路基路面排水設(shè)計(jì)(3)課件

1、2021-11-111第第7 7章章路基路面路基路面排水設(shè)計(jì)排水設(shè)計(jì) 路基路面工程2021-11-112本章主要介紹路基路面排水設(shè)計(jì)的目的、要求、原則，路基排水與路面排水及排水系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)等內(nèi)容；本章是非重點(diǎn)章，只要求了解。7.1排水設(shè)計(jì)的目的、要求及原則排水設(shè)計(jì)的目的、要求及原則7.2路基排水設(shè)備構(gòu)造和布置路基排水設(shè)備構(gòu)造和布置7.3路面排水設(shè)計(jì)路面排水設(shè)計(jì)7.4排水系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)本章內(nèi)容2021-11-113 水是危害路基路面的主要自然因素。分析路基沉陷、沖刷、坍塌、翻漿，瀝青路面松散、剝落、龜裂、水泥路面唧泥、錯(cuò)臺(tái)、斷裂等病害，都不同程度地與地表水和地下水的侵蝕有關(guān)。

2、 水的作用加劇了路基路面結(jié)構(gòu)損壞，加快了路面使用性能的變壞，縮短了它們的使用壽命。路基路面排水設(shè)計(jì)是公路工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，對(duì)保證公路的使用性能和使用壽命具有重要作用。7.1.1 路基路面排水的目的與要求路基路面排水的目的與要求 大氣降水至地表后分成兩部分：形成地表徑流滲入地層（地下水）7.1 排水設(shè)計(jì)的目的、要求及原則排水設(shè)計(jì)的目的、要求及原則2021-11-114地面涇流將順如下路徑進(jìn)入受水體：路面兩側(cè)路基基身、下側(cè)溝渠、河道 在此過程中，地面水浸濕和沖刷路基的各個(gè)組成部分，削弱其強(qiáng)度、抗變形能力和穩(wěn)定性；而地下水則使地基或坡體的巖（土）層受到軟化、潛蝕，管涌等破壞作用。7.1.1.1

3、 路基排水設(shè)計(jì)的目的路基排水設(shè)計(jì)的目的目的：匯集路表范圍內(nèi)的地表水，迅速排出路界減少地表水對(duì)路基路面的危害、對(duì)行車安全的威脅攔截路界外可能流入的地表水 。2021-11-115要求：要求：攔截路基上方的地面水和地下水，迅速匯集基身內(nèi)的地面水，把它們導(dǎo)引入順暢的排水通道，并通過橋涵等將其宣泄到路基的下方。而在排引有困難時(shí)，也可將地面水?dāng)r蓄在坡頂。降落在路基基身范圍內(nèi)的水，則應(yīng)將其迅速匯集，并引導(dǎo)和宣泄至路基下方，以免停滯在基身范圍內(nèi)浸濕基身而降低強(qiáng)度和穩(wěn)定性。對(duì)于路基下方，應(yīng)采取措施妥善處理。路基上方宣泄下來的水流或者路基下方水道內(nèi)的水流，應(yīng)防止它們沖刷路基坡腳，危及路基穩(wěn)定性。 7.1.1.2

4、 施工過程路基路面排水的要求施工過程路基路面排水的要求q校核全線范圍排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否完備和妥善，必要時(shí)應(yīng)予以補(bǔ)充或修改;q重視排水工程的質(zhì)量和使用效果;q設(shè)置施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)性排水措施，保證路面和路基正常條件下進(jìn)行施工作業(yè);1)消除路面路基和土體內(nèi)與水有關(guān)的隱患，保證公路工程質(zhì)量，提高施工效率。2021-11-1167.1.1.3 養(yǎng)護(hù)過程路基路面排水的要求養(yǎng)護(hù)過程路基路面排水的要求定期檢查與維修排水設(shè)施，保持排水設(shè)施正常使用，水流暢通根據(jù)實(shí)際情況不斷改善路基路面排水條件。7.1.2 路基排水設(shè)計(jì)的一般原則路基排水設(shè)計(jì)的一般原則排水設(shè)計(jì)要因地制宜、全面規(guī)劃、因勢(shì)利導(dǎo)， 綜合治理、講究實(shí)效、注意

5、經(jīng)濟(jì)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(shí)疏散，就近引流。各種路基排水溝渠的設(shè)置，應(yīng)注意與農(nóng)田水利相配合，必要時(shí)可適當(dāng)增設(shè)涵管、加大孔徑，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(yīng)用作農(nóng)田灌溉渠道，兩者必需合并使用時(shí)，邊溝的斷面應(yīng)加大，并予加固，以防水流危害路基。2021-11-117設(shè)計(jì)前必須進(jìn)行調(diào)查研究，查明水源與地質(zhì)條件，重點(diǎn)路段要進(jìn)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，綜合治理分期修建。對(duì)于排水困難和地質(zhì)不良的地

6、段，應(yīng)與路基防護(hù)加固相配合，進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。n 防止水土流失，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)。n 重點(diǎn)路段的主要排水設(shè)施，以及土質(zhì)松軟地段和陡坡地段的排水溝渠，應(yīng)注意必要的防護(hù)和加固。路基排水要結(jié)合當(dāng)?shù)厮臈l件和道路等級(jí)等具體情況，就地取材，以防為主，既要穩(wěn)固適用，又必須講究經(jīng)濟(jì)效益?？梢钥紤]先重點(diǎn)后一般，先地下后地面，實(shí)行分期修建和逐步完善步驟，但要注意不應(yīng)遺留后患而導(dǎo)致短期內(nèi)路基，路面的嚴(yán)重破壞，從而影響交通和造成經(jīng)濟(jì)等方面的損失。2021-11-1187.1.3 路面排水設(shè)計(jì)的一般原則路面排水設(shè)計(jì)的一般原則降落在路面上的雨水或融化的雪水，通過路面橫坡向兩側(cè)排流，避免行

7、車道路面范圍內(nèi)出現(xiàn)積水。在路線縱坡平緩，匯水量不大，路提較低且邊坡坡面不會(huì)受到?jīng)_刷的情況下，采用在路堤邊坡上橫向慢流的方式排除路面表面水。在路堤較陡，邊坡坡面未做防護(hù)而遭受路面表面水流沖刷，或者坡面雖已采取防護(hù)措施，但仍有可能受到?jīng)_刷時(shí)，沿路肩外側(cè)邊緣設(shè)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。1)攔水帶過水?dāng)嗝鎯?nèi)的水面，高速公路及一級(jí)公路上不得漫過右側(cè)車道外邊緣，二級(jí)及二級(jí)以下公路上不得漫過右側(cè)車道中心線。 2021-11-1197.2.1 地面排水設(shè)備地面排水設(shè)備 常用地面排水設(shè)備： 邊溝、截水溝、排水溝、跌水、急流槽、攔水帶、蒸發(fā)池。（繪圖解釋排水溝）7.2.1.1 邊溝

8、邊溝邊溝，挖方路基路肩外側(cè)及低填方路基坡腳外側(cè)和路肩外緣均設(shè)置的縱向人工溝渠。功能：匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水，保證路基穩(wěn)定。7.2 路基排水設(shè)備構(gòu)造和布置路基排水設(shè)備構(gòu)造和布置2021-11-1110作用和要求：邊溝排水量不大，一般不需要進(jìn)行水文水力計(jì)算，依沿線具體條件，直接選用標(biāo)準(zhǔn)橫斷面即可。邊溝由于緊靠路基，通常不允許其它排水溝渠的水流進(jìn)入，亦不能與其它人工溝渠合并使用。 邊溝不宜過長，應(yīng)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(shí)增設(shè)涵洞，將邊溝水引入路基另一側(cè)排出。邊溝的縱坡（出水口附近除外）一般與路線縱坡一致。平坡路段，邊溝仍應(yīng)保持0.3%0.5%的最小縱坡

9、。邊溝出水口附近，以及排水困難路段，如回頭曲線和路基超高較大的平曲線等處，邊溝應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。1.邊溝按公路等級(jí)、所需排泄的流量、設(shè)置位置和土質(zhì)或巖質(zhì)選用三角形、碟形、梯形或矩形橫斷面，如圖7-1，高速公路及一級(jí)公路，宜采用三角形或蝶形邊溝；二級(jí)及二級(jí)以下公路，可采用梯形橫斷面。2021-11-1111邊溝形狀示意圖2021-11-1112截水溝 布置示意圖 2021-11-11137.2.1.2 截水溝截水溝（又稱天溝）,設(shè)置在挖方路基邊坡頂以外或山坡路堤的上方的適當(dāng)位置，攔截路基上方流向路基的地面水的人工溝渠。功能：減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保護(hù)挖方邊坡和填方坡腳不受水流沖刷和損害。 上圖為路塹

10、段挖方邊坡上方設(shè)置的截水溝示例之一，圖中距離d，一般為5m，土質(zhì)不良地段可取10.0m或更大。截水溝下方一側(cè)，可堆置挖溝的土方，要求做成頂部向溝傾斜2%的土臺(tái)。2021-11-1114功能和要求降水量較多，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(yán)重的地段，應(yīng)設(shè)置截水溝，必要時(shí)可設(shè)置兩道或多道截水溝。山坡填方路段可能遭上方水流作用時(shí)，必設(shè)截水溝攔截山坡水流保護(hù)路堤。截水溝與坡頂之間，間距不小于2.0m，并做成2%向溝內(nèi)傾斜的橫坡。截水溝應(yīng)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。長度200m500m為宜，超過500m時(shí)，可在中間適宜位置處增設(shè)泄水口，

11、由急流槽或急流管分流排引。1)斷面一般為梯形，邊坡坡度為1:1.01:1.5，溝底寬度及溝深度均不宜小于0.5m。2021-11-11157.2.1.3 排水溝排水溝，用于排除來自邊溝、截水溝或其它水源的水流，并將其引至路基范圍以外的指定地點(diǎn)。 排水溝布置應(yīng)結(jié)合地形條件，因勢(shì)利導(dǎo)，離路基盡可能遠(yuǎn)。力求短捷平順，直線為宜，必須轉(zhuǎn)向時(shí)，盡可能采用大半徑（1020m以上）徐緩改變方向。 排水溝距路基坡腳距離一般不小于34m，不超過300m，溝底縱坡以1%3%?？v坡大于3%時(shí)，應(yīng)采取加固措施，大于7%時(shí)，應(yīng)改用跌水或急流槽。斷面一般為矩形，也可采用其它形式。截面尺寸由水力、水文計(jì)算確定。 2021-1

12、1-11167.2.1.4 跌水與急流槽 跌水與急流槽的溝底縱坡可達(dá)450，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(yán)重，要求跌水與急流槽的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)固耐久，通常采用漿砌塊石或結(jié)構(gòu)，并且有相應(yīng)的防護(hù)加固措施。1) 單級(jí)跌水適用于排水溝渠連接處，路基邊溝水流通過涵洞排泄時(shí)，多采用單級(jí)跌水（相當(dāng)于雨水井）。2) 較長陡地段的溝渠，為減緩水流速度，并予以消能，可采用多級(jí)跌水。溝底縱坡1%2%，斷面尺寸由水文水力計(jì)算確定。 急流槽是山區(qū)公路回頭展線，勾通上下線路基排水溝渠出水口的一種常見排水設(shè)施。其縱坡比跌水的平均縱坡更陡，結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固穩(wěn)定性要求更高，急流槽主體部分縱坡，依地形而定，一

13、般可達(dá)1:1.5。急流槽縱坡陡于1:1.5時(shí)，宜采用管徑至少20cm的金屬管。2021-11-11177.2.1.5 攔水帶攔水帶攔水帶，是排除路面表面水（路基橫斷面為路堤）排水設(shè)施，設(shè)置在路肩外側(cè)處。 其主要作用是將路面表面水匯集在攔水帶同路肩鋪面（或者路肩和部分路面鋪面）組成的淺三角形過水?dāng)嗝鎯?nèi)，然后通過按一定間距設(shè)置的泄水口和急流槽集中排放到路基范圍以外。 高速公路、一級(jí)公路，在路堤較高，縱坡較大且土質(zhì)疏松時(shí)，在已采用護(hù)面防護(hù)的情況下，仍要選擇攔水帶和急流槽的排水方式。l攔水帶頂面應(yīng)略高于過水?dāng)嗝娴脑O(shè)計(jì)水位高。設(shè)計(jì)外露高度（即過水?dāng)嗝娴乃睿┤Q于設(shè)計(jì)流量和路肩橫坡。1)高速及一級(jí)公路路

14、堤邊緣設(shè)防撞護(hù)攔時(shí)，攔水帶的高度一般不超過15cm；在不設(shè)防撞護(hù)攔時(shí)，攔水帶的高度不應(yīng)大于10cm，且迎車面的斜坡坡度不宜陡于1:2，以使車輪能滾過攔水帶。2021-11-1118l為避免匯集在攔水帶內(nèi)的路表水橫向流過相交的道路，匝道、超高段路面，橫坡變換處、流經(jīng)相銜接結(jié)構(gòu)物處均應(yīng)設(shè)置泄水口以排除匯集的水流。l泄水口的間距取決于過水?dāng)嗝嫠媛鲗挾鹊囊蠛托顾诘男顾芰?，根?jù)流量確定。以保證降水時(shí)路面積水能迅速排除，泄水不進(jìn)入車行道為原則。 在凹形豎曲線的底部，須設(shè)置3個(gè)泄水口。 7.2.1.5 蒸發(fā)池蒸發(fā)池，氣候干旱、排水困難地段，可利用沿線的集中取土坑或?qū)ｉT開挖的凹坑修筑蒸發(fā)池，以匯集路

15、表水，并通過蒸發(fā)和滲漏使之消散。要求:o蒸發(fā)池邊緣距路基邊溝的距離不應(yīng)小于5m，面積較大的蒸發(fā)池不得小于20m。o蒸發(fā)池與邊溝或排水溝之間設(shè)排水溝相連，池中水位及容量以一個(gè)月內(nèi)的地表水匯入池中的水量能及時(shí)完成滲透和蒸發(fā)為依據(jù)，低于排水溝溝底。每個(gè)蒸發(fā)池的容量不超過200m3300m3，蓄水深度不超過1.5m2.0m。2021-11-1119路基范圍內(nèi)露出地下水或地下水位較高，影響路基路面強(qiáng)度或邊坡穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)設(shè)置地下排水設(shè)施加以排除。 常用的地下排水設(shè)備有暗溝（管）、滲溝、排水管等，地下排水設(shè)備的類型，設(shè)置地點(diǎn)及尺寸應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的要求而決定。地下排水設(shè)備埋置于地面以下，不易維修，

16、投入使用后又難以查明其失效情況，因此地下排水設(shè)備應(yīng)保證暢通、牢固、有效。7.2.2 地下排水設(shè)備地下排水設(shè)備 2021-11-1120暗溝（管）又稱盲溝，可利用其透水性將地下水匯集到溝內(nèi)，并沿溝排至指定地點(diǎn)，水力特性為紊流。路基底部范圍有泉水外涌或要排除地下集中水流時(shí)，應(yīng)設(shè)置暗溝或暗管將水引排至路堤坡腳外或路塹邊溝內(nèi)。暗溝縱坡不宜小于1%，出水口應(yīng)高出地表排水溝常水位0.2m。寒冷地區(qū)的暗溝，應(yīng)作防凍保溫處理或?qū)禍显O(shè)在凍結(jié)深度以下。要求:1）一側(cè)邊溝下設(shè)置暗溝，以攔截流向路基的層間水，防止 路基邊坡滑坍和毛細(xì)水上升危及路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。2）路基兩側(cè)邊溝下均設(shè)暗溝，用以降低地下水位，防止毛細(xì)

17、水上升到路基工作區(qū)范圍內(nèi)，形成水分積聚而造成凍脹和翻漿，或土基過濕而降低強(qiáng)度。3）設(shè)在路基挖方與填土交界處的橫向暗溝，用以攔截和排 除路塹下面層間水或小股泉水，使路堤填土不受水害。7.2.2.1 暗溝（管）2021-11-1121為降低地下水位或攔截地下水，可在地面以下設(shè)置滲溝，水量較大時(shí)，滲溝底部可增設(shè)排水管（孔）。管式滲溝,攔截含水層地下水或降低地下水位；洞式滲溝，路基范圍外攔截地下水；邊坡滲溝，疏干潮濕土質(zhì)路塹邊坡坡體、引排邊坡上方局部出露的上層滯水或泉水。 滲溝的埋置深度：由地下水的高程（為保證路基或坡體穩(wěn)定）、地下水位需下降的深度并根據(jù)含水層介質(zhì)的滲透系數(shù)等因素考慮確定。含水層內(nèi)的細(xì)

18、粒有可能隨滲流進(jìn)入溝內(nèi)而堵塞滲溝時(shí)，應(yīng)在滲溝的迎水面溝壁處設(shè)置反濾織物。洞式滲溝底部，以片石漿砌成矩形排水槽，槽頂覆蓋水泥條形蓋板，形成排水洞，橫斷面尺寸，按設(shè)計(jì)滲流量的要求確定。7.2.2.2 滲溝2021-11-1122為排引山坡土體內(nèi)的地下水，以解除靜水壓力，保證坡體穩(wěn)定，可采用平式鉆孔排水管排水。采用鉆孔直徑75mm150mm，鉆深可達(dá)180m的鉆機(jī)，在挖方邊坡平臺(tái)上水平向鉆入坡體含水層，后在鉆機(jī)內(nèi)推入直徑50mm帶槽孔的塑料排水管（也可將塑料排水管放在鉆桿內(nèi)一起鉆入后抽回鉆機(jī)）。7.2.2.3 排水管2021-11-11237.3 路面排水設(shè)計(jì)路面排水設(shè)計(jì)降落在路表面的水，將通過各種

19、途徑進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，如路面接縫或裂縫滲水、路肩滲水、邊坡滲水等，另外，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，地下水將通過毛細(xì)作用進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)下部，中央分隔帶及道路兩側(cè)有臨時(shí)滯水時(shí)，水分也有可能進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部。有研究表明，即使是全厚式密實(shí)型瀝青路面也不可能完全避免水分進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部。一般情況下，進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)的自由水，可由路基下部及兩側(cè)路肩的鋪面結(jié)構(gòu)滲流排除，但當(dāng)下基層為滲透性系數(shù)10-3m/s的低透水材料時(shí)，每排除0.1m3的自由水需1天以上的時(shí)間。而當(dāng)路基土的滲透系數(shù)10-5m/s時(shí)，路基土則可視為不透水材料，在有水分進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)的情況下，路面結(jié)構(gòu)似乎被置于被封閉的水中。2021-11-1124 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水

20、分會(huì)浸濕各結(jié)構(gòu)層材料和路基土，使整個(gè)路面結(jié)構(gòu)體系強(qiáng)度下降，變形增加。o路面結(jié)構(gòu)的層間結(jié)合處易出現(xiàn)空隙，進(jìn)入該空隙的自由水，在行車荷載的作用下，將產(chǎn)生壓力達(dá)69KPa，流速達(dá)0.150.90m/s的高壓高速水流。在此高壓水流的反復(fù)沖刷作用下，基層材料中的細(xì)料將在路面的裂縫或接縫處，形成細(xì)料漿，這些細(xì)料漿在高速行車的作用下，被逐漸擠出裂縫或接縫，進(jìn)而形成唧泥現(xiàn)象。o水泥路面的接縫給大氣降水進(jìn)入路面提供了途徑，封閉的路肩，傳統(tǒng)的路槽式構(gòu)造和密實(shí)不透水的基層使?jié)B入的水分聚集在路面結(jié)構(gòu)中，從而出現(xiàn)前所述及的唧泥現(xiàn)象。唧泥現(xiàn)象使路面板的板底在邊角部位出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，形成不均勻支承，使路面板斷裂，進(jìn)而使路面板

21、多處開裂，至完全失去路用性能。1.堅(jiān)固密實(shí)的基層材料，如無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料、穩(wěn)定土及密配粒料等，不僅不透水，在有些情況下還易受到水的侵蝕。7.3.1 水損壞現(xiàn)象2021-11-1125o路面結(jié)構(gòu)內(nèi)有過多水分時(shí)，在行車荷載的重復(fù)作用下易出現(xiàn)斷裂，而開裂的面板又為大氣降水的進(jìn)入提供了新的途徑。如此循環(huán)過程，加速了水泥路面的損壞，使其出現(xiàn)不同程度的破壞，如唧泥、錯(cuò)臺(tái)、板塊斷裂等。o瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部由于排水不暢處于水飽和狀態(tài)時(shí)，基層和底基層內(nèi)將產(chǎn)生較高的孔隙水壓力和高速水流，使路面結(jié)構(gòu)承載能力降低。沖刷導(dǎo)致的唧漿現(xiàn)象加速了裂縫的發(fā)生和發(fā)展，并出現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)下陷現(xiàn)象。o季節(jié)性冰凍地區(qū)的冰凍期，地下水排水不

22、暢易導(dǎo)致凍融現(xiàn)象的出現(xiàn)。如基層和底基層采用了易凍脹材料，路面結(jié)構(gòu)又由于水的作用而處于飽和狀態(tài)時(shí)，地下水將由于毛細(xì)作用向凍結(jié)區(qū)移動(dòng)，形成冰晶體，冰晶體體積的不斷增大，引起面層的隆起現(xiàn)象，特別是出現(xiàn)不均勻凍脹時(shí)，路面將嚴(yán)重?fù)p壞。春季氣溫上升，凍融作用也將對(duì)路面產(chǎn)生不利的影響。這一時(shí)期，冰晶自上而下逐漸融化，路基土處于飽水狀態(tài)，在車輛荷載的作用下，出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象，如不能及時(shí)處理，則使路面提早損壞。2021-11-1126地下水的存在還將引起土質(zhì)路基內(nèi)土體附加應(yīng)力增加和土體自身抗剪強(qiáng)度的下降，使得土體抗剪強(qiáng)度不足，最終有可能出現(xiàn)路基失穩(wěn)甚至坍塌。路面結(jié)構(gòu)中截留的水分對(duì)于路基、路面結(jié)構(gòu)的損害主要表現(xiàn)在如下

23、方面：降低松散粒料和路基土的強(qiáng)度；使水泥路面產(chǎn)生唧泥現(xiàn)象，繼而出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、斷裂和路肩破壞等病害；高速行駛的車輛使積存在層間結(jié)合處的水高速流動(dòng)，產(chǎn)生較高的動(dòng)水壓力，使瀝青路面基層中的細(xì)小顆粒出現(xiàn)唧漿現(xiàn)象，導(dǎo)致整個(gè)路基路面結(jié)構(gòu)承載能力下降；季節(jié)性冰凍地區(qū)冰凍厚度超過路面結(jié)構(gòu)厚度時(shí)，高地下水位處，將造成凍脹和翻漿，引起路面結(jié)構(gòu)破壞：使膨（凍）脹路基產(chǎn)生不均勻膨（凍）脹；水的長期作用，使瀝青和礦料之間失去粘結(jié)作用，降低瀝青的路面耐久性，并出現(xiàn)龜裂。2021-11-11277.3.2 路面排水系統(tǒng)的組成路面排水系統(tǒng)的組成為使?jié)B入路面結(jié)構(gòu)的表面水降至最少，并迅速地將其排除，需設(shè)置完善而有效的路面排水系統(tǒng)。路

24、面排水系統(tǒng)的組成：路面排水系統(tǒng) 中央分隔帶排水路面結(jié)構(gòu)內(nèi)排水路面排水邊緣排水系統(tǒng)基層排水系統(tǒng)7.3.2.1 路面排水系統(tǒng)路面表面排水設(shè)施主要由路面橫坡、攔水帶（或矩形邊溝）、泄水口和急流槽組成。其主要目的是迅速排除降落在路面和路肩表面的大氣降水，以減少表面水下滲并防止路表積水影響行車安全。挖方路段，橫向漫流填方路段，坡面漫流、集中排水表面排水形式2021-11-11287.3.2.2 漫流排水漫流排水 在路線縱坡平緩，匯水量不大，路堤不高且坡面有較強(qiáng)耐沖刷能力時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用橫向漫流分散排放的排水方式。不同的坡面防護(hù)型式，具有不同的耐沖刷能力。工程上常以容許流速來表示坡面的耐沖能力。 采用橫向漫

25、流分散排水方式排除路表水時(shí)，應(yīng)計(jì)算坡面流速，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果采取相應(yīng)的防護(hù)措施。也可根據(jù)擬采用防護(hù)類型根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范確定坡面容許流速，然后根據(jù)計(jì)算坡面流速確定應(yīng)采用的排水方式。7.3.2.3 路面表面排水路面表面排水 在表面水有可能沖刷路堤邊坡坡面的情況下，應(yīng)采用將路表水匯集于攔水帶內(nèi)，由泄水口和急流槽集中排放的方式。2021-11-1129如圖7-10所示，攔水帶頂面高度應(yīng)略高于過水?dāng)嗝娴脑O(shè)計(jì)水深，可按設(shè)計(jì)流量公式（7-1）計(jì)算確定。 為提高泄水口的泄水能力，需在硬路肩邊緣外側(cè)設(shè)置逐漸加寬的低凹區(qū)（圖7-11），泄水口各部分尺寸應(yīng)由泄水口的水力計(jì)算確定?？v坡路段上的開口式泄水口，泄水量隨泄水口

26、各部分尺寸而變化（圖7-19）。可利用圖7-20查取截流率Qo/Qc后，按過水?dāng)嗝娴男顾芰c確定其泄水量Qo。設(shè)置在凹形豎曲線底部的開口式泄水口，按泄水口處的水深和尺寸確定其泄水能力。有三種情況，詳見教材P155。2138377. 0IhniQhc(7-1)2021-11-1130 中央分隔帶排水是高速公路及一級(jí)公路地表排水的主要內(nèi)容。其排水設(shè)施由排水溝（明溝、暗溝）、滲溝、雨水井、集水井、橫向排水管等組成。 設(shè)置中央分隔帶排水設(shè)施時(shí)，應(yīng)根據(jù)分隔帶寬度、綠化和交通安全設(shè)施的形式和分隔帶表面的處理方式等，選擇不同的排水方式。7.3.4 中央分隔帶排水中央分隔帶排水2021-11-11317.

27、3.4.1 一般路段中央分隔帶排水 一般路段的中央分隔帶，其排水系統(tǒng)的主要作用是排除中央分隔帶范圍內(nèi)的表面水。o中央分隔帶寬度小于3米，表面用薄層現(xiàn)澆水泥或水泥預(yù)制塊封閉時(shí)，采用與兩側(cè)路面相同坡度的雙向橫坡，使降落在中央分隔帶表面的水排向兩側(cè)行車道，進(jìn)入路面表面排水設(shè)施（圖7-23）。o中央分隔帶寬度大于3米，表面未封閉時(shí)，將中央分隔帶的表面水匯集在中央分隔帶的低洼處，通過縱坡排流至泄水口或橋涵水道中。o中央分隔帶表面無封閉，未設(shè)表面排水設(shè)施時(shí)，降落在中央分隔帶的表面水將下滲至中央分隔帶內(nèi)的地下排水設(shè)施內(nèi)排除。多采用縱向排水滲溝并通過按一定間距設(shè)置橫向排水管將縱向滲溝內(nèi)的水排出路界。1.在降雨

28、強(qiáng)度較大的地區(qū)，中央分隔帶范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)徑流量可能大于表面水的滲入量，而造成較多的水流沿中央分隔帶縱向流動(dòng)，故應(yīng)在凹形曲線低部的流水匯集處設(shè)置隔柵式泄水口，然后通過橫向排水管將這部分水流排出（圖7-25）。2021-11-11327.3.4.2 超高路段中央分隔帶排水 高等級(jí)公路超高路段上側(cè)半幅路面的表面水不得橫向漫流經(jīng)過下側(cè)半幅路面。超高路段上的中央分隔帶，除應(yīng)滿足一般路段上中央分隔帶排水所具有的一切功能和要求外，還應(yīng)設(shè)置攔截和排泄上側(cè)半幅路面水流的排水設(shè)施。凸形中央分隔帶 ， 在分隔帶緣石外側(cè)設(shè)置縱向格柵式蓋板溝，并在分隔帶內(nèi)設(shè)集水井，通過集水井及與集水井相連的橫向排水管將水排出路基范圍以外

29、。1.凹形中央分隔帶，在分隔帶內(nèi)設(shè)置縱向格柵蓋板溝，上側(cè)半幅路面的表面水直接漫流進(jìn)入中央分隔帶內(nèi)的格柵式蓋板溝內(nèi)，并沿溝底縱坡排入集水井，最后通過與集水井相連的橫向排水管排出路基范圍以處。這種排水系統(tǒng)不僅能順暢地排除上側(cè)半幅路面的路表水，還能有效地排除中央分隔帶內(nèi)的積水，但其匯水面積及設(shè)計(jì)徑流量均相應(yīng)較大，故在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理地確定橫向排水管的管徑及間距，以確保其泄水能力。2021-11-11331.下列情況應(yīng)設(shè)置路面內(nèi)部排水系統(tǒng)：年降水量600mm以上的濕潤多雨地區(qū)，路基由透水性差的細(xì)粒土（滲透系數(shù)不大于105cm/s）組成的高速公路、一級(jí)公路或重要的二級(jí)公路；路基兩側(cè)有滯水，可能滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)

30、；嚴(yán)重冰凍地區(qū)，由粉性土組成的潮濕、過濕路段；現(xiàn)有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。2.路面內(nèi)部排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列要求：路面內(nèi)部排水系統(tǒng)中各項(xiàng)排水設(shè)施的泄水能力均應(yīng)大于滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水量，且不游排水設(shè)施的泄水能力應(yīng)大于上游排水設(shè)施的泄水能力；滲入水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的最大滲流時(shí)間，冰凍地區(qū)不應(yīng)超過1h，其它地區(qū)不應(yīng)超過2h（重交通）4h（輕交通）。滲入水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的滲流路徑長度不宜超過45m60m；1.各項(xiàng)排水設(shè)施不應(yīng)被滲流從路面結(jié)構(gòu)、路基或路肩中帶來的細(xì)料堵塞，以保證系統(tǒng)的排水能力不隨時(shí)間的推移而很快喪失。7.3.5 路面內(nèi)部排水系統(tǒng)2021-11-11343.表面水的滲

31、入量及滲流時(shí)間 ： 降落在路表面的水，一部分通過路表面排水系統(tǒng)排除，而另一部分將沿各種縫隙或空隙，滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)，表面水的滲入量除了與路面的類型有關(guān)外，還與如下因素有關(guān)：接縫或裂縫的寬度以及縫隙被填塞的程度，它們將影響到接縫或裂縫的攜水能力；接縫或裂縫的數(shù)量及各條裂縫的匯水面積；基層材料的透水性；1.降雨歷時(shí)和強(qiáng)度。2021-11-11354.表面水滲入量計(jì)算: 路面結(jié)構(gòu)表面的滲水量，按不同的路面類型，分別由下列公式計(jì)算 :水泥混凝土路面 Qi=Ic（nz+nhB/L） （7-7）瀝青路面： Qi=IbB （7-8） 進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水，可由路基下部滲流排走。滲流速度與路基土的滲透性及地下

32、水位有關(guān)，可利用Darcy滲流定律，以不同滲透性路基土的排水時(shí)間進(jìn)行分析。自由水在排水層內(nèi)滲流時(shí)間的計(jì)算方法詳見P159。例7-1 某單向車道一級(jí)公路，水泥砼路面，路面寬7.5m，設(shè)有3條縱縫，橫向接縫間距5m，路面無縱橫向裂縫，試計(jì)算表面水滲入量（取滲入率Ic=0.36） 。解： 取安全系數(shù)為2，則縱向每延米路面表面水滲入量: Qi=k*Ic*（ni+nb*B/L） =20.36(3+17.5/5) =3.24 m3/(dm)2021-11-11361.構(gòu)成 沿路面外側(cè)邊緣設(shè)置縱向集水溝和集水管即構(gòu)成邊緣排水系統(tǒng)。滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分，首先沿著路面結(jié)構(gòu)的層間空隙或某一透水層次橫向流入由透水材

33、料組成的縱向集水溝，并匯入溝中的帶孔集水管內(nèi)，再由間隔一定距離布設(shè)的橫向出水管引出路基（圖7-28）。 透水材料由多孔水泥、水泥處治、瀝青處治或未經(jīng)處治的開級(jí)配碎石或礫石組成。2.作用 邊緣排水系統(tǒng)常用于水泥砼路面特別是用于改善排水狀態(tài)不良的舊水泥砼路面。它可將面層-基層-路肩界面處積滯的自由水排出路面結(jié)構(gòu)；在不擾動(dòng)原路面結(jié)構(gòu)的情況下可以改善舊水泥砼路面排水狀態(tài)，達(dá)到提高路面使用性能并延長使用壽命的目的。 7.3.6 邊緣排水系統(tǒng)邊緣排水系統(tǒng)2021-11-1137 3.效果 設(shè)置邊緣排水系統(tǒng)后，路基內(nèi)水分可橫向移動(dòng)到縱向排水管內(nèi)，從而使路基土濕度降低（28%左右）、強(qiáng)度提高（模量提高18%6

34、3%），路面壽命也隨之提高。4.注意事項(xiàng)o邊緣排水系統(tǒng)的縱向集水溝易被細(xì)小顆粒堵塞失效，特別是當(dāng)舊面層含有大量細(xì)粒時(shí)，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重。1.資料表明邊緣排水系統(tǒng)的排水量約為降水量的24%25%。也就是說，邊緣排水系統(tǒng)僅能排除浸入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的一部分自由水，另一部分自由水仍有可能被封閉在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)。2021-11-11387.3.7 排水層排水系統(tǒng)排水層排水系統(tǒng)作用：攔截進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的地下水、臨時(shí)滯水或泉水；迅速排除由負(fù)溫差作用而積聚在路基上層的自由水。構(gòu)成：o排水層排水系統(tǒng)采用高透水性材料作基層或墊層。滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分，首先通過豎向滲流進(jìn)入透水層，然后橫向滲流進(jìn)入縱向集水溝和集水管，最后由

35、橫向排水管引出路基（圖7-29）。o全寬式排水墊層由開級(jí)配粒料組成，可直接在路基頂面設(shè)置。并配置縱向集水溝、集水管及橫向出水管等組成排水系統(tǒng)（圖7-30）。o透水基層直接設(shè)置在面層下，此時(shí)自由水進(jìn)入透水層的滲流路徑較短，高透水材料中的滲流速度較快，排水效果較好。滲入基層的水分可橫向排流到路基邊坡坡面外（圖7-31）。但是此時(shí)排放出的水流易沖刷路基邊坡坡面，透水層外側(cè)坡面的孔隙也易被植物或其它雜物堵塞而失去排水作用。1.透水材料由不含細(xì)料的開級(jí)配碎石、瀝青處治或水泥處治開級(jí)配集料組成。透水基層厚度由所需排放的水量和透水基層的滲透性而定。2021-11-11397.4 排水系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)路基路面的

36、各個(gè)組成部分，為完成各自的排水任務(wù)，需采用不同的排水設(shè)施，而要完成整個(gè)的排水任務(wù)，將全部地面水有效地?cái)r截、匯集、引導(dǎo)和宣泄到路基范圍之外，就必須將各種排水設(shè)備組成一個(gè)完整的綜合排水系統(tǒng)，使各處的水均能順暢地排出。布置排水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)著重分析研究所遇到的各種水的來源及它們對(duì)路基的危害程度，根據(jù)其輕重緩急，分別采用不同的排水設(shè)備，把對(duì)路基確有危害的水流有效地排除。同時(shí)還要考慮每一項(xiàng)排水設(shè)備可能起的作用，以及在位置、構(gòu)造等方面的具體要求，在布置時(shí)使之大體符合各自的要求，起到預(yù)期的作用。2021-11-11407.4.1 排水系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的基本要求：（1）路基排水必須與農(nóng)田排灌和水土保持相結(jié)合 地形平坦，灌溉渠道較多的地段，路線通過將破壞原有的農(nóng)田灌溉系統(tǒng)；路線穿過梯田，可能切斷位于路基下側(cè)梯田的水渠。對(duì)此應(yīng)采取相應(yīng)的措施，如增設(shè)涵管、渡槽等，以保證農(nóng)田正常排灌的需要，各種排水溝渠也可同時(shí)作為灌溉渠道。在匯水面積較大，植被稀少，易受到?jīng)_刷的坡面上，宜采用多道小斷面截水溝來攔截并排除坡面水，避免水量過于集中造成沖刷；也可結(jié)合水土保持措施，采取分散逕流，降低流速，節(jié)節(jié)攔蓄的方針；（2）流向路基的地面水和地下水 需在路基范圍以外的地點(diǎn)，設(shè)截水溝與排水溝或滲溝