路基路面工程第七章 路基路面排水設(shè)計ppt課件

1、 第七章 路基路面排水設(shè)計學習要點：了解公路排水的目的、意義，路基排水、路面排水、橋面排水等；熟習排水設(shè)計的原那么，路基、路面排水設(shè)計、相關(guān)水力水文計算等；掌握路基排水設(shè)備及設(shè)計、地下排水設(shè)備及設(shè)計、路面構(gòu)造內(nèi)部排水設(shè)計、路面邊緣排水設(shè)計、排水基層設(shè)計、路基路面綜合排水系統(tǒng)設(shè)計等。.主要內(nèi)容7.1概述7.2路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置7.3路面排水設(shè)計7.4橋面排水設(shè)計7.5路基路面綜合排水系統(tǒng)設(shè)計7.6水力水文計算7.7工程實例.7.1 概述7.1.1 排水的目的與意義路界地表排水的目的是把降落在路界范圍內(nèi)外表水有效地聚集并迅速排除出路界，同時把路界外能夠流入的地表水攔截在路界范圍外，以減少地表

2、水對路基和路面的危害以及對行車平安的不利。通常地表排水可以劃分為：路面外表排水中央分隔帶排水:包括中央分隔帶和左側(cè)路緣帶，上側(cè)半幅路面的外表水。坡面排水：包括路堤坡面、路塹坡面和傾向路界的自然坡面的排水。.7.1.2 路基路面排水設(shè)計的普通原那么排水設(shè)備要因地制宜、全面規(guī)劃、合理規(guī)劃、綜合治理、講究實效、留意經(jīng)濟，并充分利用有利地形和自然水系。各種路基排水溝渠的設(shè)置，應留意與農(nóng)田水利相配合，邊溝的斷面應加大，并予以加固，以防水流危害路基。設(shè)計前必需進展調(diào)查研討，查明水源與地質(zhì)條件，重點路段要進展排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃。路基排水要留意防止附近山坡的水土流失，盡量選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠，減少排水

3、溝渠的防護與加固工程。路基排水要結(jié)合當?shù)厮臈l件和公路等級等詳細情況，留意就地取材，以防為主，既要穩(wěn)定適用，又必需講究經(jīng)濟效益。為了減少水對路面的破壞作用，應提高路面構(gòu)造的抗水害才干。.7.2 路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置7.2.1 地面排水設(shè)備邊溝：設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路堤的坡腳外側(cè)，多與路中線平行，用以聚集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。邊溝的橫斷面方式表示圖邊溝的橫斷面方式表示圖. 截水溝：又稱天溝，普通設(shè)置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當?shù)攸c，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，保證挖方邊坡和填方坡腳不受流水沖刷。挖方路段截水溝表示圖挖

4、方路段截水溝表示圖挖方路段棄土堆與截水溝關(guān)系圖挖方路段棄土堆與截水溝關(guān)系圖.填方路段上的截水溝表示圖填方路段上的截水溝表示圖截水溝的橫斷面圖例截水溝的橫斷面圖例. 排水溝 排水溝的主要用途在于引水，將路基范圍內(nèi)各種水源的水流，引至橋涵或路基范圍以外的指定地點。 排水溝與水道銜接表示圖排水溝與水道銜接表示圖11排水溝；排水溝；22其他渠道；其他渠道；33路基中心線；路基中心線；44橋涵橋涵.路基排水溝渠：溝渠加固斷面圖溝渠加固斷面圖. 跌水與急流槽： 跌水與急流槽是路基地面排水溝渠的特殊方式，用于縱坡大于10%，水頭高差大于1.0 m的陡坡地段。邊溝與涵洞單級跌水銜接圖邊溝與涵洞單級跌水銜接圖1

5、1溝；溝；22路基；路基；33跌水跌水井；井；44涵洞涵洞多級跌水縱剖面圖多級跌水縱剖面圖11溝頂線；溝頂線；22溝底線溝底線.急流槽多用砌石抹面和水泥混凝土構(gòu)造，亦可利用巖石坡面挖槽。 急流槽構(gòu)造表示圖急流槽構(gòu)造表示圖11耳墻；耳墻；22消力池；消力池；33混凝土槽底；混凝土槽底；44鋼筋混凝土槽底；鋼筋混凝土槽底；55橫橫向溝渠；向溝渠；66砌石護底砌石護底. 倒虹吸與渡水槽 當水流需求橫跨路基，同時遭到設(shè)計高程的限制，可以采用管道或溝槽，從路基底部或上部架空跨越，前者稱倒虹吸，后者為渡水槽，分別相當于涵洞和渡水橋。 豎井式倒虹吸布置圖豎井式倒虹吸布置圖11路基；路基；22原溝渠；原溝渠；

6、33洞身；洞身；44墊層；墊層；55豎井；豎井；66沉淀池沉淀池.倒虹吸管上游進口構(gòu)造圖倒虹吸管上游進口構(gòu)造圖渡水槽圖例渡水槽圖例.渡水槽進出口布置圖渡水槽進出口布置圖 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設(shè)置蒸發(fā)池排除地表水。.7.2.2 地下排水設(shè)備暗溝：相對于地面排水的明溝而言，暗溝又稱盲溝，具有隱蔽工程的含義。一側(cè)邊溝下設(shè)盲溝一側(cè)邊溝下設(shè)盲溝11盲溝；盲溝；22層間水；層間水；33毛毛細水；細水；44能夠滑坡線能夠滑坡線兩側(cè)邊溝下設(shè)盲溝兩側(cè)邊溝下設(shè)盲溝11原地下水位；原地下水位；22降低后降低后地下水位；地下水位；33盲溝盲溝. 滲溝 采用浸透方式將地下水聚集于

7、溝內(nèi)，并經(jīng)過溝底通道將水排至指定地點，此種地下排水設(shè)備統(tǒng)稱為滲溝。 滲溝構(gòu)造圖示滲溝構(gòu)造圖示11黏土夯實；黏土夯實；22雙層反鋪草皮；雙層反鋪草皮；33粗砂；粗砂；44石屑；石屑；55碎石；碎石；66漿砌片石溝洞；漿砌片石溝洞；77預制混凝土管預制混凝土管.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，但在構(gòu)造上與上述簡易盲溝有所不同。滲溝有3種構(gòu)造方式，洞式滲溝構(gòu)造表示圖洞式滲溝構(gòu)造表示圖11漿砌塊石；漿砌塊石；22碎礫石；碎礫石；33蓋板；蓋板；44砂；砂；55雙層反雙層反鋪草皮或土工布；鋪草皮或土工布；66根底根底管式滲溝管式滲溝. 滲井 滲井屬于立式地下排水設(shè)備，當?shù)叵麓嬖诙鄬?/p>

8、含水層，其中影響路基的上部含水層較薄，排水量不大，且平式滲溝難以布置，采用立式豎向排水。滲井構(gòu)造與布置圖例滲井構(gòu)造與布置圖例.7.3 路面排水設(shè)計7.3.1 路面外表排水主要義務是迅速把降落在路面和路肩外表的降水排走，以免呵斥路面積水而影響行車平安。路面外表排水設(shè)計應遵照以下原那么：雨水應經(jīng)過路面橫向坡度向兩側(cè)排走，防止行車道路面積水。在道路縱坡平緩、匯水量不大、路堤較低采用在路堤邊坡上橫向漫坡的方式排除路面外表水。在路堤較高，邊坡坡面未做防護而易蒙受路面外表水流沖刷，應沿路肩外側(cè)邊緣設(shè)置攔水帶，聚集路面外表水，然后經(jīng)過泄水口和急流槽排離路堤。設(shè)置攔水帶聚集路面外表水時，攔水帶過水斷面內(nèi)的水面

9、，在高速公路及一級公路上不得漫過右側(cè)車道外邊緣，在二級及二級以下公路上不得漫過右側(cè)車道中心線。路塹地段路面外表水應經(jīng)過橫向排流的方式聚集于邊溝內(nèi)。.攔水帶橫斷面參考尺寸攔水帶橫斷面參考尺寸 縱坡坡段上攔水帶不對稱泄水口的平面布置縱坡坡段上攔水帶不對稱泄水口的平面布置11水流流向；水流流向；22硬路肩邊緣；硬路肩邊緣；33低凹區(qū)；低凹區(qū)；44攔水帶頂；攔水帶頂；55路路堤邊坡坡頂；堤邊坡坡頂；66急流槽急流槽.7.3.2 中央分隔帶排水我國JTG/T D332021將中央分隔帶排水劃分為3種類型。寬度小于3 m且外表采用鋪面封鎖的中央分隔帶排水，寬度大于3 m且外表未采用鋪面封鎖的中央分隔帶排水

10、，外表無鋪面且未采用外表排水措施的中央分隔帶，降落在分隔帶上的外表水下滲，由分隔帶內(nèi)的地下排水設(shè)備排除。超高路段上設(shè)置縫隙式圓形集水管或碟形混凝土淺溝超高路段上設(shè)置縫隙式圓形集水管或碟形混凝土淺溝.中央分隔帶下設(shè)排水溝表示中央分隔帶下設(shè)排水溝表示11中央分隔帶；中央分隔帶；22路面；路面；33路床頂面；路床頂面；44隔滲層；隔滲層；55反濾反濾織物；織物；66滲溝；滲溝；77橫向排水橫向排水中央分隔帶格柵式泄水口中央分隔帶格柵式泄水口布置尺寸單位：布置尺寸單位：cmcm11上游；上游；22隔柵；隔柵；33低凹區(qū)低凹區(qū).7.3.3 路面內(nèi)部排水水可以經(jīng)過路面接縫、裂痕、路面外表和路肩滲入路面，被

11、圍封在路面構(gòu)造內(nèi)的水分產(chǎn)生的有害影響可歸納如下：浸濕各構(gòu)造層資料和路基土，易呵斥無黏結(jié)粒狀資料和路基土的強度降低。使混凝土路面產(chǎn)生唧泥，出現(xiàn)錯臺、開裂和整個路肩破壞。進入空隙的自在水在行車荷載的作用下，會構(gòu)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)生唧泥。在冰凍深度大于路面厚度的地方，高地下水位會呵斥凍脹，并在凍融期間降低承載才干。水使凍脹土產(chǎn)生不均勻凍脹。與水經(jīng)常接觸將使瀝青混合料松散剝落，影響瀝青混凝土耐久性。.路面構(gòu)造外表滲水滲入路面構(gòu)造的水量，按路面類型分別由以下公式計算：水泥混凝土路面：瀝青路面：iczh=n +nBQILia=QI B式中Qi縱向每延米路面構(gòu)造外表水的滲入

12、量，m3/(dm)；Ic每延米水泥混凝土路面接縫或裂痕的外表水設(shè)計滲入率，m3/(dm)，可按0.36 m3/(dm)取用；Ia每平方米瀝青路面的外表水設(shè)計滲入率，m3/(dm2)，可按0.15 m3/(dm2)取用；B單向坡度路面的寬度，m；.自在水在排水層內(nèi)的滲流時間按以下公式計算：式中t滲流時間，h；Ls滲流途徑長，m；vs滲流速度，m/s；kb透水資料的浸透系數(shù)，m/s；ne透水資料的有效空隙率；.7.3.4 邊緣排水系統(tǒng)邊緣排水系統(tǒng)是由沿路面邊緣設(shè)置的透水性填料集水溝、縱向排水溝、橫向出水管和過濾織物組成的邊緣排水系統(tǒng)。新建路面邊緣排水系統(tǒng)新建路面邊緣排水系統(tǒng)改建路面邊緣排水系統(tǒng)改建

13、路面邊緣排水系統(tǒng) 邊緣排水系統(tǒng)邊緣排水系統(tǒng)11面層；面層；22基層；基層；33墊層；墊層；44路肩面層；路肩面層；55集水溝；集水溝；66排水管；排水管；77出水管；出水管；88反濾織物；反濾織物；99回填路肩面層回填路肩面層.7.3.5 排水基層的排水系統(tǒng)基層排水系統(tǒng)是直接在面層下設(shè)置透水性排水基層，在其邊緣設(shè)置縱向集水溝和排水管以及橫向出水管等，組成排水基層排水系統(tǒng)。 排水基層排水系統(tǒng)排水基層排水系統(tǒng)11面層；面層；22排水基層；排水基層；33不透水墊層；不透水墊層；44路肩面層或水泥路肩面層或水泥混凝土路肩面層；混凝土路肩面層；55集水溝；集水溝；66排水管；排水管；77出水管；出水管；

14、88反濾織物；反濾織物；99路基路基.7.4 橋面排水設(shè)計7.4.1 橋面排水要求橋面橫坡是重要的橋面排水設(shè)備之一。橋面的橫坡越大，行車道上水流速度越大，雨水排出的就越快，對橋面水毀和行車平安的影響就越小。7.4.2 泄水口泄水口在布設(shè)時還應遵照一些原那么：對于凹形豎曲線的橋面，曲線底部應至少設(shè)置一個泄水口，并在其前后3 m或者前后高差相差0.6 m處設(shè)泄水口。容易受水侵蝕的橋面伸縮縫處，布置不少于一個泄水口。豎曲線高處的橋面由于其縱坡較大，利于排水，其間距可以適當增大，但不宜大于 20 m。.7.4.3 泄水管、泄水槽和排水管排水系統(tǒng)由多個泄水管組成?；炷亮菏綐虻男顾艿乐饕幸韵聨追N方式

15、： 金屬泄水管，適用于具有防水層的鋪裝構(gòu)造。鋼筋混凝土泄水管，適用于不設(shè)防水層而采用防水混凝土的鋪裝構(gòu)造上。 橫向排水孔道，適用于對于跨徑不大，不設(shè)人行道的小橋閉式排水系統(tǒng)，適用于城市橋梁、及高速公路上的橋梁。.7.4.4 橋(涵)臺和支擋構(gòu)造物排水回填料透水性不良、回填區(qū)滲水量大或有凍脹能夠時，可選用以下排水措施：在臺背或墻背與回填料之間設(shè)置由透水性資料組成的延續(xù)排水層；沿臺背或墻背鋪設(shè)排水板等土工復合排水資料。沿臺背的底部縱向設(shè)置內(nèi)徑為100150 mm的軟式透水干管，每隔23 m豎向設(shè)置內(nèi)徑5080 mm的軟式透水支管；在填料內(nèi)根據(jù)實踐需求設(shè)置假設(shè)干層程度向排水夾層。夾層厚度不應小于30

16、0 mm 。.7.5 路基路面綜合排水系統(tǒng)設(shè)計進展路基路面綜合排水設(shè)計的主要原那么如下：流向路基的地面水和地下水，需設(shè)置截水溝、排水溝或滲溝；路基范圍內(nèi)的水源，采用邊溝、滲溝滲井及排水溝予以排除。水流落差較大時，應設(shè)置跌水或急流槽。對于明顯的天然溝槽，依溝設(shè)涵，不用勉強改溝與合并。為提高截流效果，地面溝渠宜大體沿等高線布置，短水流通暢溝渠彎道處應以圓曲線相連，減少水流的沖擊力。各排水溝渠地基應穩(wěn)定，不得滲漏或滯留，并有適當?shù)目v坡。.7.6 水力水文計算設(shè)計流量流量是路基路面排水設(shè)計的根本根據(jù)，其大小與匯水面積、洪水頻率、匯水區(qū)域內(nèi)的地形、地貌及植被等要素有關(guān)。Q=16.67qF式中Q設(shè)計流量，

17、m3/s；q設(shè)計重現(xiàn)期和降雨歷時內(nèi)的平均降雨強度，mm/min；徑流系數(shù)；F匯水面積，km2。.設(shè)計降雨的重現(xiàn)期設(shè)計降雨的重現(xiàn)期 徑流系數(shù)徑流系數(shù). 坡面匯流歷時可按下式計算確定：0.4671p1pmt =1.445iL式中t1坡面匯流歷時，min；m1地表粗度系數(shù)； 地表粗度系數(shù)地表粗度系數(shù)m1m1. 計算溝管內(nèi)匯流歷時時，先在斷面尺寸、坡度變化點或者有支溝支匯入處分段，分別計算各段匯流歷時后再疊加，即：nm2m=1mlt =60v式中t2溝管內(nèi)匯流歷時，min；n，m分段數(shù)和分段序號； 溝管的平均流速按下式近似估算：式中im該段排水溝管的平均坡度。.當?shù)貧夂蛘居?0年以上自記雨量計資料時，可利用氣候站觀測資料按下式整理分析得到設(shè)計重現(xiàn)期的降雨強度：aq=t+b式中t降雨歷時，min；a，b地域性參數(shù)。當?shù)厝狈ψ杂浻炅坑嬞Y料時，可利用規(guī)范降雨強度等值線圖和有關(guān)轉(zhuǎn)換系數(shù)，按下式計算降雨強度：pt5,10q=c c q.重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)CpCp降雨歷時轉(zhuǎn)換系數(shù)降雨歷時轉(zhuǎn)換系數(shù)CtCt.設(shè)計徑流量計算過程框圖設(shè)計徑流量計算過程框圖.水力計算對于具有規(guī)那么外形的溝渠斷面，以及縱坡較緩的溝底，流量與流速按等速流的關(guān)系式為：Q=v=iC R式中v水流的斷面流速，m/s；Q經(jīng)過一定斷面的流量，m3/s；水流