路基施工(第7節(jié)路基排水施工)

路基施工(第7節(jié)路基排水施工)第一頁，共96頁。第二章路基路面排水設(shè)計總論第一節(jié)路基路面排水要求及設(shè)計一般原則第二節(jié)路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置第三節(jié)路面排水設(shè)計第四節(jié)明渠的水文水力計算第五節(jié)暗溝的水文水力計算第二頁，共96頁。第一節(jié)路基路面排水要求及設(shè)計

一般原則第三頁，共96頁。二、路基路面排水設(shè)計的一般原則

1.排水設(shè)施要因地制宜、全面規(guī)劃、合理布局、綜合治理、講究實效、注意經(jīng)濟(jì)；

2.各種路基排水溝渠的設(shè)置，應(yīng)注意與農(nóng)田水利配合；

3.做到綜合設(shè)計和分期施工；

4.盡量不破壞天然水渠，選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠；

5.以防為主，講究經(jīng)濟(jì)效益；

6.盡量阻止水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，提供良好的排水施。第四頁，共96頁。

路基路面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性同水的關(guān)系十分密切。道路路基路面應(yīng)該設(shè)置完善的排水設(shè)施，以排除可能危害道路的地面水和地下水，保證路基路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，防止路面積水影響行車安全。

道路排水可分為地表排水和地下排水

地表排水又可分為路面（含路肩）表面排水、中央分隔帶排水和坡面排水。地下排水：可分為盲溝、暗溝、滲溝、檢查井

排水設(shè)計包括排水系統(tǒng)的規(guī)劃和排水結(jié)構(gòu)物的設(shè)計第五頁，共96頁。三、影響路基路面的水的類型地面水:包括大氣降水以及河、海、湖、水渠、水庫水等地下水:包括土層滯留水、潛水及層間水等第六頁，共96頁。◆不同水對路基路面的影響第七頁，共96頁。第八頁，共96頁。◆路界地表排水的內(nèi)容

路面表面排水中央分隔帶排水坡面排水第九頁，共96頁?！袈访鎯?nèi)部排水的內(nèi)容下封層及路肩部的排水盲溝排水基層排水面層左圖：排水性路面第十頁，共96頁。路面內(nèi)部排水系統(tǒng)的設(shè)計

通常需滿足三方面的要求各項設(shè)施應(yīng)具有足夠的泄水能力，排除滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水；自由水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的滲流時間不能太長，滲流路徑不能太長；排水設(shè)施要有較好的耐久性。第十一頁，共96頁。第二節(jié)路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置一、地面排水設(shè)備第十二頁，共96頁。第二節(jié)路基排水設(shè)備的構(gòu)造與布置1.邊溝邊溝設(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，用以匯集和排除路基范圍內(nèi)流向路基的少量地面水。設(shè)置要點：①邊溝不宜過長；②邊溝的縱坡一般與路線縱坡一致；③邊溝的出水口應(yīng)與橋涵相適應(yīng)；第十三頁，共96頁。1)形式：梯形、矩形、三角形、流線型

2)尺寸：一般底、高為0.4～0.6m，特殊時局部加大尺寸。

3)長度：不宜過長，盡量就近排除路基范圍?？v坡一般與路線相同。但不小于0.5%。

第十四頁，共96頁。第十五頁，共96頁。第十六頁，共96頁。第十七頁，共96頁。第十八頁，共96頁。第十九頁，共96頁。

2.截水溝

又稱天溝，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，用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流。設(shè)置要點：盡量與絕大多數(shù)地面流水方向垂直；

1)形式：一般為梯形，矩形形式

2)尺寸：按實際流量計算

3)長度：200-500m為宜

4)出水口

A.沿等高線布置

B.保證水流暢通，就近引入自然溝內(nèi)排除

C.一般不能引入邊溝。第二十頁，共96頁。5)截水溝離開路基的距離的確定

6)截水溝的溝槽加固一般要求不能使水下滲，影響邊坡穩(wěn)定。對于地質(zhì)不良地段應(yīng)避免積水成害；對于縱坡大的截水溝為防止沖刷；平臺上設(shè)的邊溝，防止水流滲漏影響穩(wěn)定。第二十一頁，共96頁。第二十二頁，共96頁。第二十三頁，共96頁。3.排水溝排水溝的主要用途在于引水，將路基范圍內(nèi)的各種水源的水流，引至橋涵或路基范圍以外的指定地點。設(shè)置要點：

1)形式：一般梯形

2)尺寸：經(jīng)水力水文計算確定。B、h大于等于0.5m3)布置：離路基盡可能遠(yuǎn)，距路基坡腳一般不宜小于3~4m，高速公路高路堤，坡腳排水溝不小于2m，縱坡應(yīng)保證水流暢通，不產(chǎn)生沖刷或淤積，一般不小于0.3%，不大于3%4)長度：小于500m第二十四頁，共96頁。第二十五頁，共96頁。

5)平面線形：平面上應(yīng)力求直捷，轉(zhuǎn)彎時應(yīng)圓順連接；半徑不宜小于10~20m。

6)出水口：排水溝水流注入其它溝渠或水道時，應(yīng)保證原水道不產(chǎn)生沖刷或淤積。通常以不大于45°的銳角或園曲線朝下游與其它水道相接。

4.跌水與急流槽跌水與急流槽是路基地面排水溝渠的特殊形式，用于陡坡地段，溝底縱坡可達(dá)45度。跌水：是階梯形的建筑物，水流以瀑布形式通過的排水設(shè)施。有單級和多級形式，作用主要是降低流速和削減水的能量或改變水流方向。跌水構(gòu)造：單級和多級之分，溝底有等寬與變寬之別。基本構(gòu)造可分為進(jìn)水口、消力池和出水口三個部分。第二十六頁，共96頁。

1)形式：一般矩形，漿砌片石或混凝土預(yù)制塊砌筑2)尺寸：根據(jù)地形、地質(zhì)條件等，一般需水力計算3)構(gòu)造：按水力計算特點，可分為進(jìn)水口、跌水槽、出水口。跌水槽由跌水墻、平臺和消能設(shè)備組成。4)出口連接：橋涵、自然溝、排水溝5)單級跌水：適用于排水溝渠連接處，由于水位落差較大，需要消能或改變水流方向（如路基邊溝水流通過涵洞排泄時）。6)多級跌水：適用于較長陡坡地段的溝渠，為減緩水流速度，并予以消能。

第二十七頁，共96頁。急流槽：是具有很陡坡度的水槽，水流以陡坡形式通過的排水設(shè)施，但水流不離開槽底。它的作用主要是在很短的距離內(nèi)，水面落差很大的情況下進(jìn)行排水。多用于涵洞的進(jìn)出水口和高路塹邊溝流入排水溝的進(jìn)出水口，或在特殊情況下，截水溝流向邊溝的場合。溝底縱坡可達(dá)45度。1)形式：矩形，漿砌片石或混凝土預(yù)制塊砌筑2)尺寸：需水力計算來確定尺寸，水流量不大時，可用標(biāo)準(zhǔn)尺寸3)構(gòu)造：進(jìn)水口、主槽、出水口4)出水連接：橋涵、自然溝、排水溝第二十八頁，共96頁。第二十九頁，共96頁。第三十頁，共96頁。第三十一頁，共96頁。第三十二頁，共96頁。

5.倒虹吸與渡水槽當(dāng)水流需要橫跨路基，同時受到設(shè)計標(biāo)高的限制，可以通過管道或溝槽，從路基底部或上部架空跨越，前者稱為倒虹吸，后者稱為渡水槽。倒虹吸：水流橫跨路基且受到設(shè)計標(biāo)高限制時，可通過多次改變水流方向從路基下方跨越的排水設(shè)施。倒虹吸是利用上下游溝渠水位差作用，管道為有壓管道，水流條件較差，結(jié)構(gòu)要求高，應(yīng)謹(jǐn)慎使用。渡水槽：水流橫跨路基且受到路基標(biāo)高限制時，水流從路基上方跨越的排水設(shè)施。渡水槽應(yīng)滿足道路對凈空與美化的要求，結(jié)構(gòu)與橋梁相似，但主要作用是溝通水流，在效能上應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和排水要求防止沖刷和滲漏。第三十三頁，共96頁。第三十四頁，共96頁。第三十五頁，共96頁。1)構(gòu)造：倒虹吸：進(jìn)水口、沉淀池、出水口、管身渡水槽：進(jìn)出水口、槽深、下部支撐2)尺寸：需水力計算倒虹吸管道：圓形和箱形，以水泥混凝土和鋼筋混凝土為主。渡水槽結(jié)構(gòu)：進(jìn)出水口、槽身和下部支撐三部分。6.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。第三十六頁，共96頁。第三十七頁，共96頁。二、地下排水設(shè)備第三十八頁，共96頁。二、地下排水設(shè)備

1.暗溝設(shè)置要點：不宜過長，溝底應(yīng)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,以防水力倒?jié)B。

2.滲溝結(jié)構(gòu)形式：盲溝式、洞式和管式。設(shè)置要點：位置視地下排水的需要而定。

3.滲井滲井施工不易，單位滲水面積的造價高于滲溝，一般盡量少用。第三十九頁，共96頁。第四十頁，共96頁。第四十一頁，共96頁。第四十二頁，共96頁。1.暗溝

1)作用：設(shè)在地面以下引導(dǎo)水流的溝渠，無滲水和匯水作用，地下排水溝。2)使用條件：

a.路基范圍內(nèi)的個別泉眼，泉水外涌；

b.市區(qū)污水管、雨水管；

c.公路中央分隔帶彎道超高處。3)構(gòu)造：進(jìn)水口（泉井）、暗溝溝身和蓋板。圓形和矩形。4)縱坡和出水口：縱坡不小于1%。出口處溝底應(yīng)高出邊溝最高水位20cm以上，不容許出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象。5)注意事項：

(1)應(yīng)防止泥土或砂粒落入溝槽或泉眼，以免堵塞（暗溝頂可鋪筑碎（礫）石一層，上填砂礫）

(2)暗溝流量一般不予計算。第四十三頁，共96頁。第四十四頁，共96頁。2.滲溝：采用滲透方式將流向路基的地下水匯集于溝內(nèi)并排到路基范圍以外指定點的排水設(shè)施，使路基上保持干燥，不致因地下水成害。

1)作用：是降低地下水位或攔截地下水，其水力特性是紊流。

2)分類：盲式、管式、洞式

3)構(gòu)造：滲水層、封閉層、反濾層、排水層

4)尺寸：水力計算確定。埋深需考慮地下水位和不透水層的位置。

5)使用條件：盲溝：一般用于流量不大、滲溝不長的地段。設(shè)計時應(yīng)考慮淤塞失效問題，排水層阻力大，其縱坡不應(yīng)小于1%，一般可采用5%。管式滲溝：設(shè)于地下引水較長的地段。但滲溝過長時，應(yīng)加設(shè)橫向泄水管，將縱向滲溝內(nèi)的水流，迅速的分段排除。洞式滲溝：當(dāng)?shù)叵滤髁枯^大，或缺乏水管時，采用石砌涵洞，洞口大小依設(shè)計流量而定。第四十五頁，共96頁。6)平面布置：滲溝盡可能與地下水流方向相互垂直，使能攔截更多的地下水。

第四十六頁，共96頁。第四十七頁，共96頁。3.滲井：是豎直方向的地下排水設(shè)備

1)作用：是匯集離地面不深處含水層中的地下水，通過豎井，滲入下層，疏干路基土。

2)使用條件：

(1)路基下層是否存在透水層，能否排走匯集的地下水。

(2)影響路基上部含水層較薄，排水量不大，并且平式滲溝難以布置時采用。

3)構(gòu)造：由上部集水構(gòu)造和下部排水構(gòu)造兩部分組成第四十八頁，共96頁。集水部分構(gòu)造與滲溝相同，于井的四周設(shè)反濾層，頂上為覆蓋層（封閉層）。下部排水構(gòu)造，采用粗粒材料做充填物滲井?dāng)嗝娌捎脠A柱形或方柱形。第四十九頁，共96頁。第三節(jié)路面排水設(shè)計設(shè)計內(nèi)容路面表面排水設(shè)計中央分隔帶排水設(shè)計路面內(nèi)部排水系統(tǒng)設(shè)計路面邊緣排水設(shè)計排水基層或面層排水設(shè)計第五十頁，共96頁。一、公路排水的分類

1)路界地表排水：

(1)路面表面排水：橫坡漫流、攔水帶+急流槽、u形溝+急流槽

(2)中央分隔帶排水：中央分隔帶滲水、超高路段排水

(3)坡面排水：邊溝、截水溝等

2)路面內(nèi)部排水：

(1)路面邊緣排水

(2)透水基(墊)層排水

(3)多孔隙面層排水3)地下排水（降低路基地下水位）：暗溝、滲溝、滲井第五十一頁，共96頁。二、路面表面排水任務(wù)：迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面積水而影響行車安全。原則：①降落在路面表面的雨水，應(yīng)通過路面橫向坡度向兩側(cè)排走；②在路線縱坡平緩匯水量不大路堤較低且邊坡坡面不會受到?jīng)_刷的情況下，應(yīng)采用橫向漫坡的方式排水；③在路肩外側(cè)邊緣設(shè)置攔水帶；④攔水帶過水?dāng)嗝娴乃?，在高速及一級公路上不得漫過右側(cè)車道外邊緣，二級及二級以下不得漫過右側(cè)車道中心線；第三節(jié)路面排水設(shè)計第五十二頁，共96頁。第五十三頁，共96頁。三、中央分隔帶排水類型：

1.任務(wù)：排除中央分隔帶范圍內(nèi)的表面滲水和攔截上側(cè)半幅路面漫流過來的表面水。

2.中央分隔帶的形式：

1)按緣石形式分：凸形、凹形

2)按表面形式分：有鋪面封閉型、無鋪面封閉型

3)根據(jù)需要，寬度也不同

a.寬度小于3米且表面采用鋪面封閉的中央分隔帶排水；

b.寬度大于3米且表面未采用鋪面封閉的中央分隔帶排水；

c.表面無鋪面且未采用表面排水措施的中央分隔帶；第五十四頁，共96頁。3.一般路段中央分隔帶

1)有鋪面封閉型：

2)無鋪面封閉型：4.超高路段中央分隔帶除應(yīng)具有一般路段中央分隔帶的功能和構(gòu)造外，應(yīng)有攔截上側(cè)路幅的表面水的功能。

1)凸形中央分隔帶

2)凹形中央分隔帶5.通過計算確定排水設(shè)施的尺寸第五十五頁，共96頁。第五十六頁，共96頁。第五十七頁，共96頁。第五十八頁，共96頁。第五十九頁，共96頁。第六十頁，共96頁。四、路面內(nèi)部排水

1.重要性：

路面滲水主要途徑有以下幾種：

1)路面接縫，包括施工接縫、窨井等設(shè)施接縫及新舊路面的接縫；

2)路面材料使用過程中出現(xiàn)的松散；

3)原先面層混合料較大的孔隙等：

4)使用過程中出現(xiàn)的各種裂縫，尤其以周圍施工產(chǎn)生的張拉裂縫最為嚴(yán)重。

2.設(shè)置內(nèi)部排水系統(tǒng)條件：

1）年降水量為600mm以上的濕潤和多雨地區(qū)；

2）路基兩側(cè)有滯水，可能滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)；

3）嚴(yán)重冰凍地區(qū)，路基為粉性土組成的潮濕路段；

4）路面改建和改善工程，需排除路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水；第六十一頁，共96頁。內(nèi)部水的危害：

(1)會浸濕各結(jié)構(gòu)層材料和路基土，使其強(qiáng)度下降，變形增加，降低路面的承載力。

(2)在行車荷載的作用下，成為高孔隙水壓力和高流速水流，水流反復(fù)多次地沖刷，形成唧泥現(xiàn)象。因而，采用內(nèi)部排水設(shè)施所增加的資金投入，可以很快從路面使用性能的提高、使用壽命的增加和養(yǎng)護(hù)工作的減少中得到補(bǔ)償。進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水使路面使用性能變壞，加劇了路基和路面結(jié)構(gòu)的損壞，從而縮短道路的使用壽命。國外的情況：路面內(nèi)部排水系統(tǒng)在美國一些州的路面通用結(jié)構(gòu)斷面中，己成為一項常用的技術(shù)措施。第六十二頁，共96頁。國內(nèi)情況：交通部重慶公路科學(xué)研究所開展了路基排水系統(tǒng)和設(shè)施課題的研究，并提出建立排水系統(tǒng)各種結(jié)構(gòu)物幾何尺寸與暴雨徑流間關(guān)系的路面排水設(shè)計方法。湖南長沙交通學(xué)院在進(jìn)行紅砂巖路面內(nèi)部排水課題研究，并修建了試驗路。1997年8月我國頒布《公路排水設(shè)計規(guī)范(JTJ018—97)》，促使我國在公路建設(shè)中考慮設(shè)置路面內(nèi)部排水設(shè)施。3.分類：邊緣排水系統(tǒng)、排水基層排水系統(tǒng)、面層排水結(jié)構(gòu)4.路面結(jié)構(gòu)表面滲水量：

水泥混凝土路面瀝青路面5.滲流時間：滲流的速度隨路基土的滲透性和地下水位的高度而異，根據(jù)達(dá)西定律計算第六十三頁，共96頁。第六十四頁，共96頁。第六十五頁，共96頁。第六十六頁，共96頁。五、邊緣排水系統(tǒng)

組成：透水性填料集水溝、縱向排水溝、橫向出水管和過濾織物。第六十七頁，共96頁。五、邊緣排水系統(tǒng)

1)定義：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排水系統(tǒng)。

2)構(gòu)造：集水溝、橫向出水管、過濾織物、縱向排水溝

3)使用條件：適用于改建路面、基層透水性小的路面結(jié)構(gòu)面、水泥混凝土路面

4)尺寸：管的直徑一般為7-15cm，按水力計算確定。第六十八頁，共96頁。第六十九頁，共96頁。第七十頁，共96頁。六、基層的排水系統(tǒng)基層排水系統(tǒng)就是直接在面層下面設(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)。透水性材料：經(jīng)水泥或瀝青處置，或者未經(jīng)處置的開級配碎石集料。第七十一頁，共96頁。1)定義：直接在面層下設(shè)置透水性排水基層。在邊緣設(shè)置縱向集水溝和排水管以及橫向出水管所組成的排水系統(tǒng)2)適用條件：新建路面中采用。3)構(gòu)造：水泥砼的路面、瀝青路面4)尺寸：管的直徑一般為7-15cm，按水力計算確定第七十二頁，共96頁。第七十三頁，共96頁。第七十四頁，共96頁。第七十五頁，共96頁。第七十六頁，共96頁。第七十七頁，共96頁。第七十八頁，共96頁。PorousAsphaltPavement第七十九頁，共96頁。第八十頁，共96頁。第八十一頁，共96頁。第八十二頁，共96頁。第八十三頁，共96頁。第八十四頁，共96頁。第八十五頁，共96頁。（排水性路面的効能）改善提高視覚第八十六頁，共96頁?？障堵剩玻埃タ障堵剩玻常サ诎耸唔摚?6頁。排水性鋪面通常鋪面第八十八頁，共96頁。通常鋪面排水性鋪面第八十九頁，共96頁。第九十頁，共96頁。第九十一頁，共96頁。第四節(jié)明渠的水文水力計算一、設(shè)計流量