到路堤邊坡坡面匯流歷時(shí)=3.51min>2.48因此，取t13.51min按式v=n-1R2/3I1/2得v 0.015-10.1852/30.0031/2=1.18m/s再按式t2= l /(60×v)=219/(60×1.18)=3.09min由此，可得到匯流歷時(shí)為 t= t1+ t2=3.51+3.09=6.6min<10min再假設(shè)降雨歷時(shí)為7min，通過(guò)內(nèi)插得出降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)ct=1.15，暴雨強(qiáng)度為q=1.27×1.15×2

15、.8=4.089mm/min，通過(guò)以上過(guò)程的計(jì)算得到，當(dāng)溝底縱坡為3時(shí)，矩形排水溝最長(zhǎng)排水距離l（出水口最大間距）為191m，且匯流歷時(shí)t=6.19min<7min，因此，取降雨歷時(shí)為7min。當(dāng)溝底縱坡為其它數(shù)值時(shí)，按照上述計(jì)算過(guò)程對(duì)PSG1型最大排水距離進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)匯流歷時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果列于表3。表3不同溝底縱坡PSG1最大排水距離(降雨歷時(shí)為7min)溝底縱坡(%)泄水能力(m3/s)出水口間距(m)匯流歷時(shí)(min)0.3%0.341 191 6.19 0.5%0.440 246 6.19 0.7%0.521 291 6.19 1.0%0.623 348 6.19 1.5%0.

16、762 426 6.19 2.0%0.880 492 6.19 2.5%0.984 550 6.19 3.01.078 603 6.19 3.51.165 651 6.19 4.01.245 696 6.19 同樣，對(duì)PSG2、PSG3進(jìn)行計(jì)算得出其在不同縱坡下的最大排水距離，結(jié)果列于表4、5表4不同溝底縱坡PSG2(80X60)最大排水距離(降雨歷時(shí)為8min)溝底縱坡(%)泄水能力(m3/s)出水口間距(m)匯流歷時(shí)(min)0.3%0.508 297 7.25 0.5%0.656 383 7.25 0.7%0.776 454 7.25 1.0%0.928 542 7.25 1.5%1.1

17、36 664 7.25 2.0%1.312 767 7.25 2.5%1.467 857 7.25 3.01.607 939 7.25 3.51.736 1014 7.25 4.01.856 1084 7.25 表5不同溝底縱坡PSG3(80X80)最大排水距離(降雨歷時(shí)為9min)溝底縱坡(%)泄水能力(m3/s)出水口間距(m)匯流歷時(shí)(min)0.3%0.734 449 8.73 0.5%0.948 580 8.73 0.7%1.122 687 8.73 1.0%1.341 821 8.73 1.5%1.642 1005 8.73 2.0%1.896 1160 8.73 2.5%2.12

18、0 1297 8.73 3.02.322 1421 8.73 3.52.508 1535 8.73 4.02.681 1641 8.73 綜上，各型號(hào)的排水溝隨著溝底縱坡的增大，其最大排水距離也在增大。在設(shè)計(jì)選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)溝底縱坡和出水口間的間距來(lái)選定，在滿足排水的前提下，應(yīng)優(yōu)先選用小尺寸的型號(hào)，具體詳見(jiàn)下表。表6不同溝底縱坡PSG最大排水距離溝底縱坡(%)PSG-1PSG-2PSG-30.3%0.5%191 297 449 0.5%0.7%246 383 580 0.7%1.0%291 454 687 1.0%1.5%348 542 821 1.5%2.0%426 664 1005 2.0%

19、2.5%492 767 1160 2.5%3.0550 857 1297 3.03.5603 939 1421 3.54.0651 1014 1535 >4.0%696 1084 1641 BGA型4邊溝最大排水距離的計(jì)算1)降雨歷時(shí)降雨歷時(shí)取設(shè)計(jì)控制點(diǎn)的匯流歷時(shí)，其值為匯水區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)到排水設(shè)施（出水口）處的坡面匯流歷時(shí)與溝內(nèi)的溝管匯流歷時(shí)之和。設(shè)降雨歷時(shí)為5min。BGA型邊溝的過(guò)水能力按淺三角形過(guò)水?dāng)嗝嬗?jì)算，面積A0.5×0.32×2.080.333m2，水力半徑R=0.143m，當(dāng)邊溝縱坡為0.3%時(shí)，那么v=n-1R2/3I1/2= 0.05-10.1432/3

20、0.0031/2=0.30m/s2) 匯水面積和徑流系數(shù)設(shè)出水口間距為l，兩個(gè)出水口之間的匯水面積由兩部分組成：一部分為路面范圍的匯水面積F119.75×l，徑流系數(shù)取10.95；另外一部分為路塹坡面的匯水面積F2(8×1.0+2.6+1.5)×l =12.1×l(8為第一級(jí)邊坡高度，1.0為第一級(jí)邊坡坡率，2.6為碎落臺(tái)和邊溝的寬度，1.5為平臺(tái)截水溝范圍外平臺(tái)寬度)，徑流系數(shù)取20.65；那么，總的匯水面積F= 31.85×l×10-6km2擬定坡面為細(xì)粒土坡面，取徑流系數(shù)=(0.95×F1+0.65×F2)/

21、(31.85×l)=0.8363) 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97的規(guī)定，高速公路路界內(nèi)坡面排水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為15年。4）降雨強(qiáng)度按公路所在地區(qū)，查公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97得5年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期10min降雨歷時(shí)的降雨強(qiáng)度為q5,102.8mm/min，15年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期時(shí)的重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)為cp=1.27，60min降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為c60=0.5，5min降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)為c5=1.25。于是，暴雨強(qiáng)度為q=1.27×1.25×2.8=4.445mm/min5）BGA型邊溝最大排水距離計(jì)算根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97，設(shè)計(jì)徑流量為Q=

22、16.67qF=16.67×0.836×4.445×31.85×l×10-6m3/s當(dāng)路線縱坡為3時(shí)，邊溝的泄水能力為QcAv=0.333×0.3=0.1m3/s矩形邊溝泄水能力必須大于其設(shè)計(jì)徑流量，即Qc>Q0.1>16.67×0.836×4.445×31.85×l×10-6那么，當(dāng)路線縱坡為3時(shí)，邊溝最長(zhǎng)排水距離l（出水口最大間距）為l0.1/（16.67×0.836×4.445×31.85×10-6）51m7）檢驗(yàn)匯流歷時(shí)假設(shè)因

23、為坡面匯流有兩部分，一部分是路面水匯流，另外一部分是路塹坡面水匯流，兩部分各自同時(shí)發(fā)生，因此，坡面匯流歷時(shí)應(yīng)取二者的大者。由前面攔水緣石的計(jì)算可得，路面匯流歷時(shí)為2.48min；路塹邊坡的地表粗度系數(shù)為m1=0.4,坡面橫坡為is=1.0，坡高8m，坡面流長(zhǎng)度為L(zhǎng)s=(11.3+2.6+1.5)=15.4m(11.3為第一級(jí)邊坡坡面長(zhǎng)度，2.6為碎落臺(tái)和邊溝的寬度，1.5為平臺(tái)截水溝范圍外平臺(tái)寬度)，可計(jì)算得到路塹邊坡坡面匯流歷時(shí)=3.38min>2.48因此，取t13.38min按式v=n-1R2/3I1/2，得v0.05-10.1432/30.0031/2=0.3m/s再按式t2=

24、l /(60×v)=51/(60×0.3)=2.83min由此，可得到匯流歷時(shí)為 t= t1+ t2=3.38+2.83=6.21min>5min再假設(shè)降雨歷時(shí)為7min，通過(guò)內(nèi)插得出降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)ct=1.15，通過(guò)以上過(guò)程的計(jì)算得到，當(dāng)路線縱坡為3時(shí)，邊溝最長(zhǎng)排水距離l（出水口最大間距）為55m，且匯流歷時(shí)t=6.44min<7min,因此，取降雨歷時(shí)為7min。當(dāng)溝底縱坡為其它數(shù)值時(shí)，按照上述計(jì)算過(guò)程對(duì)BGA型最大排水距離進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)匯流歷時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果列于表7。表7不同溝底縱坡BGA最大排水距離(降雨歷時(shí)為7min)溝底縱坡(%)泄水能力(m3/s

25、)出水口間距(m)匯流歷時(shí)(min)0.3%0.100 55 6.44 0.5%0.129 71 6.44 0.7%0.152 84 6.44 1.0%0.182 100 6.44 1.5%0.223 123 6.44 2.0%0.258 142 6.44 2.5%0.288 159 6.44 3.00.315 174 6.44 3.50.341 188 6.44 4.00.364 201 6.44 同樣，對(duì)BGB1、BGB2進(jìn)行計(jì)算得出其在不同縱坡下的最大排水距離，結(jié)果列于表8、9、10表8不同溝底縱坡BGB1（60X80）最大排水距離(降雨歷時(shí)為7min)溝底縱坡(%)泄水能力(m3/s)

26、出水口間距(m)匯流歷時(shí)(min)0.3%0.486 268 6.91 0.5%0.628 346 6.91 0.7%0.743 409 6.91 1.0%0.888 489 6.91 1.5%1.087 599 6.91 2.0%1.256 692 6.91 2.5%1.404 773 6.91 3.01.538 847 6.91 3.51.661 915 6.91 4.01.776 978 6.91 表9不同溝底縱坡BGB3(80X80)最大排水距離(降雨歷時(shí)為9min)溝底縱坡(%)泄水能力(m3/s)出水口間距(m)匯流歷時(shí)(min)0.3%0.734 443 8.53 0.5%0.9

27、48 572 8.53 0.7%1.122 677 8.53 1.0%1.341 809 8.53 1.5%1.642 991 8.53 2.0%1.896 1144 8.53 2.5%2.120 1279 8.53 3.02.322 1401 8.53 3.52.508 1513 8.53 4.02.681 1618 8.53 綜上，各型號(hào)的邊溝隨著路線縱坡的增大，其最大排水距離也在增大。在設(shè)計(jì)選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)路線縱坡和出水口間的間距來(lái)選定，在滿足排水的前提下，應(yīng)優(yōu)先選用小尺寸的型號(hào)，具體詳見(jiàn)下表。表10不同溝底縱坡BG最大排水距離溝底縱坡(%)BG-A（淺碟型）BGB1（60X80）BGB2

28、(80X80)0.3%0.5%55 268 443 0.5%0.7%70 346 572 0.7%1.0%85 409 677 1.0%1.5%100 489 809 1.5%2.0%125 599 991 2.0%2.5%140 692 1144 2.5%3.0160 773 1279 3.03.5175 847 1401 3.54.0190 915 1513 >4.0%200 978 1618 5暗埋式邊溝最大排水距離的計(jì)算淺碟型邊溝上的路面水通過(guò)設(shè)置一定間隔的沉砂井流入到底部的排水管。由排水管底縱坡（假設(shè)邊溝縱坡為0.3%），可計(jì)算得到圓管(直徑d=0.5)的平均流速。圓形排水管的

29、過(guò)水?dāng)嗝婷娣eA3.14*d2/40.196m2，水力半徑，R=d/4=0.125v=n-1R2/3I1/2= 0.013-10.1252/30.0031/2=1.053m/s泄水能力為QcAv=0.196×1.053=0.206m3/s5.1沉砂井間距計(jì)算根據(jù)淺碟型邊溝的水力計(jì)算可知，當(dāng)溝底縱坡為0.3時(shí)，淺碟型邊溝的最大排水距離為55m，此時(shí)的設(shè)計(jì)徑流量Q=16.67qF=16.67×0.836×4.445×31.85×l×10-6m3/s0.1085 m3/s，由此可知，淺碟型邊溝下的圓形排水管泄水能力Qc=0.206m3/s大于

30、該設(shè)計(jì)徑流量，即Qc>Q。因此，按淺碟型邊溝的出水口間距來(lái)設(shè)置沉砂井是滿足要求的。當(dāng)溝底縱坡為其它數(shù)值時(shí)，按照上述計(jì)算過(guò)程進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證按淺碟型邊溝的最大排水距離來(lái)設(shè)置沉砂井是否滿足要求。結(jié)果列于下表。表11圓形排水管（d50cm）泄水能力溝底縱坡(%)淺碟型邊溝的最大排水距離(m)設(shè)計(jì)徑流量(m3/s)圓形排水管平均流速（m3/s）圓形排水管泄水能力Qc (m3/s)0.3%55 0.109 1.053 0.206 0.5%71 0.140 1.360 0.267 0.7%84 0.166 1.609 0.315 1.0%100 0.197 1.923 0.377 1.5%123 0.

31、243 2.355 0.462 2.0%142 0.280 2.720 0.533 2.5%159 0.314 3.041 0.596 3.0174 0.343 3.331 0.653 3.5188 0.371 3.598 0.705 4.0201 0.397 3.846 0.754 由上表可知，淺碟型邊溝下圓形排水管的泄水能力均大于按各種淺碟型邊溝的最大排水距離來(lái)設(shè)置沉砂井時(shí)的設(shè)計(jì)徑流量，即Qc>Q。因此，按淺碟型邊溝的最大排水距離來(lái)設(shè)置沉砂井是滿足要求的。5.2暗埋式邊溝最大排水距離的計(jì)算1)降雨歷時(shí)降雨歷時(shí)取設(shè)計(jì)控制點(diǎn)的匯流歷時(shí)，其值為匯水區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)到排水設(shè)施（出水口）處的坡面匯流歷

32、時(shí)與溝內(nèi)的溝管匯流歷時(shí)之和。設(shè)降雨歷時(shí)為5min。暗埋式邊溝下圓形排水管的過(guò)水?dāng)嗝婷娣eA3.14*d2/40.196m2，水力半徑，R=d/4=0.125v=n-1R2/3I1/2= 0.013-10.1252/30.0031/2=1.053m/s2) 匯水面積和徑流系數(shù)設(shè)出水口間距為l，兩個(gè)出水口之間的匯水面積由兩部分組成：一部分為路面范圍的匯水面積F119.75×l，徑流系數(shù)取10.95；另外一部分為路塹坡面的匯水面積F2(8×1.0+2.6+1.5)×l =12.1×l(8為第一級(jí)邊坡高度，1.0為第一級(jí)邊坡坡率，2.6為碎落臺(tái)和邊溝的寬度，1.5

33、為平臺(tái)截水溝范圍外平臺(tái)寬度)，徑流系數(shù)取20.65；那么，總的匯水面積F= 31.85×l×10-6km2擬定坡面為細(xì)粒土坡面，取徑流系數(shù)=(0.95×F1+0.65×F2)/(31.85×l)=0.8363) 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97的規(guī)定，高速公路路界內(nèi)坡面排水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為15年。4）降雨強(qiáng)度按公路所在地區(qū)，查公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97得5年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期10min降雨歷時(shí)的降雨強(qiáng)度為q5,102.8mm/min，15年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期時(shí)的重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)為cp=1.27，60min降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為c60=0.5，5m

34、in降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)為c5=1.25。于是，暴雨強(qiáng)度為q=1.27×1.25×2.8=4.445mm/min5）暗埋式邊溝最大排水距離計(jì)算根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97，設(shè)計(jì)徑流量為Q=16.67qF=16.67×0.836×4.445×31.85×l×10-6m3/s當(dāng)路線縱坡為3時(shí)，暗埋式邊溝的泄水能力(淺碟式邊溝與圓管的泄水能力之和)為QcAv+Av=0.196×1.053+0.333×0.3=0.306m3/s暗埋式邊溝泄水能力必須大于其設(shè)計(jì)徑流量，即Qc>Q0.306>16.

35、67×0.836×4.445×31.85×l×10-6那么，當(dāng)路線縱坡為3時(shí)，暗埋式邊溝最長(zhǎng)排水距離l（出水口最大間距）為l0.306/（16.67×0.836×4.445×31.85×10-6）155m7）檢驗(yàn)匯流歷時(shí)假設(shè)因?yàn)槠旅鎱R流有兩部分，一部分是路面水匯流，另外一部分是路塹坡面水匯流，兩部分各自同時(shí)發(fā)生，因此，坡面匯流歷時(shí)應(yīng)取二者的大者。由前面攔水緣石的計(jì)算可得，路面匯流歷時(shí)為2.48min；路塹邊坡的地表粗度系數(shù)為m1=0.4,坡面橫坡為is=1.0，坡高8m，坡面流長(zhǎng)度為L(zhǎng)s=(11.3+2.

36、6+1.5)=15.4m(11.3為第一級(jí)邊坡坡面長(zhǎng)度，2.6為碎落臺(tái)和邊溝的寬度，1.5為平臺(tái)截水溝范圍外平臺(tái)寬度)，可計(jì)算得到路塹邊坡坡面匯流歷時(shí)=3.38min>2.48因此，取t13.38min按式v=n-1R2/3I1/2，得v=n-1R2/3I1/2= 0.013-10.1252/30.0031/2=1.053m/s再按式t2= l /(60×v)=155/(60×1.053)=2.45min由此，可得到匯流歷時(shí)為 t= t1+ t2=3.38+2.45=5.84min>5min再假設(shè)降雨歷時(shí)為6min，通過(guò)內(nèi)插得出降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)ct=1.20，通

37、過(guò)以上過(guò)程的計(jì)算得到，當(dāng)路線縱坡為3時(shí)，暗埋式邊溝最長(zhǎng)排水距離l（出水口最大間距）為162m，且匯流歷時(shí)t=5.94min<6min,因此，取降雨歷時(shí)為6min。當(dāng)溝底縱坡為其它數(shù)值時(shí)，按照上述計(jì)算過(guò)程對(duì)暗埋式邊溝最大排水距離進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)匯流歷時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果列于表13。表12不同溝底縱坡暗埋式邊溝（d50cm）最大排水距離(降雨歷時(shí)為6min)溝底縱坡(%)泄水能力(m3/s)出水口間距(m)匯流歷時(shí)(min)0.3%0.307 162 5.94 0.5%0.396 209 5.94 0.7%0.468 247 5.94 1.0%0.560 296 5.94 1.5%0.686 36

38、2 5.94 2.0%0.792 418 5.94 2.5%0.885 467 5.94 3.00.969 512 5.94 3.51.047 553 5.94 4.01.119 591 5.94 同樣，對(duì)暗埋式邊溝（d60cm、d70cm）進(jìn)行計(jì)算得出其在不同縱坡下的最大排水距離，結(jié)果列于表13、14。表13不同溝底縱坡暗埋式邊溝（d60cm）最大排水距離(降雨歷時(shí)為7min)溝底縱坡(%)泄水能力(m3/s)出水口間距(m)匯流歷時(shí)(min)0.3%0.436 240 6.75 0.5%0.563 310 6.75 0.7%0.666 367 6.75 1.0%0.796 439 6.75

39、 1.5%0.975 537 6.75 2.0%1.126 620 6.75 2.5%1.259 693 6.75 3.01.379 760 6.75 3.51.489 821 6.75 4.01.592 877 6.75 表14不同溝底縱坡暗埋式邊溝（d70cm）最大排水距離(降雨歷時(shí)為8min)溝底縱坡(%)泄水能力(m3/s)出水口間距(m)匯流歷時(shí)(min)0.3%0.607 350 7.80 0.5%0.784 451 7.80 0.7%0.927 534 7.80 1.0%1.108 638 7.80 1.5%1.357 782 7.80 2.0%1.567 903 7.80 2.

40、5%1.752 1009 7.80 3.01.920 1106 7.80 3.52.073 1194 7.80 4.02.217 1277 7.80 綜上，各型號(hào)的暗埋式邊溝隨著路線縱坡的增大，其最大排水距離也在增大。在設(shè)計(jì)選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)路線縱坡和出水口間的間距來(lái)選定，在滿足排水的前提下，應(yīng)優(yōu)先選用小尺寸的型號(hào)，具體詳見(jiàn)下表。表15不同溝底縱坡暗埋式邊溝最大排水距離溝底縱坡(%)d50d60d700.3%0.5%162 240 350 0.5%0.7%209 310 451 0.7%1.0%247 367 534 1.0%1.5%296 439 638 1.5%2.0%362 537 782

41、2.0%2.5%418 620 903 2.5%3.0467 693 1009 3.03.5512 760 1106 3.54.0553 821 1194 >4.0%591 877 1277 6超高路段縱向集水溝最大排水距離的計(jì)算1)降雨歷時(shí)降雨歷時(shí)取設(shè)計(jì)控制點(diǎn)的匯流歷時(shí)，其值為匯水區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)到排水設(shè)施（出水口）處的坡面匯流歷時(shí)與溝內(nèi)的溝管匯流歷時(shí)之和。設(shè)降雨歷時(shí)為5min。集水溝過(guò)水能力按水深達(dá)到48cm計(jì)算（留10安全高度），過(guò)水?dāng)嗝婷娣eA為0.192m2，過(guò)水?dāng)嗝鏉裰転?.36m，水力半徑RA/=0.141m，當(dāng)排水溝縱坡為0.3%時(shí)，那么v=n-1R2/3I1/2= 0.012-1

42、0.1412/30.0031/2=1.24m/s2) 匯水面積和徑流系數(shù)設(shè)出水口間距為l，兩個(gè)出水口之間的匯水面積為路面范圍的匯水面積F118.75×l，徑流系數(shù)取10.95，匯水面積為F= 18.75×l×10-6km2徑流系數(shù)=0.953) 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97的規(guī)定，高速公路路界內(nèi)坡面排水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為15年。4）降雨強(qiáng)度按公路所在地區(qū)，查公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97得5年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期10min降雨歷時(shí)的降雨強(qiáng)度為q5,102.8mm/min，15年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期時(shí)的重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)為cp=1.27,60min降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為c60

43、=0.5，5min降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)為c5=1.25。于是，暴雨強(qiáng)度為q=1.27×1.25×2.8=4.445mm/min5）集水溝最大排水距離計(jì)算根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97，設(shè)計(jì)徑流量為Q=16.67qF=16.67×0.95×4.445×18.75×l×10-6m3/s當(dāng)路線縱坡為3時(shí)，邊溝的泄水能力為QcAv=0.192×1.24=0.238m3/s集水溝泄水能力必須大于其設(shè)計(jì)徑流量，即Qc>Q0.238>16.67×0.95×4.445×18.75

44、15;l×10-6那么，當(dāng)路線縱坡為3時(shí)，集水溝最長(zhǎng)排水距離l（出水口最大間距）為l0.238/（16.67×0.95×4.445×18.75×10-6）180m6）檢驗(yàn)匯流歷時(shí)假設(shè)因路面水匯流歷時(shí)為2.48min，因此，取t12.43min再按式t2= l /(60×v)=180/(60×1.24)=2.42min由此，可得到匯流歷時(shí)為 t= t1+ t2=2.43+2.42=4.85min<5min當(dāng)路線縱坡為其它數(shù)值時(shí)，按照上述計(jì)算過(guò)程對(duì)縱向集水溝最大排水距離進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)匯流歷時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果列于下表。表16不

45、同路線縱坡縱向集水溝（0.4X0.6）最大排水距離(降雨歷時(shí)為5min)溝底縱坡(%)泄水能力(m3/s)出水口間距(m)匯流歷時(shí)(min)0.3%0.238 180 4.85 0.5%0.307 232 4.85 0.7%0.363 275 4.85 1.0%0.434 329 4.85 1.5%0.531 403 4.85 2.0%0.613 465 4.85 2.5%0.686 520 4.85 3.00.751 569 4.85 3.50.812 615 4.85 4.00.868 657 4.85 表17不同溝底縱坡縱向集水溝最大排水距離溝底縱坡(%)縱向集水溝0.3%0.5%180

46、 0.5%0.7%232 0.7%1.0%275 1.0%1.5%329 1.5%2.0%403 2.0%2.5%465 2.5%3.0520 3.03.5569 3.54.0615 >4.0%657 集水井匯集路面水后，通過(guò)橫向排水管將水排到路堤邊坡的急流槽。由橫向排水管管底縱坡ig=2，可計(jì)算得到圓管的(直徑0.3m)平均流速。圓形排水管的過(guò)水?dāng)嗝婷娣eA3.14*d2/40.071m2，水力半徑，R=d/4=0.075v=n-1R2/3I1/2= 0.01-10.0752/30.021/2=2.515m/s因此，橫向排水管的泄水能力為QcAv=0.071×2.515=0.1

47、79m3/s縱向集水溝通過(guò)橫向排水管排出路面匯水，但由于單根橫向排水管的泄水能力小于縱向集水溝的泄水能力，因此，需要按單根橫向排水管的泄水能力來(lái)計(jì)算縱向集水溝的最大排水距離。根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97，設(shè)計(jì)徑流量為Q=16.67qF=16.67×0.95×4.445×18.75×l×10-6m3/s橫向排水管的泄水能力為0.179m3/s橫向排水管的泄水能力必須大于其設(shè)計(jì)徑流量，即Qc>Q0.179>16.67×0.95×4.445×18.75×l×10-6那么，按橫向排

48、水管的泄水能力來(lái)控制集水溝最長(zhǎng)排水距離l（出水口最大間距）為l0.179/（16.67×0.95×4.445×18.75×10-6）135m表17-1按單根橫向排水管泄水能力控制縱向集水溝最大排水距離管底坡度(%)泄水能力(m3/s)最大排水距離l(m)1.0%0.126952.0%0.179 135 3.00.219 166 4.00.253 191 當(dāng)超高路段位于較長(zhǎng)的挖方路段，挖方路段長(zhǎng)度（縱向集水溝的排水長(zhǎng)度）大于上表的最大排水距離時(shí)（即單根橫向排水管的泄水能力小于該挖方路段的設(shè)計(jì)徑流量），應(yīng)在填挖交界位置（較低一側(cè)）加密設(shè)置橫向排水管。設(shè)置間距

49、為13.90m（與急流槽對(duì)應(yīng)），設(shè)置數(shù)量應(yīng)根據(jù)挖方路段長(zhǎng)度（縱向集水溝的排水長(zhǎng)度）決定， 計(jì)算公式如下：L=l*n-13.9*(n-1)L挖方路段長(zhǎng)度（縱向集水溝的排水長(zhǎng)度）l按單根橫向排水管泄水能力控制的縱向集水溝最大排水距離n橫向排水管設(shè)置數(shù)量計(jì)算結(jié)果如下表所示。表17-2 填挖交界位置（較低一側(cè)）橫向排水管設(shè)置數(shù)量橫向排水管管底坡度(%)橫向排水管設(shè)置數(shù)量n泄水能力(m3/s)滿足縱向集水溝的最大排水長(zhǎng)度L(m)1.010.12695 20.252176 30.378257 40.504338 2.0%10.179135 20.358256 30.537377 40.716498 3.0

50、10.219166 20.438318 30.657470 40.876622 4.010.253191 20.506368 30.759545 41.012722 7邊溝型式的選擇1）對(duì)于路塹邊溝排水長(zhǎng)度L250m的路段，采用淺碟式邊溝或暗埋式邊溝，具體型式選擇如下： 對(duì)于路塹邊溝排水長(zhǎng)度L50m的路段，采用邊溝(一)； 對(duì)于路塹邊溝排水長(zhǎng)度50mL150m的路段，前50m路段采用邊溝(一)，剩余路段采用邊溝(二)； 對(duì)于路塹邊溝排水長(zhǎng)度150mL250m的路段，前50m路段采用邊溝(一)，后100m路段采用邊溝(二)，剩余路段采用邊溝(三)；表18擬采用BG最大排水距離溝底縱坡(%)BG-

51、1淺碟式BG-2暗埋式50BG-3暗埋式600.3%0.5%55162 240 0.5%0.7%70209 310 表19 BG型式選擇一覽表排水距離邊溝形式50m100m100mL50mBG-150L150mBG-1BG-2150L250mBG-1BG-2BG-3備注：1、各類邊溝的排水長(zhǎng)度應(yīng)為其最大排水距離減去前面邊溝的排水長(zhǎng)度。例如，對(duì)于長(zhǎng)度為150m的路塹路段，前面50m采用BG-1，后面100m采用BG-2（BG-2的排水距離（100m）其最大排水距離（約為150m）前面BG-1的排水長(zhǎng)度（50m）。2、各類邊溝之間通過(guò)沉砂井進(jìn)行銜接。2）對(duì)于路塹邊溝排水長(zhǎng)度L250m的路段，均采用

52、矩形邊溝，具體型式選擇應(yīng)根據(jù)排水長(zhǎng)度和溝底縱坡進(jìn)行雙控選擇。二、雙向六車道大慶至廣州高速公路粵境連平至從化段D1合同段，選用瀝青砼路面，路面和路肩（半幅）橫向排水的寬度為16.0m（雙向六車道），路面和硬路肩橫坡為2%，土路肩為4%，路線最小縱坡為5。本項(xiàng)目擬設(shè)置排水溝、急流槽、邊溝、平臺(tái)截水溝和截水溝等排水設(shè)施來(lái)排除和攔截路界范圍內(nèi)外的雨水?，F(xiàn)按照公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 018-97的規(guī)定，通過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)徑流量反算各種排水設(shè)施各型號(hào)的最大排水距離(即出水口距離)和面積，為確定各路段各種排水設(shè)施型號(hào)的選取提供參考。1攔水路緣石最大排水距離的計(jì)算1）降雨歷時(shí)降雨歷時(shí)取設(shè)計(jì)控制點(diǎn)的匯流歷時(shí)，其值為匯

53、水區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)到排水設(shè)施（出水口）處的坡面匯流歷時(shí)與溝內(nèi)的溝管匯流歷時(shí)之和。設(shè)降雨歷時(shí)為3min。攔水路緣石與路肩鋪面構(gòu)成的淺三角型過(guò)水?dāng)嗝娴男顾芰椋篞c0.377×h8/3×I1/2/（ih×n）0.377×0.058/3×I0.5/（0.02×0.013）注：水力坡度I取路線縱坡；水深h250×0.025cm（即水深小于5cm時(shí)，淺三角型過(guò)水?dāng)嗝娴乃嫒肭钟猜芳缧∮?.5m，保證行車安全。）2) 匯水面積和徑流系數(shù)當(dāng)出水口間距為l時(shí)，兩個(gè)出水口之間的匯水面積為F=l×16.0×10-6km2取徑流系數(shù)=0.95。3) 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97的規(guī)定，高速公路路面和路肩表面排水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為5年。4）降雨強(qiáng)度按公路所在地區(qū)，查公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97得5年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期10min降雨歷時(shí)的降雨強(qiáng)度為q5,102.8mm/min，5年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期時(shí)的重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)為cp=1.0,60min降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為c60=0.5，3min降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)為c5=1.40。于是，暴雨強(qiáng)度為q=1.0×1.40×2.8=3.92mm/min5）設(shè)計(jì)徑流量根據(jù)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ018-97，設(shè)計(jì)徑流量為Q=16.67qF=16.67