第九章+路基路面排水設(shè)計

第九章路基路面排水設(shè)計§9-1

概述§9-2

路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置§9-3

路面排水設(shè)計§9-4明渠的水文水力計算(自學(xué))上頁下頁§9-1概述一、水源分類上級上頁下頁

（1）表面深入

（2）地下水

（3）毛細水作用

（4）滲流作用

（5）水的汽化§7-1概述二、影響路基路面的水的類型水損壞使路面結(jié)構(gòu)層變?nèi)?；路面材料性能下降以及層間粘結(jié)性能下降。

局部沉陷水泥混凝土路面的唧泥水泥混凝土路面的板角開裂水泥混凝土路面?zhèn)髁U銹蝕開裂處再次錯臺路面凍脹§9-1概述1.地面水地面水：大氣降水（雨和雪）、海、河、湖、水渠及水庫水危害：對路基產(chǎn)生沖刷和滲透排水措施：排除、攔截通常地表排水可分為路面表面排水、中央分隔帶排水和坡面排水三部分2.地下水地下水：上層滯水、潛水、層間水等危害：降低路基強度，引起凍脹、翻漿或邊坡滑坍和路基滑動排水措施：隔斷、疏干、降低水位上級上頁下頁§9-1概述三、排水的任務(wù)

把路基范圍內(nèi)的土基含水量降低到一定限度以內(nèi)，確保路基處于干燥狀態(tài)，確保路基及路面具有足夠的強度和穩(wěn)定性。1.地表排水（1）路面表面排水（2）中央分隔帶排水（3）坡面排水2.內(nèi)部排水（1）下封層及路肩部的排水盲溝

（2）排水基層

（3）排水面層§9-1概述四、路基路面排水設(shè)計的一般原則（摘自新規(guī)范）公路路基排水設(shè)計應(yīng)防、排、疏結(jié)合，并與處治措施相互協(xié)調(diào)，形成完善的排水系統(tǒng)。應(yīng)遵循總體規(guī)劃，合理布局，少占農(nóng)田，環(huán)境保護的原則，并與當(dāng)?shù)嘏殴嘞到y(tǒng)協(xié)調(diào)。排水困難地段，可采取降低地下水位、設(shè)置隔離層等措施，使路基處于干燥、中濕狀態(tài)。施工場地的臨時性排水設(shè)施，應(yīng)盡可能與永久性排水設(shè)施相結(jié)合。各類排水設(shè)施的設(shè)計應(yīng)滿足使用功能要求，結(jié)構(gòu)安全可靠，便于施工、檢查和養(yǎng)護維修。上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置一、地面排水設(shè)備

邊溝、截水溝、排水溝、跌水與急流槽等，必要時設(shè)渡槽、倒虹吸及積水池。1.邊溝(側(cè)溝)設(shè)置位置：設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或矮路堤的坡腳外側(cè)，多與路中線平行。功能：用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。橫斷面形式：梯形、矩形、三角形及流線形等。上級上頁下頁邊溝圖片上級上頁下頁梯形矩形流線形流線形§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置設(shè)計要點：邊溝斷面形式及尺寸應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件、邊坡高度及匯水面積等確定。邊溝溝底縱坡宜與路線縱坡一致，并不宜小于0.3%。困難情況下，可減小至0.1%。路塹邊溝的水流，不應(yīng)流經(jīng)隧道排出。邊溝有可能產(chǎn)生沖刷時，應(yīng)進行防護。上級上頁下頁上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置注意事項：與高路堤銜接處的邊溝宜將出水口延伸至坡腳以外；圖9-2邊溝出水口時水流落差較大處宜設(shè)置急流槽與跌水等結(jié)構(gòu)物；圖9-3★

一般采用梯形邊溝；石方路段宜采用矩形邊溝；少雨淺挖地段的土質(zhì)邊溝可采用三角形邊溝；沙漠或積雪地區(qū)的路基采用流線形邊溝。上級上頁下頁上級上頁下頁上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置2.截水溝（天溝）設(shè)置位置：設(shè)置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當(dāng)?shù)攸c。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(dān)，保證挖方邊坡和填方坡腳不受流水沖刷。上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置設(shè)計要點：截水溝應(yīng)根據(jù)地形條件及匯水面積等進行設(shè)置。1）挖方路基的塹頂截水溝應(yīng)設(shè)置在坡口5m以外，并宜結(jié)合地形進行布設(shè)。2）填方路基上側(cè)的路堤截水溝距填方坡腳的距離，應(yīng)不小于2m。圖9-63）在多雨地區(qū)，視實際情況可設(shè)一道或多道截水溝。4）截水溝下方一側(cè)，可堆置挖溝的土方，要求作成頂部向溝傾斜2％的土臺。圖9-45）截水溝的位置應(yīng)與地面水流方向垂直。截水溝水流不應(yīng)引入邊溝。上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置一般為梯形，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(shè)計流量而定，亦不應(yīng)小于0.5m。截水溝的縱坡與長度：截水溝的縱坡不宜小于0.3％，長度的考慮以匯水既不造成過大的沖刷，又不淤積為原則。上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置3.排水溝功能：主要用途在于引水，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）引至橋涵或路基范圍以外的指定地點。設(shè)計要點：1）排水溝的橫斷面一般采用梯形。2）排水溝的位置盡可能遠離路基，距路基坡腳不宜小于2m。上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置3）排水溝水流注入其他溝渠或水道時，應(yīng)使原水道不產(chǎn)生沖刷或淤積。圖9-74）排水溝應(yīng)具有合適的縱坡，以保證水流暢通。一般情況下，可取0.5%-1.0%，不小于0.3%，亦不宜大于3%。5）類型可結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件、溝渠土質(zhì)、水流速度、溝低縱坡和使用要求選用簡易式、干砌式和漿砌式。上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置4.跌水與急流槽

水流通過坡度大于10%，水頭高差大于1.0m的陡坡地段，或特殊陡坎地段時，宜設(shè)置跌水或急流槽。⑴跌水設(shè)置位置：排水溝渠連接處或較長陡坡地段的溝渠.功能：減緩水流速度或改變水流方向，并予以消能.設(shè)計要點：1）單級跌水適用于排水溝渠連接處；多級跌水適用于較長陡坡地段的溝渠；上級上頁下頁上級上頁下頁2）跌水的基本構(gòu)造可分為進水口、消力池和出水口三個組成部分。圖9-83）跌水兩端的土質(zhì)溝渠，應(yīng)注意加固，保持水流暢通，不致產(chǎn)生水流沖刷或淤積。§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置⑵急流槽設(shè)置位置：適用于水位落差較大的排水溝渠連接部位或出水口等處。

功能：減緩水流速度并予以消能。上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置設(shè)計要點：圖9-9急流槽1）急流槽主體部分的縱坡依地形而定，一般可達1:1.5以上。2）急流槽多用砌石（抹面）和水泥混凝土結(jié)構(gòu)，或利用巖石坡面挖槽。3）急流槽由進口、主槽（槽身）和出口三部分組成。上級上頁下頁急流槽上級上頁下頁急流槽圖片§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置5.倒虹吸與渡水槽⑴倒虹吸原理：借助上下游溝渠水位差，利用勢能迫使水流降落，經(jīng)路基下部管道流向路基另一側(cè)，再復(fù)升流入下游水渠。圖9-10⑵渡水槽相當(dāng)于渡水橋，原水道與路基設(shè)計標(biāo)高相差較大，如果路基兩側(cè)地形有利，或當(dāng)?shù)卮_有必要，可設(shè)簡易橋梁，架設(shè)水槽或管道，從路基上部跨越，以勾通路基兩側(cè)的水流。圖9-12上級上頁下頁上級上頁下頁倒虹吸、渡水槽東江－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上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置6.蒸發(fā)池氣候干旱且排水困難地段，可利用沿線的取土坑或?qū)ｉT設(shè)置蒸發(fā)池匯集地表水。蒸發(fā)池邊緣距路基邊溝外緣的距離不應(yīng)小于5m。池中設(shè)計水位應(yīng)低于排水溝的溝底。蒸發(fā)池容量應(yīng)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(shè)計依據(jù)。蒸發(fā)池的設(shè)置不應(yīng)使附近地面鹽漬化或沼澤化。上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置7.油水分離池路基排水溝出口位于水質(zhì)特別敏感區(qū)，且所排污水水質(zhì)不滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中所規(guī)定時，可設(shè)置油水分離池。油水分離宜采用沉淀法處理。污水進入油水分離池前，應(yīng)先通過格柵和沉砂池。油水分離池大小應(yīng)根據(jù)所在路段排水溝匯入水量確定，并保證流入分離池的油水能有足夠的時間分離或過濾凈化。上級上頁下頁§7-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置P182-1938.排水泵站路基匯水無法自流排出時，可設(shè)置排水泵站。排水泵站包括集水池和泵房。集水池容積，應(yīng)根據(jù)匯水量、水泵能力和水泵工作情況等因素確定。水泵抽出的水，應(yīng)排至路界之外。上級上頁下頁圖9-14溝渠加固橫斷面上級上頁下頁石灰土抹平層漿砌片石干砌片石豎鋪草皮平鋪草皮漿砌水槽§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置二、地下排水設(shè)備常用有：盲溝、滲溝和滲井等。特點：是排水量不大，主要是以滲流方式匯集水流，并就近排出路基范圍以外。對于流量較大的地下水，應(yīng)設(shè)置專用地下管道予以排除。1.盲溝（簡易盲溝/暗溝）功能：在溝內(nèi)分層填以大小不同的顆粒材料，利用材料的透水性將地下水匯集于溝內(nèi)，并沿溝排泄至指定地點。它的作用是降低地下水位或攔截流向路基的層間水，防止路基邊坡滑塌和毛細水上升影響路基穩(wěn)定，其水力特性是紊流。設(shè)置位置：一側(cè)邊溝下、或兩側(cè)邊溝下縱向設(shè)置，或填挖交界處橫向設(shè)置。上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置設(shè)計要點：圖9-15、圖9-16、圖9-17①盲溝橫斷面有矩形和梯形②盲溝的底部中間填粒徑較大的碎石。粗粒碎石兩側(cè)和上部填較細粒徑的粒料。盲溝頂部和底面設(shè)不透水層，或頂部設(shè)有雙層反鋪草皮。③盲溝的排水能力較小，不宜過長，溝底具有1%－2%的縱坡，出水口底面標(biāo)高應(yīng)高出溝外最高水位20cm，以防水流倒?jié)B。④寒冷地區(qū)的暗溝，應(yīng)做防凍保溫處理或?qū)禍显O(shè)在凍結(jié)深度以下。上級上頁下頁圖9-15、圖9-16、圖9-17上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置2.滲溝功能：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，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。設(shè)置位置：視地下排水需要而定，大致與簡易盲溝相同，但設(shè)置尺寸更大，埋置更深。結(jié)構(gòu)形式：

圖9-18、圖9-19、圖9-20與簡易盲溝區(qū)別：原理一致、構(gòu)造不同、尺寸更大、埋置更深、要進行水力水文計算確定尺寸。上級上頁下頁上級上頁下頁圖9-19、圖9-20上級上頁下頁§9-2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置3.滲井功能：滲井屬于水平方向的地下排水設(shè)備，當(dāng)?shù)叵麓嬖诙鄬雍畬?，其中影響路基的上部含水層較薄，排水量不大，且平式滲透難以布置，采用設(shè)置滲井穿過不透水層，將路基范圍內(nèi)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。圖9-21

上級上頁下頁設(shè)計要點：1）滲井的平面布置、孔徑、滲水量按水力計算而定，一般直徑1.0~1.5m的圓柱形，或邊長為1.0~1.5m的方形；2）井內(nèi)由中心向四周按層次，分別填入由粗到細的砂石材料，粗料滲水，細料反濾。3）填充料要求篩分沖洗，施工時需用鐵皮套筒分隔填入不同粒徑的材料，要求層次分明，不得粗細混雜，以保證排水效果；4）造價高，進行技術(shù)經(jīng)濟比較后選用。上級上頁下頁§9-3路面排水設(shè)計路面排水的重要性

剛性路面因結(jié)構(gòu)需要而設(shè)置了各種接縫，而路面在使用期間會出現(xiàn)各種裂縫、松散及坑槽等病害。降落在路面表面的排水，會通過路面接縫或裂縫及松散等病害處或者瀝青路面面層孔隙下滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而導(dǎo)致或加劇路面結(jié)構(gòu)的破壞。上級上頁下頁§9-3路面排水設(shè)計設(shè)計降雨的重現(xiàn)期：高速公路、一級公路應(yīng)采用15年其它等級公路應(yīng)采用10年。

各類地表排水設(shè)施的斷面尺寸應(yīng)滿足設(shè)計排水流量的要求，溝頂應(yīng)高出溝內(nèi)設(shè)計水面0.2m以上。

上級上頁下頁§9-3路面排水設(shè)計一、路面表面排水任務(wù)：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。措施：圖9-23⑴路塹：橫向排流的表面水匯集于邊溝內(nèi)。⑵路堤：兩種方式（選擇依據(jù)：表面水是否對路堤坡面造成沖刷危害）①

橫向漫流分散排放；②設(shè)置攔水帶，泄水口和急流槽集中排放圖7-26上級上頁下頁圖9-23上級上頁下頁圖9-24上級上頁下頁§9-3路面排水設(shè)計二、中央分隔帶排水主要用于高速公路、一級公路；根據(jù)分隔帶寬度、綠化和交通安全設(shè)施形式和分隔帶表面的處理方式等因素選擇排水方式?！豆放潘O(shè)計規(guī)范》將其分為三類：寬度小于3m且表面采用鋪面封閉寬度大于3m其表面未采用鋪面封閉表面無鋪面且未采用表面排水措施上級上頁下頁§9-3路面排水設(shè)計1.寬度小于3m且表面采用鋪面封閉

降落在分隔帶上的表面水排向兩側(cè)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(cè)邊緣處設(shè)置緣石或泄水口，或者在分隔帶內(nèi)設(shè)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(cè)半幅路面的表面水。上級上頁下頁圖9-25上級上頁下頁§9-3路面排水設(shè)計2.寬度大于3m且表面未采用鋪面封閉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。3.表面無鋪面且未采用表面排水措施

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(shè)施（如：縱向排水滲溝）排除，且隔一定間距通過橫向排水管將溝內(nèi)的水排出路界。

圖9-26上級上頁下頁圖9-26上級上頁下頁圖7-32上級上頁下頁§9-3路面排水設(shè)計三、路面內(nèi)部排水1.路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分來源：通過路面接縫、裂縫、路面表面和路肩滲入路面；高水位地下水、截斷含水層和當(dāng)?shù)厝?；被圍封在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分。上級上頁下頁§9-3路面排水設(shè)計2.路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分產(chǎn)生的危害：⑴浸濕各結(jié)構(gòu)層材料和路基土，易造成無粘結(jié)粒狀材料和地基土的強度降低；⑵使混凝土路面產(chǎn)生卿泥、錯臺、開裂和整個路肩破壞；⑶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(chǎn)生卿泥，結(jié)果路面失去支撐；上級上頁下頁§9-3路面排水設(shè)計⑷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；⑸水使凍脹土產(chǎn)生不均勻凍脹；⑹與水經(jīng)常接觸將使瀝青混合料剝落，影響瀝青混凝土耐久性并產(chǎn)生龜裂?！锎罅康穆访鎿p壞狀況調(diào)查和路面使用經(jīng)驗表明：進入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水是造成或加速路面損壞的重要原因。

上級上頁下頁§9-3路面排水設(shè)計路面結(jié)構(gòu)內(nèi)水滲流速度與路基滲水性能、地下水位高相關(guān)上級上頁下頁H-路面結(jié)構(gòu)低至地下水位距離；H0-路面結(jié)構(gòu)低至不透水層距離§9-3路面排水設(shè)計措施：設(shè)置路面內(nèi)部排水系統(tǒng)設(shè)置位置：年降水量600mm以上濕潤或多雨地區(qū)，路基透水性差的細粒土組成的高速公路、一級公路；路基兩側(cè)有滯水、可能滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)；嚴重冰凍地區(qū)，路基為粉性土組成的潮濕、過濕路段；路面改建或改善工程，需排除積滯在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分。上級上頁下頁§9-3路面排水設(shè)計設(shè)計要求：各排水設(shè)施的泄水能力大于滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水量，且下游超過上游排水能力；滲入水最大滲流時間，冰凍地區(qū)不應(yīng)超過1h，其它地區(qū)不超過2h(輕交通)－4h(重交通)；滲入水的滲流路徑長度不宜超過45m-60m；各排水設(shè)施不應(yīng)被細料堵塞。主要措施：邊緣排水系統(tǒng)、排水基層排水系統(tǒng)上級上頁下頁