道路工程 3.8道路排水設(shè)計(jì)課件

1、3.8 道路排水設(shè)計(jì)道路排水設(shè)計(jì)3.8.1 概述 道路的各種病害和變形的產(chǎn)生，如路基沉陷、沖刷、坍塌、翻漿，瀝青路面松散、剝落、龜裂，水泥混凝土路面唧泥、錯(cuò)臺、斷裂等，無不與道路上水的漫濕和沖刷等破壞作用有關(guān)。（1）影響道路的水源分類根據(jù)水源的不同，影響道路的水可分為地面水和地下水兩類。地面水包括大氣降水以及海、河、湖、水渠、池塘水等。地面水的危害：地面水可導(dǎo)致瀝青路面材料強(qiáng)度的降低，在水泥混凝土路面的接縫處和路肩處造成唧泥；在凍脹地區(qū)，融凍季節(jié)水會引起路面承載能力的普遍下降。地面水還可對路基產(chǎn)生沖刷和滲透，沖刷可能導(dǎo)致路基整體穩(wěn)定性受損害，形成水毀現(xiàn)象；滲入路基土體的水分，使土體過濕而降低路

2、基強(qiáng)度。地下水包括上層滯水、潛水、層間水等，它們對路基的危害程度，因條件不同而異。輕者能使路基濕軟，降低路基強(qiáng)度；重者會引起凍脹、翻漿或邊坡滑坍，甚至整個(gè)路基沿傾斜基底滑動。地下水還可能造成摻有膨脹土的路基工程毀滅性的破壞。因此，公路排水系統(tǒng)是道路工程的重要組成部分。（2）道路排水設(shè)計(jì)的任務(wù)道路排水設(shè)計(jì)的任務(wù)是將公路結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的濕度降低到一定的范圍內(nèi)，使其常年處于干燥和中濕狀態(tài)，確保結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以避免積水特別是路面積水來延長和確保其正常使用壽命，避免公路結(jié)構(gòu)受水的危害。（3）道路排水設(shè)計(jì)的一般原則全面規(guī)劃、合理布局、因地制宜、充分利用當(dāng)?shù)赜欣麠l件和天然水系。少占農(nóng)田，并與當(dāng)?shù)毓?/p>

3、溉系統(tǒng)協(xié)調(diào)，防止沖毀農(nóng)田及其水利設(shè)施，必要時(shí)可適當(dāng)增設(shè)涵管或加大涵管孔徑。重視環(huán)境保護(hù)，防止水土流失和水源污染。n設(shè)計(jì)前必須進(jìn)行調(diào)查研究，根據(jù)公路等級、沿線地形、地質(zhì)、水文、氣象等條件以及橋涵設(shè)置等情況綜合考慮。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，使全線形成完善的排水系統(tǒng)。n考慮施工場地的臨時(shí)性排水措施，并盡可能使之與永久性排水設(shè)施結(jié)合起來，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(jì)效益。各排水設(shè)施和構(gòu)造物的設(shè)計(jì)均應(yīng)考慮便于施工、檢查和養(yǎng)護(hù)維修。n穿越城鎮(zhèn)的公路，其排水設(shè)計(jì)應(yīng)與城鎮(zhèn)現(xiàn)有或規(guī)劃的排水系統(tǒng)和設(shè)施相協(xié)調(diào)。黃土、膨脹土、鹽

4、湖土、多年凍土、滑坡等特殊路段的公路，其排水設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合該工程的其他處治措施進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。一般道路的路面排水有路拱橫坡和邊溝排水。路拱橫坡在瀝青混凝土和水泥混凝土路面應(yīng)取1%-2%；其他黑色路面和整齊塊石路面取1.5%-2.5%；半整齊塊石、不整齊塊石路面取2%-3%；低級路面取3%-4%。多雨或降水強(qiáng)度大的地區(qū)取高值，干旱地區(qū)或縱坡較大的路段取低值。路肩橫坡一般比路拱橫坡大1%，干旱地區(qū)可與路拱坡度相同。路基邊溝的設(shè)置、溝渠排水以及路基地下排水設(shè)計(jì)因符合規(guī)范規(guī)定，可參照路基排水設(shè)計(jì)。但對易流失的砂土、粉砂土路肩，也可設(shè)置路緣石攔水，經(jīng)泄水口、邊坡水溝等排出。3.8.2 高速公路路面排水設(shè)計(jì)高速

5、公路路面排水設(shè)計(jì)3.8.2.1 路肩排水路肩排水由路面橫坡、路緣帶與硬路肩、路緣石形成的集水溝以及將路面水排出路外的泄水口和急流槽等組成。路肩排水形式見圖3.48。a、設(shè)置攔水帶，硬路肩少鋪面層b、設(shè)置攔水帶，硬路肩正常鋪筑c、不設(shè)攔水帶，硬路肩正常鋪筑攔水帶：攔水帶： 攔水帶設(shè)置在硬路肩外側(cè)邊緣，用以攔截路面表面水并與路肩和部分路面構(gòu)成一淺的三角形過水?dāng)嗝?，?jīng)一定的間隔距離設(shè)置一個(gè)泄水口(俗稱水簸箕)。將水匯入邊坡急流槽，再排到路基坡腳以外的邊溝或排水溝中。攔水帶可由瀝青混凝土現(xiàn)場澆筑，或者由水泥混凝土預(yù)制塊鋪砌而成。尺寸參照圖3.49所示，攔水帶頂面應(yīng)略高于過水?dāng)嗝娴脑O(shè)計(jì)水面高。攔水帶的泄

6、水口可設(shè)置成開口（喇叭口）式。不對稱設(shè)置，可提高泄水能力。急流槽：急流槽：急流槽是在陡坡或深溝地段設(shè)置的坡度較陡、水流不離開槽底的一種人工槽。排出路肩積水用的急流槽、其縱坡坡度與所在的路基邊坡坡度一致槽身的橫斷面做成槽形多由水泥混凝土預(yù)制構(gòu)件拼裝砌筑而成。進(jìn)水口做成喇叭口式的簸箕形，出水口設(shè)置消能設(shè)施。路肩排水溝：路肩排水溝： 當(dāng)硬路肩匯水量較大時(shí)、硬路肩寬度狹窄、爬坡車道占用了路肩過水?dāng)嗝娴?，使得流水?dāng)嗝娌蛔銜r(shí)，可在土路肩上設(shè)置路肩排水溝。路肩排水溝采用“u”形水泥混凝土預(yù)制構(gòu)件砌筑、溝底縱坡同路肩縱波并不小于0.3。3.8.2.2 中央分隔帶排水中央分隔帶排水n設(shè)超高路段主線公路的路面排水

7、，以及中央分隔帶內(nèi)的表面水、由中央分隔帶排水設(shè)施排除。中央分隔帶排水設(shè)施類型的選用，要根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)、分隔帶寬度、分隔帶的構(gòu)造形式以及需要綠化栽樹等因素確定。n 一般情況中央分隔帶排水設(shè)施由縱向排水溝(明溝、暗溝)、滲溝、雨水井、集水井、橫向排水管等組成。(1)縱向排水溝（管）縱向排水溝（管）n中央分隔帶縱向排水溝(管)有多種形式，根據(jù)排水需要選擇，溝(管)的橫斷面尺寸及分段長度通過流量計(jì)算確定、一般采用的孔徑為20一40cm；溝(管)底縱坡可與路面縱坡相同，最小縱坡不宜小于0.3。n扁平式排水溝橫斷面可采用碟形、三角形、u形或矩形路攔式排水溝多用圓形或側(cè)溝形.溝(管)可采用水泥混凝土預(yù)制件或漿

8、砌片石砌筑。(2)雨水井雨水井n設(shè)置超高路段的中央分隔帶內(nèi)水流流量超過允許范圍處或者在分隔帶的低洼點(diǎn)流水匯集處設(shè)置雨水井。雨水井的設(shè)置間距根據(jù)流量計(jì)算確定，一般為10一30m，最小不小于5m。n矩形雨水井尺寸采用長寬深為60cm40cm60cm，邊墻可用漿砌片石或水泥混凝土預(yù)制塊砌筑。相鄰雨水井間用直徑20一40cm的水泥混凝土管縱向連接，管底最小縱坡不小于0.3。雨水井匯集的雨水直接排入橋涵或通過橫向排水管排出。(3)集水井集水井 中央分隔帶內(nèi)縱向排水溝(管)與橫向排水管連接時(shí)采用集水并，橫向排水管一般采用直徑為20一60cm的水泥混凝土管或塑料排水管，管底縱坡不小于1%，出水口處采取防護(hù)措

9、施。(4)排水滲溝排水滲溝n多雨水地區(qū)的中央分隔帶，表面不作封閉時(shí)，需要設(shè)置地下排水滲溝，以匯集降落在中央分隔帶內(nèi)的雨水。n排水滲溝兩側(cè)用瀝青砂、瀝青土工布或粘土封閉。排水滲溝頂與路床頂面齊平滲溝內(nèi)采用直徑為58cm的硬塑料管將水橫向引到路基邊坡以外。寬度小于寬度小于3m且表面采用鋪面封閉的中央分隔帶排水：且表面采用鋪面封閉的中央分隔帶排水： 按中央分隔帶的形式又可分為表面封閉和凹形表面封閉兩種。高速公路的中央分隔帶設(shè)計(jì)表面封閉的排水形式。在不設(shè)超高的路段上，一般采用與路面平行，其坡度與路面的橫坡度相同，表面封閉的橫斷面形式。降落在分隔帶上的表面水排向兩側(cè)行車道，進(jìn)入路面表面排水設(shè)施，這與凸形

10、中央分隔帶表面封閉時(shí)的排水方式相似。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，圖3.51，以攔截和排泄上側(cè)半幅路面的表面水。優(yōu)點(diǎn)：這種形式的中央分隔帶的排水設(shè)計(jì)和施工都比較簡單，造價(jià)低，排水設(shè)施維護(hù)方便。缺點(diǎn)：中央分隔帶的綠化存在困難，需人工經(jīng)常澆水養(yǎng)護(hù)綠化灌木，景觀上比鋪草皮的方案相對差些。寬度大于寬度大于3m且表面未采用鋪面封閉的中央分隔帶排水且表面未采用鋪面封閉的中央分隔帶排水 這種排水方式使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。當(dāng)水流速度超過最大允許流速時(shí)，應(yīng)在

11、過水?dāng)嗝鎸挾确秶鷥?nèi)對地面土進(jìn)行防沖刷處理，做成三角形或U形斷面的水溝。優(yōu)點(diǎn)：方便分隔綠化帶的養(yǎng)護(hù)，也使分隔帶更為美觀，如果排水設(shè)施能正常發(fā)揮作用，能較好地避免地表水滲入路基。缺點(diǎn)：施工復(fù)雜，工程造價(jià)比較高，特別是需開挖路基埋設(shè)橫向排水管，難以保證路基回填土的壓實(shí)度。寬度大于寬度大于3m且表面無鋪面封閉且表面無鋪面封閉 多雨地區(qū)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(nèi)的地下排水設(shè)施排除。3.8.3 城市道路路面排水設(shè)計(jì)城市道路路面排水設(shè)計(jì)n城市道路排水一般采用管渠排水形式。其設(shè)計(jì)包括邊溝（街溝）、雨水井和連接管的布設(shè)。郊區(qū)排水與一般公路并無差異，其設(shè)計(jì)包括路

12、拱排水、邊溝、排水溝與涵洞等內(nèi)容。設(shè)計(jì)流量可按當(dāng)?shù)厮墓接?jì)算，并處理好與農(nóng)田排灌的關(guān)系。n城區(qū)道路雨水沿橫坡從路面上和相應(yīng)的地面上流到車道兩側(cè)的街溝，然后沿街溝的縱坡流進(jìn)雨水井，再經(jīng)雨水支管、干管排至天然水系。n街溝：n雨水井：其設(shè)置位置應(yīng)根據(jù)路面種類、道路縱坡、沿路建筑與排水情況以及匯水面積所形成的流量和進(jìn)水口的泄水能力而定。雨水井的間距宜為25-50m.n雨水井是一個(gè)帶有進(jìn)水箅子的井，包括進(jìn)水箅子、井筒和連接管三部分。有圓形和矩形兩種，深度一般不大于1m。3.8. 4 路基邊坡排水設(shè)計(jì)路基邊坡排水設(shè)計(jì)n常用的路基地面排水設(shè)施有邊溝、截水溝、排水溝、跌水與急流槽等，必要時(shí)還有渡槽、倒虹吸及

13、積水池等。這些排水設(shè)備，分貝設(shè)在路基的不同部位，各自的排水功能、布置要求或構(gòu)造形式，均有所差異。各類地表排水設(shè)施的溝槽頂面應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位0.1-0.2m，排水設(shè)施的斷面形式和尺寸應(yīng) 滿足排水設(shè)計(jì)的要求。3.8.4.1 邊溝n邊溝一般設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路堤的坡腳外側(cè)，山坡上路基靠上坡一側(cè)的坡角也應(yīng)設(shè)置不透水的邊溝。邊溝的走向多與路中線平行，用以匯集和排除路基范圍內(nèi)及流向路基的少量地面水。n平坦地面填方路段的路旁取土坑，常與路基排水設(shè)計(jì)綜合考慮，使之起到邊溝的排水作用。設(shè)計(jì)邊溝時(shí)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)設(shè)置涵洞，將邊溝水橫穿路基從另一側(cè)排出。n邊溝設(shè)計(jì)時(shí)必須依

14、據(jù)沿線具體條件選用標(biāo)準(zhǔn)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。n常用邊溝形式：（1）梯形邊溝（2）矩形邊溝（3）流線形邊溝（4）三角形邊溝3.8.4.2 截水溝一般設(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(diǎn)，用以攔截并排除路基上方流向路基的地面逕流，減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保證挖方邊坡和填方坡腳不受流水沖刷的溝渠，稱為截水溝（或者天溝）。適用于降水量較多，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，必要時(shí)可設(shè)置兩道或多道截水溝。n截水溝的位置，應(yīng)盡量與絕大多數(shù)地面水流方向垂直，以提高截水效能和縮短溝的長度。截水溝

15、應(yīng)保證水流通暢，就近引入自然溝內(nèi)排出，必要時(shí)配以急流槽或涵洞等泄水結(jié)構(gòu)物將水流引入指定地點(diǎn)。截水溝水流不應(yīng)引入邊溝，當(dāng)必須引入時(shí)，應(yīng)增大邊溝橫截面，并進(jìn)行防護(hù)。溝底應(yīng)具有0.5%以上的縱坡。溝底和溝壁要求平整密實(shí)、不滯流、不滲水，必要時(shí)予以加固和鋪砌。長度以200-500m為宜。n截水溝的橫斷面形式一般為梯形。n路塹段挖方邊坡上方設(shè)置的截水溝如圖3.55所示。n山區(qū)填方路段可能遭到上方水流的破壞作用，此時(shí)必須設(shè)截水溝，以攔截山坡水流保護(hù)路堤。如圖3.56所示。3.8.4.3 排水溝排水溝主要用于排除路基范圍內(nèi)的邊溝、截水溝或其他水源的水流，并引致橋涵或路基范圍以外的指定地點(diǎn)。排水溝的布置：遠(yuǎn)離

16、路基，距路基坡腳不宜小于2.0m，平面上力求直接，需要轉(zhuǎn)彎時(shí)亦應(yīng)盡量圓順。排水溝應(yīng)具有合適的縱坡，以保證水流敞通。排水溝的橫斷面：一般采用梯形，尺寸大小應(yīng)經(jīng)過水力水文計(jì)算選定。3.8.4.4 跌水與急流槽跌水和急流槽是人工排水溝渠的特殊形式，用于陡坡地段，溝底縱坡可達(dá)100%，是山區(qū)公路的常見構(gòu)造物。由于縱坡陡，水流湍急、沖刷力大，要求跌水與急流槽的結(jié)構(gòu)必須穩(wěn)固耐久，通常用漿砌塊石或水泥混凝土砌筑。跌水呈臺階式，有單級和多級之分，溝底有等寬和變寬之別。單級跌水適用于排水溝渠連接處。較長陡坡地段的溝渠，可采用多級跌水。急流槽是用于坡度較陡路段且水流不離開溝底的一種排水構(gòu)造物。急流槽多用于路堤和路

17、塹或者邊坡平臺上從坡頂向下豎向排水流入涵洞或者天然水道。3.8.4.5 倒虹吸與渡水槽當(dāng)路基橫跨原有溝渠，同時(shí)溝渠水位高于路基設(shè)計(jì)標(biāo)高，且不宜設(shè)置涵洞，亦不能架空時(shí)，通常采用倒虹吸。渡水槽相當(dāng)于渡水橋，是穿越農(nóng)田地區(qū)路段常用的過水形式之一，是當(dāng)水道與路基設(shè)計(jì)標(biāo)高相差較大，且路基兩側(cè)地形有利時(shí)，設(shè)置的溝通路基兩側(cè)水流的排水構(gòu)造物。3.8.4.6 蒸發(fā)池在氣候干旱、排水困難地段，可利用沿線的集中取土坑或?qū)ｉT設(shè)置蒸發(fā)池以排除地表水。蒸發(fā)池與路基邊溝（或排水溝）間應(yīng)設(shè)排水溝連接。3.8.5 路基地下排水設(shè)計(jì)路基地下排水設(shè)計(jì)n常用的路基地下排水設(shè)施有盲溝、滲溝和滲井等，主要以滲流方式匯集水流，并就近排出

18、路基范圍以外，排水量不大。對于流量較大的地下水，則應(yīng)另設(shè)專用地下溝管予以排除。由于地下排水設(shè)施埋設(shè)在地面以下，不宜維修，要求地下排水設(shè)備能牢固有效。3.8.5.1 暗溝暗溝是引導(dǎo)地下水流的溝渠，它本身并不起滲水、匯水作用，而是把路基范圍內(nèi)的泉水或滲溝匯集的水流排到路基范圍之外，使水不致在土中擴(kuò)散，危害路基。暗溝一般采用砌片石或混凝土筑成，暗管一般為感覺混凝土，如圖3.63所示。3.8.5.2 滲溝滲溝是當(dāng)路基含水過多時(shí)，用來吸收、匯集和排除路基內(nèi)的水，亦可用作攔截流向路基的地下排水的設(shè)施。3.8.5.3 滲井滲井屬于立式地下排水設(shè)備，如圖3.68所示。當(dāng)?shù)叵麓嬖诙鄬雍畬樱渲杏绊懧坊纳喜亢畬虞^薄，排水量不大，且平式滲溝難以布置時(shí)