道路排水工程設(shè)計(jì)課件

第九章道路排水工程設(shè)計(jì)第九章道路排水工程設(shè)計(jì)

第一節(jié)概述第二節(jié)路基排水設(shè)計(jì)第三節(jié)路面排水設(shè)計(jì)第一節(jié)概述一、道路排水的目的及要求影響路基路面的水可分為地面水和地下水兩類，地面水對(duì)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。地下水主要對(duì)路基產(chǎn)生影響，輕者能使路基濕軟，降低路基強(qiáng)度；重者會(huì)引起凍脹、翻漿或邊坡滑坍。道路排水的任務(wù)，就是將路基范圍內(nèi)的土基濕度降低到一定的范圍內(nèi)，保持路基路面常年處于干燥、中濕狀態(tài)，確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定，以及避免積水，延長(zhǎng)和確保其正常使用壽命。

第二節(jié)路基排水設(shè)計(jì)一、地面排水設(shè)施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、蒸發(fā)池、排水泵站等，必要時(shí)還有渡水槽、倒虹吸及積水池等。1、邊溝

邊溝設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或矮路堤的坡腳外側(cè)，上坡上路堤靠上坡一側(cè)的坡腳應(yīng)設(shè)置不透水的邊溝。邊溝不宜過(guò)長(zhǎng)，橫段面形式有：梯形、矩形、三角形及流線形，如圖，各斷面形式適用范圍（見教材）表9-12、截水溝設(shè)置在挖方路基邊坡坡頂以外，或深路塹高邊坡分臺(tái)碎落臺(tái)上，或護(hù)坡道上，或山坡路堤上方的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)。用以攔截路基上方流向路基的地面徑流，減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保證挖方邊坡和填方坡腳不受水流沖刷。下圖是設(shè)置在路塹邊坡上方的截水溝示意圖。山坡填方路段可能遭到上方水流的沖刷而破壞，因此必須設(shè)置截水溝，以攔截山坡水流，保護(hù)路堤。如圖：

3、排水溝

用于排除來(lái)自邊溝、截水溝或其他水源的水流，并將其引至橋涵或路基范圍以外的指定地點(diǎn)。橫斷面形式，一般采用梯形，尺寸大小應(yīng)經(jīng)水利水文計(jì)算確定位置根據(jù)需要并結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦螚l件而定排水溝水流注入其它溝渠或水道時(shí)，應(yīng)使原水道不產(chǎn)生沖刷或淤積。通常應(yīng)使排水溝與原水道兩者成銳角相交，即交角不大于45°，

排水溝與其它水道銜接示意圖如圖：1、排水溝；2、其它溝渠；3、路基中心線；4、橋涵路基排水溝渠的加固類型有多種，下圖為溝渠加固橫斷面圖，設(shè)計(jì)時(shí)可結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件，根據(jù)溝渠土質(zhì)、水流速度、溝底縱坡和使用要求等按《簡(jiǎn)明公路施工手冊(cè)》選定。a)石灰三合土抹平層；b）干砌片石（碎石墊平）；c）平鋪草皮；d)漿砌片石（碎石墊平）；e）豎鋪草皮，砌石底；f）磚砌水槽；4、跌水與急流槽為人工排水溝渠的特殊形式，用于陡坡地段，溝底縱坡可達(dá)45°，跌水的構(gòu)造，有單級(jí)和多級(jí)之分，基本構(gòu)造可分為進(jìn)水口、消力池和出水口三個(gè)組成部分，如圖：多級(jí)跌水如圖，其底寬和每級(jí)長(zhǎng)度依地形和需要而定

5、倒虹吸與渡水槽當(dāng)水流需要橫跨路基，而又受設(shè)計(jì)標(biāo)高限制時(shí)，可以采用管道或溝槽從路基底部通過(guò)或上部架空跨越，前者為倒虹吸，后者為渡水槽當(dāng)路線跨越溝渠，而溝渠水位與路基標(biāo)高相差不多，既不變?cè)O(shè)明涵，又不能修建架空渡水槽時(shí)，采用倒虹吸是一種可行的方案。倒虹吸布置如下圖所示。1、路基;2、原溝渠;3、洞身;4、墊層;5、豎井;6、沉淀池倒虹吸借助上下游水位差，采用勢(shì)能迫使水流降落，經(jīng)路基下部管道流向路基另一側(cè)，再利用動(dòng)能上升流入下游溝渠，倒虹吸管有箱形和圓形兩種。以水泥混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，倒虹吸兩端設(shè)豎井，井底標(biāo)高低于管道，起沉積泥沙和雜物的作用。渡水槽相當(dāng)于渡水橋，如圖所示，作用是在路基上空將兩側(cè)溝渠連接起來(lái)，以保證水流暢通由進(jìn)出水口、槽身和下部支承三部分組成,其中進(jìn)出水口構(gòu)造如圖：6、蒸發(fā)池利用沿線的集中取土坑或?qū)ｉT設(shè)置蒸發(fā)池蒸發(fā)池與路基邊溝（或排水溝）間應(yīng)設(shè)排水溝連接。蒸發(fā)池邊緣與路基邊溝距離不應(yīng)小于5m，面積較大的蒸發(fā)池不得小于20m。池中水位應(yīng)低于排水溝的溝底。漿砌片石梯形斷面明溝

漿砌片石矩形斷面明溝2、盲溝

盲溝又稱暗溝是設(shè)在地面以下引排、集中水流的溝渠，無(wú)排滲水和匯水的作用。在水利特性上屬于紊流。一側(cè)邊溝下面所設(shè)的盲溝用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)度和穩(wěn)定性。路基兩側(cè)邊溝下均設(shè)盲溝用以降低地下水位，防止毛細(xì)水上升至路基工作區(qū)范圍內(nèi)，形成水分積聚而造成凍脹翻漿，或土基過(guò)濕而降低強(qiáng)度等，如圖所示；一側(cè)邊溝下設(shè)盲溝兩側(cè)邊溝下設(shè)盲溝

下圖設(shè)在路基挖方與填方交界處的橫向盲溝，用以攔截和排除路塹下面層間水或小股泉水，保持填方路段不受水害。1、盲溝;2、邊溝;3、路塹;4、路堤簡(jiǎn)易盲溝的排水能力較小，不宜過(guò)長(zhǎng)，溝底具有1～2%的縱坡，出水口底面標(biāo)高應(yīng)高出溝外最高水位20cm，以防水流倒?jié)B。暗溝通常在以下兩種情況下設(shè)置：（1）路基遇有個(gè)別泉眼，泉水外涌，路線不能繞行（2）市區(qū)或穿過(guò)集、鎮(zhèn)路段的街道污水管或雨水管，以及公路中央分隔帶彎道處的排水設(shè)施滲溝設(shè)洞或管，相當(dāng)于溝底埋置可以滲水的涵洞。下圖是洞式滲溝結(jié)構(gòu)圖，其洞寬b約20cm，高約20~30cm；蓋板用條石或混凝土預(yù)制板，板長(zhǎng)約為2b,板厚P≥15cm，并預(yù)留滲水孔，以便將滲入溝內(nèi)的水匯集于洞內(nèi)排出。一般將洞身埋置于不透水層內(nèi)，洞身埋在透水層中時(shí)，必要時(shí)在兩側(cè)和底部加設(shè)隔水層，以達(dá)到排水的目的；如果地基軟弱，應(yīng)鋪設(shè)砂石基礎(chǔ)；洞身應(yīng)具有大于0.5%的縱坡，使集水通暢排出。1、漿砌塊石;2、碎礫石;3、蓋板;4、砂;5、雙層反鋪草皮6、基礎(chǔ)當(dāng)排除地下水的流量更大，或排水距離較長(zhǎng)，可考慮采用管式滲溝。管式滲溝的排水管可采用預(yù)制滲水管。設(shè)于邊溝下的管式滲溝如圖所示。4、滲井匯集地面不深處含水層中的地下水，使其通過(guò)不滲水層滲入更深的含水層中，以降低淺層的地下水位或全部予以排出，疏干路基采用滲井排水措施前必須探明路基下層是否存在透水層，能否通過(guò)滲井匯集并排走的地下水路基內(nèi)圓形滲井的結(jié)構(gòu)與布置如圖：下圖是路基綜合排水系統(tǒng)示例地下水的處理，應(yīng)與地面水的排除統(tǒng)一考慮，因地制宜。設(shè)置必要的地下排水設(shè)備，充分利用地面排水溝渠，把危及路基的地下滲水、泉水予以排除。下圖是路基排水綜合設(shè)計(jì)的一個(gè)簡(jiǎn)例，利用滲溝將路基上方出現(xiàn)的泉水匯集經(jīng)涵洞排至路基下方。路表排水設(shè)施主要有路拱及路肩橫坡、攔水帶、三角形或矩形集水槽、泄水口和急流槽等。（一）攔水帶1、主要形式:一般由瀝青混凝土、水泥混凝土或塊石制作。

a)瀝青混凝土攔水帶;b)水泥混凝土攔水帶(1－硬路肩邊緣)2、設(shè)置原則及構(gòu)造：對(duì)于高速公路和一級(jí)公路，過(guò)水?dāng)嗝鎯?nèi)的水面只能覆蓋路肩寬度，對(duì)于二級(jí)及二級(jí)以下公路，規(guī)定過(guò)水?dāng)嗝鎯?nèi)的水面不能漫過(guò)毗鄰車道的一半寬度

攔水帶的頂面應(yīng)略高于過(guò)水?dāng)嗝娴脑O(shè)計(jì)水位高；攔水帶的設(shè)計(jì)外露高度（即過(guò)水?dāng)嗝娴乃睿?，還取決于設(shè)計(jì)流量和路肩的橫向坡度，可按設(shè)計(jì)流量計(jì)算確定；（二）路肩排水溝在硬路肩寬度較窄或爬車道占用了路肩過(guò)水?dāng)嗝妫访娴膮R水寬度或匯水量都較大，攔水帶的流水?dāng)嗝娌蛔銜r(shí)，可在路肩上設(shè)置由U形水泥混凝土預(yù)制件鋪筑的路肩排水溝。采用匯集路面表面水集中排放的方式，或在土路肩上設(shè)置邊溝的方式匯集表面水

1、路堤邊溝

1-行車道；2-硬路肩；3-碟形混凝土邊溝；4-基層；5-墊層2、路塹邊溝1-硬路肩；2-三角形或皿形邊溝3-溝底鋪砌4-排水溝透水性回填料5-排水管6-標(biāo)線7-溝底和坡面鋪砌8-砂礫路塹混凝土邊溝1-硬路肩；2-無(wú)鋪面路肩3-碟形混凝土邊溝；4-基層；5-面層；6-基層7-底基層；8-邊坡邊溝可采用三角形、碟形、U形、梯形或矩形斷面，按公路等級(jí)、所需排泄的設(shè)計(jì)流量、設(shè)置位置和土質(zhì)或巖質(zhì)選定。高速和一級(jí)公路，宜采用三角形或碟形邊溝。（三）泄水口1、主要形式：開口式、格柵式和組合式開口式對(duì)于道路交通的干擾和受漂浮垃圾堵塞的影響較少；格柵式泄水口適用于在路上車輛不靠近路緣石行駛，縱坡較大（3％以上），以及漂浮垃圾較少的情況下；復(fù)合式泄水口適用于設(shè)計(jì)流量較大的情況下2、設(shè)置及構(gòu)造：可設(shè)置成開口（喇叭口）式。長(zhǎng)度不得小于50cm；間距設(shè)置一般為20～50m；泄水口宜設(shè)在凹曲線的底部、道路交叉口、匝道口、與橋梁等構(gòu)造物連接處、超高路段與一般路段的橫坡轉(zhuǎn)換處。（四）路肩急流槽其縱坡應(yīng)與所在的路基邊坡坡度一致；槽身的橫斷面為槽形，多由水泥混凝土預(yù)制構(gòu)件拼裝、砌筑而成；進(jìn)水口為喇叭式的簸箕形二、路面內(nèi)部排水與排水系統(tǒng)路面內(nèi)部排水必要性：長(zhǎng)期積滯在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水對(duì)路面產(chǎn)生各種有害影響，侵蝕各結(jié)構(gòu)層材料和路基土，使其強(qiáng)度降低變形增加，從而使路面的承載力降低。設(shè)計(jì)通常從泄水能力、滲流時(shí)間和滲流路徑、耐久性三方面來(lái)綜合考慮。（一）路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水的要求

排水設(shè)施應(yīng)滿足耐久性要求滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水可以通過(guò)水平（向兩側(cè)路肩）滲流方式和垂直（向下）滲流方逐漸排除路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水的要求自由水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的滲流時(shí)間不能太長(zhǎng)，滲流路徑不能太長(zhǎng)

各項(xiàng)排水設(shè)施應(yīng)具有足夠的泄水能力，以排除滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水

（二）路面邊緣排水系統(tǒng)路面邊緣排水系統(tǒng)是沿路面外側(cè)邊緣設(shè)置的縱向集水溝和集水、出水管。路面邊緣排水系統(tǒng)可以將面層－基層－路肩界間滯留的自由水排離路面結(jié)構(gòu)內(nèi)，常用于基層透水性小的水泥混凝土路面。（三）排水層系統(tǒng)設(shè)計(jì)定義：直接在路面內(nèi)部設(shè)置透水性排水層，滲入路面結(jié)構(gòu)中的水分，先通過(guò)豎向滲流進(jìn)入透水層，然后橫向滲流到路基邊坡以外，或進(jìn)入縱向集水溝和管，再由橫向出水管排引出路基。1、排水層組合形式：全寬式排水層和組合式排水基層（1）全寬式排水層。排水層可修筑成全寬式，滲入層內(nèi)的水分橫向直接排流到路基邊坡坡面以外，見下圖。這種形式便于施工，但存在一個(gè)主要缺點(diǎn)，排水層再坡面出口處易于生長(zhǎng)雜草或被其他雜物堵塞，使用幾年后排泄?jié)B入水便出現(xiàn)困難，造成路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞。（2）組合式排水基層。這種方式的排水系統(tǒng)由排水層、縱向集水溝管和橫向出水管等組成，是全寬式排水層與路面邊緣排水系統(tǒng)的組合，在新建道路中常采用。集水溝、縱向排水管和出水管的尺寸和布設(shè)要求可按邊緣排水系統(tǒng)設(shè)置，其具體布置方式見下圖。2、排水層材料選擇：排水層的