任務一地表排水課件講解

路基工程施工工作任務一地表排水學習情境概述學習情境三路基排水工程施工（1）能了解路基排水設(shè)施的類型和構(gòu)造；（2）能識讀路基排水設(shè)施結(jié)構(gòu)圖；（3）能根據(jù)具體情況，進行合理的路基排水工程設(shè)計；（4）能掌握路基排水設(shè)施的施工工藝、操作要點；（5）能熟悉路基排水工程的工藝標準。水是影響路基質(zhì)量好壞的重要因素之一。在我國，很多路基出現(xiàn)問題都是因為水的原因，如水對路基的侵蝕作用。路基排水主要分為地下排水和地表排水兩類。將整個學習內(nèi)容劃分成若干個工作任務，每個工作任務利用多媒體教學設(shè)備、課件和視頻教學資料，按照“資訊→計劃→決策→實施→檢查→評估”的六步教學法開展教學，學生在教師指導下制定方案、實施方案，最終評估學習的結(jié)果。通過本工作任務的學習與具體實施，學生應學會下列知識：（1）了解影響路基的兩類水源；（2）掌握路基常用的地表排水設(shè)施類型及其構(gòu)造；（3）掌握路基常用的地表排水設(shè)施的施工工藝。應掌握下列技能：（1）會識讀路基地表排水設(shè)施圖；（2）會進行給定的具體路基地表排水工程的設(shè)計。路基的強度與穩(wěn)定性同水的關(guān)系十分密切。路基的病害有多種，形成病害的因素亦很多，但水的作用是主要因素之一，因此路基設(shè)計、施工和養(yǎng)護中，必須十分重視路基排水工程。常用的路基地表排水設(shè)備，包括邊溝、截水溝、排水溝、跌水與急流槽、攔水帶、蒸發(fā)池等設(shè)施。這些排水設(shè)備，分別設(shè)在路基的不同部位，各自的主要功能、布置要求和構(gòu)造形成，均有所差異。（一）路基排水的目的與要求根據(jù)水源的不同，影響路基的水流可分為地表水和地下水兩大類，與此相適應的路基排水工程，則分為地表排水和地下排水。路基排水的任務，就是將路基范圍內(nèi)的土基濕度降低到一定的限度以內(nèi)，保持路基常年處于干燥狀態(tài)，確保路基及路面具有足夠的強度和穩(wěn)定性。路基設(shè)計時，必須考慮將影響路基穩(wěn)定性的地表水，排除和攔截于路基用地范圍以外，并防止地表水漫流、滯積或下滲。對于影響路基穩(wěn)定性的地下水，則應予以隔斷、疏干和降低，并引導至路基范圍以外的適當?shù)攸c。工作任務一地表排水路基施工中，首先應校核全線范圍排水系統(tǒng)的設(shè)計是否完備和妥善，必要時應予以補充或修改，應重視排水工程的質(zhì)量和使用效果。此外，應根據(jù)實際情況與需要，設(shè)置施工現(xiàn)場的臨時性排水措施，以保證路基土石方及附屬結(jié)構(gòu)物在正常條件下進行施工作業(yè)，消除路基和土體內(nèi)與水有關(guān)的隱患，保證公路工程質(zhì)量，提高施工效率。路基養(yǎng)護中，對排水設(shè)施應定期檢查與維修，以保持排水設(shè)施正常使用，水流暢通，并根據(jù)實際情況不斷改善路基排水條件。工作任務一地表排水（二）路基排水設(shè)計的一般原則路基排水設(shè)計一般遵循以下幾個原則：1、排水設(shè)計要因地制宜、全面規(guī)劃、因勢利導、綜合治理、講究實效、注意經(jīng)濟，并充分利用有利地形和自然水系。一般情況下地面和地下設(shè)置的排水溝渠，宜短不宜長，以使水流不過于匯集，做到及時疏散，就近引流。2、各種路基排水溝渠的設(shè)置，應注意與農(nóng)田水利相配合，必要時可適當增大涵管孔徑，以防農(nóng)業(yè)用水影響路基穩(wěn)定，并做到路基排水有利于農(nóng)田排灌。路基邊溝一般不應用作農(nóng)田灌溉渠道，兩者必需合并使用時，邊溝的斷面應加大，并予加固，以防水流危害路基。工作任務一地表排水3、設(shè)計前必須進行調(diào)查研究，查明水源與地質(zhì)條件，重點路段要進行排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃，考慮路基排水與橋涵布置相配合，地下排水與地面排水相配合，各種排水溝渠的平面布置與豎向布置相配合，做到綜合治理和分期修建。對于排水困難和地質(zhì)不良的地段，還應與路基防護加固相配合，并進行特殊設(shè)計。4、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，不輕易合并自然溝渠和改變水流性質(zhì)，盡量選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠，減少排水溝渠的防護與加固工程。對于重點路段的主要排水設(shè)施，以及土質(zhì)松軟和縱坡較陡地段的排水溝渠，應注意必要的防護和加固。工作任務一地表排水5、路基排水要結(jié)合當?shù)厮臈l件和道路等級等具體情況，注意就地取材，以防為主，既要穩(wěn)固適用，又必須講究經(jīng)濟效益。可以考慮先重點后一般，先地下后地面，實行分期修建和逐步完善步驟，但應注意不應遺留后患而導致短期內(nèi)路基、路面的嚴重破壞，從而影響交通和造成經(jīng)濟等方向的損失。工作任務一地表排水（三）地面排水設(shè)施的構(gòu)造與布置常用的路基地表排水設(shè)施，包括邊溝、截水溝、排水溝、跌水與急流槽、攔水帶、蒸發(fā)池等設(shè)施。高速公路、一級公路的輔道，應有自身的地表排水設(shè)施。這些排水設(shè)施，分別設(shè)在路基的不同部位，各自的主要功能、布置要求和構(gòu)造形式，均有所差異。1、邊溝工作任務一地表排水邊溝排水量不大，一般不需要進行水文水力計算，依沿線具體條件，直接選用標準橫斷面即可。邊溝由于緊靠路基，通常不允許其他排水溝渠的水流進入，亦不能與其他人工溝渠合并使用。邊溝不宜過長，應盡量使溝內(nèi)水流就近排至路旁自然水溝或低洼地帶，必要時增設(shè)涵洞，將邊溝水引入路基另一側(cè)排出。邊溝可采用三角形、流線形、梯形或矩形橫斷面，如圖3-1-1，按公路等級、所需排泄的流量、設(shè)置位置和土質(zhì)或巖質(zhì)選定。邊溝的溝底縱坡坡度應結(jié)合路線縱坡、地形、土質(zhì)、出水口位置等情況選定，盡可能與路線縱坡坡度保持一致,并不宜小于0.3%。高速公路及一級公路的土質(zhì)邊溝，均應采取防護措施。邊溝出水口的間距，一般地區(qū)不宜超過500m，多雨地區(qū)不宜超過300m，三角形和碟形邊溝不宜超過200m。邊溝出水口的排放應結(jié)合地形、地質(zhì)條件以及橋涵水道位置，排引到路基范圍外，使之不沖刷路堤坡腳。工作任務一地表排水圖3-1-1邊溝橫截面示意圖形工作任務一地表排水2、截水溝1-截水溝；2-土臺；3-邊溝圖3-1-2挖方路段截水溝示意圖1-截水；2-棄土堆；3-邊溝圖3-1-3挖方路段棄土堆與截水溝關(guān)系圖工作任務一地表排水山坡填方路段可能遭上方水流作用，此時必需設(shè)截水溝，以攔截山坡水流保護路堤，如圖3-1-4所示。截水溝與坡頂之間，要有不小于2.0m間距，并做成2%的向溝傾斜橫坡，如土質(zhì)良好，路塹邊坡不高或沿溝壁進行鋪砌時，路塹距坡頂?shù)木嚯x也可小于2m。截水溝應結(jié)合地形和地質(zhì)條件沿等高線布置，將攔截的水順暢地排向自然溝谷或水道。截水溝長度以200~500m為宜，超過500m時，可在中間適宜位置增設(shè)泄水口，由急流槽或急流管分流排引。工作任務一地表排水截水溝一般采用梯形橫斷面，邊坡坡度為1:1.0~1:1.5，溝底寬度與溝的深度不宜小于0.5m，地質(zhì)或土質(zhì)條件差，有可能產(chǎn)生滲漏或變形時，應采取相應的防護措施,溝底縱坡不宜小于0.3%。1-土臺；2-截水溝圖3-1-4填方路段上的截水溝示意圖工作任務一地表排水3、排水溝排水溝的斷面形式一般為梯形，如圖3-1-5所示，其截面尺寸由水力、水文計算確定。用于山溝、截面水溝及取土坑出水口處的排水溝，出于其流量較小，不需特殊計算，但底寬與溝深均不得小于0.5m，土溝的邊坡率可取1:1~1:1.5。圖3-1-5排水溝橫斷面形式示意圖工作任務一地表排水排水溝內(nèi)水流注入其他溝渠或水道時，不得使原水道產(chǎn)生沖刷或淤積。通常應使排水溝與原水道水流方向成銳角相交，交角不大于45°，有條件時可采用半徑R＝10b（b為溝頂寬）的圓曲線朝下游與其他水道相接。高速公路、一級公路通過耕地、居民區(qū)的填方路基宜設(shè)坡腳排水溝。路堤邊溝設(shè)急流槽地段，排水溝距路基坡腳距離不宜小于2m。邊坡平臺設(shè)排水溝時，平臺應做成2%~5%向內(nèi)側(cè)傾斜的排水坡度?？刹捎萌切位蛱菪螜M斷面，當水量較大時，宜設(shè)置30cm×30cm的矩形、三角形或U形排水溝，排水溝可用水泥預制構(gòu)件拼裝，溝壁厚度5~10cm。排水溝必要時應予加固，以防止水流對溝渠的沖刷與滲漏。工作任務一地表排水4、跌水與急流槽跌水和急流槽均為人工排水溝渠的特殊形式，可用于陡坡地段，溝底縱坡可達45°，是山區(qū)公路路基排水常見的結(jié)構(gòu)物。由于縱坡陡峭，水流湍急，沖刷嚴重，要求跌水與急流槽的結(jié)構(gòu)必須穩(wěn)固耐久，通常采用漿砌圬工結(jié)構(gòu)，并且有相應的防護加固措施。工作任務一地表排水跌水有單級和多級之分（見表3-1-1），溝底有等寬和變寬之別。跌水可帶消力池，并根據(jù)坡度和坡長的不同，設(shè)置成單級或多級。不帶消力池的跌水，其臺階高度不應大于0.5m，以0.3~0.4m最為適宜，高度和長度之比，應與地面坡度相吻合。帶消力池的跌水，單級跌水墻的高度以1m左右為宜，如圖3-1-8所示，消力檻的高度以0.5m左右為宜，消力檻與跌水墻的距離以5m左右為宜，但高度與長度之比也應結(jié)合原地面的坡度確定。消力池臺面應設(shè)2%~3%的外傾縱坡，消力檻頂寬不宜小于0.4m，檻底應沒泄水孔。工作任務一地表排水跌水兩端的土質(zhì)溝渠，應注意加固，保持水流暢通，不致產(chǎn)生水流沖刷和淤積，以充分發(fā)揮跌水的排水效能。在路堤和路塹坡面或者坡面平臺上從坡頂向下豎向集中排水時，或截水溝、排水溝縱坡較大時，可設(shè)置急流槽或急流管。工作任務一地表排水表3-1-1跌水的分類工作任務一地表排水1-邊溝；2-路基；3-跌水井；4-涵洞圖3-1-6邊溝與涵洞單級跌水連接圖1-溝頂線；2-溝底線圖3-1-7等截面多級跌水結(jié)構(gòu)圖工作任務一地表排水1-護墻；2-消力檻圖3-1-8跌水構(gòu)造示意圖工作任務一地表排水急流槽可采用由漿砌片石鋪砌的矩形橫斷面或者由水泥混凝土預制件鋪筑的矩形橫斷面（圖3-1-9）。漿砌片石急流槽的槽底厚度可為0.2~0.4m，槽壁厚0.3~0.4m。急流槽厚度可為0.2~0.3m。槽頂應與兩側(cè)斜坡表面齊平。槽深最小0.2m，槽底寬最小0.25m，槽底每隔2.5~5m應設(shè)置一個凸榫，嵌入坡體內(nèi)0.3~0.5m.以避免槽體順坡下滑。急流槽或急流管的進水口與溝渠泄水口之間應設(shè)置成喇叭式聯(lián)結(jié)，變寬段應為至少15cm的下凹，并設(shè)立鋪砌防護。急流槽或急流管的出水口處應設(shè)置消能設(shè)施，可采用石塊鋪筑的消力坪或消力池。工作任務一地表排水圖3-1-9急流槽結(jié)構(gòu)圖（mm）工作任務一地表排水5、攔水帶按匯集路面表面水的要求，攔水帶的頂面應略高于過水斷面的設(shè)計水位高，而后者的限值受制于水面不漫過右側(cè)車道外邊緣或中心線的要求，如圖3-1-10所示，攔水帶的設(shè)計外露高度（即過水斷面的水深），還取決于設(shè)計流量和路肩的橫向坡度。在高速及一級公路路堤邊緣設(shè)防撞護攔時，攔水帶的高度可以大些，但一般不超過15cm；在不設(shè)防撞護攔時，為了保障偶爾駛出路肩的車輛安全，攔水帶的高度不應大于10cm，并且迎車面的斜坡坡度不宜陡于1：2（最好采用1：4），以便車輪能滾過攔水帶。工作任務一地表排水攔水帶泄水口可做成對稱式或非對稱式的喇叭口，如圖3-1-11所示，其間距應根據(jù)流量確定，以保證降水時路面積水能迅速排除，泄水不能進入車行道為原則，一般為20~50m，干旱少雨地區(qū)可達100m。泄水口長度一般為2~4m。（a）水泥混凝土（b）瀝青混凝土圖3-1-10攔水帶（cm）工作任務一地表排水1-水流流向；2-硬路肩邊緣；3-底凹風；4-攔水頂；5-路堤邊坡坡頂；6-急流槽圖3-1-11縱坡坡段上攔水帶不對稱泄水口的平面布置示意圖（cm）工作任務一地表排水6、蒸發(fā)池蒸發(fā)池邊緣距路基邊溝不應小于5m，面積較大的蒸發(fā)池不得小于20m2。蒸發(fā)池同邊溝或排水溝之間設(shè)排水溝相連，池中水位應低于排水溝溝底。池的容量應以一個月內(nèi)的地表水匯入池中的水量能及時完成滲透和蒸發(fā)為依據(jù)，但每個池的容量不超過200~300m3，蓄水深度不應大于1.5m。蒸發(fā)池的平面形狀采用矩形或其他的形狀，其設(shè)置不應使附近地面形成鹽漬化或沼澤化蒸發(fā)池周圍可圍筑土埂以防止其他水流流入池中。工作任務一地表排水7、倒虹吸與渡水槽倒虹吸管的設(shè)置，往往是路基穿過原有溝渠，且溝渠水位高于路基，不宜設(shè)涵洞，亦不能架空，其布置形式如圖3-1-12所示。1-路基；2-豎井；3-管道；4-溝渠；5-基底圖3-1-12倒虹吸管示意圖工作任務一地表排水倒虹吸是利用上下游水位差，迫使水流降落而復升，經(jīng)路基下部埋沒的管道引向另一側(cè)。此種結(jié)構(gòu)為有壓管道，水流連續(xù)改變方向，水流條件較差，管內(nèi)易漏水，極易淤塞受阻，亦難以修復與清理，需要采用時，必須進行合理設(shè)計。一般情況下，管道選用箱形或圓形，以水泥混凝土或鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)為主，有條件時亦有使用鑄鐵管，孔徑約0.5~1.5m。主管埋置深度，要求上面填土的厚度不小于1.0m，亦不宜埋置過深，以填土不超過3.0m為宜。管道兩端設(shè)豎井，可以豎立或傾斜，視地形和用地條件而定，井底標高低于管道，起沉淀泥沙作用。為減少堵塞現(xiàn)象，除要求管道內(nèi)具有l(wèi).5m／s以上的流速外，在進口外宜設(shè)置沉沙池和攔泥柵，如圖3-1-13所示。工作任務一地表排水1-溝渠；2-過渡段；3-沉砂池；4-攔泥柵；5-斜管；6-豎井（5與6選一種）圖3-1-13倒虹吸管進口結(jié)構(gòu)圖工作任務一地表排水渡水槽相當于過水橋，是穿過農(nóng)田地區(qū)路塹段常用的過水形式之一，圖3-1-14是渡槽圖例的一種。圖3-1-14渡槽布置示意圖工作任務一地表排水渡槽可分為進出水口、槽身與下部支承三個結(jié)構(gòu)組成部分，其中進出水口的結(jié)構(gòu)形式，如圖3-1-15所示。槽身斷面小于兩端人工溝槽，以提高主槽的流速和降低主體結(jié)構(gòu)的造價。為此主槽與溝槽之間設(shè)過渡段，其中，出水段要比進水段增長，過渡段的平面收縮角約為10°~15°。主槽較短時，槽身與溝的斷面尺寸相同，此時不設(shè)過渡段。主槽兩端連接的土質(zhì)溝渠，應予以加固。加固的長度，不小于溝內(nèi)水深的4倍。工作任務一地表排水1-溝渠；2-過渡段；3-主槽；4-支撐；5-防滲加固段圖3-1-15渡槽進出口結(jié)構(gòu)圖工作任務一地表排水（四）地表排水設(shè)施的施工要點1、邊溝施工要點（1）挖方地段和填土高度小于邊溝深度的填方地段均應設(shè)置邊溝。（2）平曲線處邊溝施工時，溝底縱坡應與曲線前后溝底縱坡平順銜接，不允許曲線內(nèi)側(cè)有積水或外溢現(xiàn)象發(fā)生。（3）土質(zhì)地段的邊溝縱坡大于3%時應采取加固措施。工作任務一地表排水（4）在邊溝與填方路基相鄰處設(shè)置跌水或急流槽，將水流直接引至填方坡腳以外，以免沖刷邊坡，影響路基穩(wěn)定。（5）當邊溝水流向涵洞進水口時，為避免邊溝水流的沖刷，應根據(jù)地形條件在涵洞進口處設(shè)置窨井、跌水或急流槽等構(gòu)造物，將水流引入涵洞。（6）當邊溝水流流向橋梁時，應在橋頭翼墻或擋土墻之后設(shè)置跌水或急流槽，將水引入河道。工作任務一地表排水2、截水溝施工要點（1）截水溝的邊緣距挖方路基坡頂?shù)木嚯x視土質(zhì)情況而定，以不影響路基邊坡為原則。一般土質(zhì)至少應距路塹頂邊緣5m，黃土地區(qū)不應小于10m，并采取防滲加固措施。（2）截水溝應按設(shè)計要求進行防滲及加固處理。地質(zhì)不良地段、土質(zhì)松軟地段、滲水性大或裂縫較多地段，截水溝溝底、溝壁、出水口均應進行加固處理，防止水流滲漏和沖刷。（3）截水溝長度超過500m時，應選擇適當?shù)牡攸c設(shè)出水口，將水引至溝中或涵洞處。截水溝必須有牢固的出水口，必要時需設(shè)置跌水或急流槽。工作任務一地表排水3、排水溝的施工要點（1）排水溝的線形應平順，盡可能采用直線形，轉(zhuǎn)彎處宜做成弧線形，其半徑不宜小于10m。排水溝長度根據(jù)實際需要而定，通常不宜超過500m。（2）排水溝沿路線布設(shè)時，應離路基盡可能遠一些，距路基坡腳不宜小于3～4m。（3）當排水溝、截水溝、邊溝因縱坡過大導致水流速度大于溝底、溝壁土的容許沖刷流速時，應采用邊溝表面加固措施。（4）排水溝的出水口，應設(shè)置跌水和急流槽將水流引出路基或排水系統(tǒng)。工作任務一地表排水4、跌水與急流槽施工要點（1）跌水與急流槽必須采用漿砌圬工結(jié)構(gòu)。跌水的臺階高度可根據(jù)地形、地質(zhì)等條件決定，多級臺階的各級高度可以不同，其高度和長度之比應與原地面坡度相適應。（2）急流槽的縱坡應按圖紙所示進行施工，一般不宜超過1︰1.5，同時應與天然地面坡度相配合。較長的急流槽，槽底可設(shè)幾個縱坡，一般是上段較