同濟(jì)大三下路基排水設(shè)計(jì)

1、交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程100%100%1 1% %路基排水設(shè)計(jì)雙向四車(chē)道高速公路，路面形狀尺寸如圖:本文所有圖表數(shù)據(jù)均采用 公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGJTG 018018-9797)設(shè)計(jì)，下文中不在說(shuō)明。、路基咼度2m由于路堤路線平緩，匯水量不大，所以路面表面水采取坡面漫流的形式排放。排水設(shè)施有中央分隔帶排水設(shè)施和排水溝。中央分隔帶中央分隔帶采用無(wú)鋪面封閉的形式，降落在分隔帶上的表面水匯集在帶中央的低洼處，由分隔帶內(nèi)的排水設(shè)施排走。中央分隔帶央分隔I帶排水系統(tǒng)中央分隔帶排水系統(tǒng)集水井俯水井俯視LiLi4%集水井正立集水井正立井正立面集水井側(cè)立面集水井側(cè)立面層基層基層底基層匸1道路

2、橫斷面4%uH10cm橫向排水罰排水管分隔帶中央分卩中央分隔帶面層基層10cn10cn 縱向排水管cn縱12%4%4%交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程100%100%2 2% %100%11 0集水井集水井集水井1% 1%I2%-3 -TO跑JI UNFVERSI.TY由表查得高速公路路面和路肩表面排水的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為5 5 年;2、匯水面積和徑流系數(shù)100%100%設(shè)橫向排水管間距為 40m40m，兩個(gè)排水管之間的匯水面積為F = 40 2 - 80m2由表查得徑流系數(shù) -0.953、匯流歷時(shí)設(shè)匯流歷時(shí)為 5min5min;4、降雨強(qiáng)度由圖查得上海市 5 5 年重現(xiàn)期 10min10mi

3、n 降雨歷時(shí)的降雨強(qiáng)度：q5,10= 2.0mm/min；由表查得該上海市 5 5 年重現(xiàn)期時(shí)的重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)為Cp=1.00。由圖查得上海市 60min60min降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為C60= 0.40，再由表查得 5min5min 降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)為C5=1.25。按照公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范，計(jì)算降雨強(qiáng)度為：q =cpGq5,10= 1.00匯1.25漢2.0 = 2.5mm/min5、設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)流量為：Q = 16.6 7- q F式中：Q Q設(shè)計(jì)徑流量（m3/sm3/s）;q q- 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期和降雨歷時(shí)內(nèi)的平均降雨強(qiáng)度（mm/minmm/min ）;“一一徑流系數(shù)；F F匯水面積（km2km2

4、）;計(jì)算可得：2%中央分隔帶排水系統(tǒng)2% 1%4%2%交通運(yùn)集水井1:1底基層2%4%路基工程備注：本圖中所有單位均以 cnicni 十。10cm10cm 橫向排水管集水井10cm10cm 縱向排水管集水井俯視中央分隔帶I2%-4 -TO跑JI UNFVERSI.TYQ =16.67- q F =16.67 0.95 2.5 10 - 60 80 = 0.053m3/s同鬧交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程-5 -6、檢驗(yàn)匯流歷時(shí)假設(shè)由表查得地表粗度系數(shù)為mij =0.013，中央分隔帶側(cè)邊坡度為匯流歷時(shí)：100%100%，可計(jì)算得到側(cè)面= 1.445(0.013 1丫1.000.4670

5、.190 min由縱向排水管坡度ig=1%，可計(jì)算得到平均流速為:v=2Oig0.6=2O O.O10.6= 1.26m/s可計(jì)算得到縱向排水管匯流歷時(shí)：l40.t20.53 min60v60 1.26匯流歷時(shí)為：t-鮎+t2=0.19十0.53 = 0.72min c5min假設(shè)匯流歷時(shí)驗(yàn)算合格，設(shè)計(jì)徑流量取為:7、中央分隔帶的泄水能力驗(yàn)算0.053m3/s式中：Q Q 溝或管的泄水能力(m2/s);(m2/s); v v 溝或管內(nèi)的平均流速(m/s);(m/s);A A 過(guò)水?dāng)嗝婷娣e(m2)(m2)。計(jì)算橫向排水管過(guò)水?dāng)嗝娴拿娣e：A =3 0.12=0.0314m2排水管的水力半徑：計(jì)算排

6、水管的平均流速:0.2-0.05式中：n n 溝壁或管壁的粗糙系數(shù)，采用塑料材質(zhì),R R水力半徑(m)(m)；I I 水力坡度，可取用溝或管的底坡。n=0.010n=0.010 ；由此，平均流速為:A fTOGJl UNFVERSITT交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程避翳/TONGJI LfNFVERSLTV排水管的泄水能力：Q=vA=1.92 0.0314 =0.0603m3/s . 0.053m3/s所以，滿足要求。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，引至橋涵或者路基范圍以外的指定地點(diǎn)。排水溝的斷面形式一般采用梯形，其截面尺寸由水力、水文計(jì)算確定。排水溝底寬不

7、應(yīng)小于 0.5m0.5m，深度按流量確定，且不宜小于 0.5m0.5m。邊坡坡度視土質(zhì)而定， 一般土溝邊坡可用 1 1: 1 1 1 1: 1.51.5o溝底縱坡以 1%1%3%3%為宜，當(dāng)縱坡大于 3%3%,需進(jìn)行 加固，大于 7%7%時(shí)，應(yīng)設(shè)置跌水或急流槽。排水溝的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定，通常宜 在 500m500m 以內(nèi)。排水溝距路基的距離一般不小于3 34m4m，不宜大于 300300 米。根據(jù)以上規(guī)定，采用梯形排水溝，用漿砌片石防護(hù)，其內(nèi)側(cè)邊坡為1 1: 1 1;地面寬度為0.6m0.6m，深度為 0.6m0.6m，其中水深為排水溝深度的3/43/4，排水溝縱坡為 1%1%,距坡腳

8、3m3m。排水溝橫斷面1 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期按公路的重要程度，由表查得設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為1515 年；2、 匯水面積和徑流系數(shù)出水口間距為 40m40m 匯水面積：_6-42F =40 (13 3 3) 10=7.9 10 km由表查得徑流系數(shù)：屮=空09込07 “87193、 匯流歷時(shí)設(shè)匯流歷時(shí)為 5min5min;4、 降雨強(qiáng)度由圖查得上海市 5 5 年重現(xiàn)期 10min10min 降雨歷時(shí)的降雨強(qiáng)度：q5 = 2.0mm/min；由表查得該上海市1515 年重現(xiàn)期時(shí)的重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)為Cp=1.27。由圖查得上海市10.0100.0530.02=1.92m/s： ：3m/s交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程

9、路基工程-7 -TOGJI UNFVERSI.TV60min60min 降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為C6。= 0.40，再由表查得5min5min 降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)為c3=1.25。按照公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范，計(jì)算降雨強(qiáng)度為：q=cpc q5j =1.2 1.22.3.175mm/min5、設(shè)計(jì)流量Q = 16.67- q F =16.67 0.87 3.175 10-3“60 790 = 0.606m3/s6、檢驗(yàn)匯流歷時(shí)假設(shè)由表查得地表粗度系數(shù)為 葉=0.013，行車(chē)道橫向坡度為 2%2%,硬路肩橫向坡度為 4%4%, 可計(jì)算得到地面匯流歷時(shí):0.467=1.445(0.013 8.25)0.4671.4

10、45(0.013 3.75)0.4671.445(0.02 6嚴(yán)2.020.04J0.67=2.612.61 minmin由線路縱坡ig=1%，可計(jì)算得到平均流速為：v =2Oig0.6二20 0.010.6= 1.26m/s可計(jì)算得到溝管匯流歷時(shí)：l40.t?0.53 min60v60 1.26匯流歷時(shí)為：t=h+t2=2.61+0.53 =3.14min 5min假設(shè)匯流歷時(shí)驗(yàn)算合格；7、排水溝泄水能力驗(yàn)算排水溝的泄水能力按下式計(jì)算：Q = v A式中：Q Q- 溝或管的泄水能力(m2/s);(m2/s);V V- 溝或管內(nèi)的平均流速(m/s);(m/s);A A 過(guò)水?dāng)嗝婷娣e(m2)(m

11、2)。 計(jì)算排水溝過(guò)水?dāng)嗝娴拿娣e：1八1.445交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程-8 -TOGJl UNFVERSI.TYA =0.5 (0.6 1.5) 0.45 =0.4725m2排水溝的水力半徑:計(jì)算排水溝的平均流速:1 -1v二丄R3I2n式中：n n溝壁或管壁的粗糙系數(shù)，采用漿砌片石防護(hù),R R水力半徑（m m）；I I 水力坡度，可取用溝或管的底坡。由此，平均流速為:1 - -0.252330.0120.025所以，排水溝的泄水能力：33Q二v A =1.6 0.4725 =0.75m /s 0.606m /s泄水能力滿足要求。8、檢驗(yàn)容許的最大和最小流速為避免溝渠殘生泥沙淤

12、積，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證溝渠內(nèi)的水流具有一定得流速，溝渠的最小流 速Vmin（m/s）同水中所含泥沙粒徑有關(guān)，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:1/2Vmin二R式中：a與所含土粒有關(guān)的系數(shù)；R R- 水力半徑（m m）。當(dāng)a =05時(shí)，Vmin= 0.5漢0.25231/2= 0.25m/s查表可得容許的最大流速Vmax= 3.0m/ s故排水溝平均流速滿足要求。、路基咼度4m由于路堤較高，坡面易受到路面表面水的沖刷應(yīng)在硬路肩外側(cè)邊緣設(shè)置攔水帶，并通過(guò)0.5(b|b2)h0.5 (1.50.6) 0.450.6 0.45仁11. 1 1)=0.2523mn=0.025n=0.025 ；=1.60m/ s交通運(yùn)輸

13、工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程-9 -TOGJl UNFVERSI.TY一定距離間隔設(shè)置出水口，通過(guò)急流槽排入排水溝。交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程-10 -TOiGJI UNFVERSI1T4%集水井正立面2%4%2%中央分隔帶中央分隔帶排水帶排水系統(tǒng)中央分隔帶排水系統(tǒng)J100r3tr4%4%2%2%2%4%2%4%i il10. U-12%4%2%4%4%2%10cm縱向排水們10cm10cm 縱向排水管集水井正立水井正立開(kāi)正立面集水開(kāi)橫向排開(kāi)管10cn橫向排m橫向排水管10cm10cm 橫向排水管中央分隔中央分隔帶2%2%2%1、2%2%2%中央分隔帶排水系統(tǒng)2%1% -集水開(kāi)側(cè)

14、立面斤T%葉IF底基層集水井側(cè)立面集水井側(cè)立開(kāi)側(cè)中央分隔帶中央分隔帶10cm10cm 橫向排水管集水井俯視水井俯視2%Jf 12%2%r面層基層底基層11：11：2%面層1:1基層2底基層丿I備注: :本圖中所有單位均以 cncni十J備注: :本圖中所有單位均以 cncnito備注：本圖中所有單位均有單位均以集水井正立面100%100%10cm10cm 縱向排水管集水井俯視1%1%集水井側(cè)立面100%100%中央分隔帶100%面層1%1%集水井苴冃基層2%- 底基層集水井集水井備注I：本圖中所有單位均以 cncn 計(jì)。由表查得高速公路路面和路肩表面排水的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為5 5 年;2、匯水面積和

15、徑流系數(shù)100%100%設(shè)橫向排水管間距為 40m40m,兩個(gè)排水管之間的匯水面積為F = 40 2 = 80m21%1%由表查得徑流系數(shù)集水井= 0.953、匯流歷時(shí)設(shè)匯流歷時(shí)為 5min5min ；4、降雨強(qiáng)度由圖查得上海市 5 5 年重現(xiàn)期10min10min 降雨歷時(shí)的降雨強(qiáng)度：q5,10= 2.0mm/min；交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程-11 -TOiGJI UNFVERSI1T交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程-12 -TOGJl LINFVERSI.TV由表查得該上海市 5 5 年重現(xiàn)期時(shí)的重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)為Cp=1.00。由圖查得上海市 60min60min降雨強(qiáng)

16、度轉(zhuǎn)換系數(shù)為C60= 0.40，再由表查得 5min5min 降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)為C5=1-25。按照公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范，計(jì)算降雨強(qiáng)度為：q =cpctq5,10= 1.00 x 1.25 x 2.0 = 2.5mm/min5、設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)流量為：Q = 16.6 7-：q F式中：Q Q設(shè)計(jì)徑流量(m3/s)(m3/s)；q q- 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期和降雨歷時(shí)內(nèi)的平均降雨強(qiáng)度(mm/min(mm/min ) );“一一徑流系數(shù)；F F匯水面積(km2)(km2);計(jì)算可得：Q =16.67- q F =16.67 0.95 2.5 10亠60 80 =0.053m3/s6、檢驗(yàn)匯流歷時(shí)假設(shè)由表查得地表粗

17、度系數(shù)為g =0.013,中央分隔帶側(cè)邊坡度為 100%100%，可計(jì)算得到側(cè)面 匯流歷時(shí)：m1Ls 0.4670.01310.467t|=瓦1.445()=1.445()=0.190 minVisV1.00由縱向排水管坡度ig-1%，可計(jì)算得到平均流速為：v =2Oig0.6=20 O.O10.6=1.26m/s可計(jì)算得到縱向排水管匯流歷時(shí)：l40t20.53min60v60 1.26匯流歷時(shí)為：t=b +t2=0.19 + 0.53 = 0.72min v5min假設(shè)匯流歷時(shí)驗(yàn)算合格，設(shè)計(jì)徑流量取為：0.053m3/ s7、中央分隔帶的泄水能力驗(yàn)算式中:Q Q- 溝或管的泄水能力(m2/s

18、);(m2/s);v v- 溝或管內(nèi)的平均流速(m/s);(m/s);A A 過(guò)水?dāng)嗝婷娣e(m2)(m2)。厲幣厲幣+ +、號(hào)、號(hào)交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程-13 -建醪/TOfKrJI UNIVERSITY計(jì)算橫向排水管過(guò)水?dāng)嗝娴拿娣e:A二0.12= 0.0314m2排水管的水力半徑:d054計(jì)算排水管的平均流速:1v R3In式中：n n-溝壁或管壁的粗糙系數(shù)，采用塑料材質(zhì)，n=0.010n=0.010 ；R R水力半徑（m m）；I I 水力坡度，可取用溝或管的底坡。由此，平均流速為:1-丄0.0530.022=1.92m/s：3m/s0.010Q二v A =1.92 0.0

19、314 = 0.0603m3/s . 0.053m3/s所以，滿足要求。攔水帶沿硬路肩外側(cè)或路面外側(cè)邊緣設(shè)置的攔截路面和路肩表面水的堤埂，由瀝青混凝土鋪筑或水泥混凝土預(yù)制而成。選用瀝青混凝土路面，單側(cè)路面和路肩橫向排水的寬度為11.25m11.25m，行車(chē)道橫向坡度為2%2%,硬路肩橫向坡度為 4%4%,線路縱向坡度為 1%1%；攔水帶1 匯水面積和徑流系數(shù)排水管的泄水能力:/皿/W交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程-14 -建醪/TOfKrJI UNIVERSITY設(shè)攔水帶出水口間距為 40m40m，兩個(gè)出水口之間的匯水面積為交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程- 15建醪/TONGJ1 UN

20、FVERSITY路基工程F =40 11.25 10占=4.5 10*km2由表查得徑流系數(shù) - =0.952、匯流歷時(shí)設(shè)匯流歷時(shí)為 5min5min ；3、設(shè)計(jì)重現(xiàn)期由表查得高速公路路面和路肩表面排水的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為5 5 年；4、降雨強(qiáng)度由圖查得上海市 5 5 年重現(xiàn)期 10min10min 降雨歷時(shí)的降雨強(qiáng)度：q5,i0= 2.0mm/min；由表查得該上海市 5 5 年重現(xiàn)期時(shí)的重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)為Cp=1.00。由圖查得上海市 60min60min降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)為C60= 0.40，再由表查得 5min5min 降雨歷時(shí)轉(zhuǎn)換系數(shù)為C3=1.25。按照公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范，計(jì)算降雨強(qiáng)度為：q

21、=CpGq5,10=1.00漢1.25;2.0 = 2.5mm/min5、設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)流量為：Q = 16.6 7q F式中：Q Q設(shè)計(jì)徑流量(m3/s)(m3/s)；q q- 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期和降雨歷時(shí)內(nèi)的平均降雨強(qiáng)度(mm/min(mm/min ) );“一一徑流系數(shù)；F F匯水面積(km2(km2) )；計(jì)算可得：Q =16.67- q F =16.67 0.95 2.5 10 ”亠60 450 =0.297m3/ s6、檢驗(yàn)匯流歷時(shí)假設(shè)由表查得地表粗度系數(shù)為0=0.013，行車(chē)道橫向坡度為 2%2%,硬路肩橫向坡度為 4%4%,可計(jì)算得到地面匯流歷時(shí)：丁m1Ls0 4670.013 X 8.

22、250 467丄0.013匯30 467t,1.445(P)= 1.445(- )0.4671.445(- )= 1.94min訂isV0.02 0.297m3/s0.02 9013故設(shè)計(jì)滿足要求。急流槽交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程-17 -迸醪/TONGJI UNFVTRSITT急流槽設(shè)計(jì)示意圖1 23?00 -4%上11 22.0 = 3.175mm/min8、設(shè)計(jì)流量Q = 16.6 q F =16.67 0.84 3.175 10-360 880 = 0.652m3/ s交通運(yùn)輸工程學(xué)院道路與機(jī)場(chǎng)工程路基工程6、檢驗(yàn)匯流歷時(shí)假設(shè)由表查得地表粗度系數(shù)為m! =0.013，行車(chē)道

23、橫向坡度為 2%2%,硬路肩橫向坡度為 4%4%,可計(jì)算得到地面匯流歷時(shí)：1八1.445(嘰)0.467=1.445(0.013 8.25)0.4671.445(0.013 3.75)0.4671.445(0.02 9)0.467JsJ0.020.04V0.67=2.732.73 minmin由線路縱坡ig=1%，可計(jì)算得到平均流速為：v =20ig.6二20 0.010.6= 1.26m/s可計(jì)算得到溝管匯流歷時(shí)：l40.t20.53min60v60 1.26匯流歷時(shí)為：t* t2=2.73 0.53 = 3.26min : 5 min假設(shè)匯流歷時(shí)驗(yàn)算合格；7、排水溝泄水能力驗(yàn)算排水溝的泄水能力按下式計(jì)算：Q = v A式中