道路工程3.8道路排水设计

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1、3.8 道路排水设计,3.8.1 概述 道路的各种病害和变形的产生，如路基沉陷、冲刷、坍塌、翻浆，沥青路面松散、剥落、龟裂，水泥混凝土路面唧泥、错台、断裂等，无不与道路上水的漫湿和冲刷等破坏作用有关。 （1）影响道路的水源分类 根据水源的不同，影响道路的水可分为地面水和地下水两类。 地面水包括大气降水以及海、河、湖、水渠、池塘水等。,地面水的危害：地面水可导致沥青路面材料强度的降低，在水泥混凝土路面的接缝处和路肩处造成唧泥；在冻胀地区，融冻季节水会引起路面承载能力的普遍下降。 地面水还可对路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基整体稳定性受损害，形成水毁现象；渗入路基土体的水分，使土体过湿而降低路

2、基强度。 地下水包括上层滞水、潜水、层间水等，它们对路基的危害程度，因条件不同而异。轻者能使路基湿软，降低路基强度；重者会引起冻胀、翻浆或边坡滑坍，甚至整个路基沿倾斜基底滑动。地下水还可能造成掺有膨胀土的路基工程毁灭性的破坏。 因此，公路排水系统是道路工程的重要组成部分。,（2）道路排水设计的任务 道路排水设计的任务是将公路结构范围内的湿度降低到一定的范围内，使其常年处于干燥和中湿状态，确保结构具有足够的强度和稳定性，以避免积水特别是路面积水来延长和确保其正常使用寿命，避免公路结构受水的危害。 （3）道路排水设计的一般原则 全面规划、合理布局、因地制宜、充分利用当地有利条件和天然水系。少占农田

3、，并与当地灌溉系统协调，防止冲毁农田及其水利设施，必要时可适当增设涵管或加大涵管孔径。重视环境保护，防止水土流失和水源污染。,设计前必须进行调查研究，根据公路等级、沿线地形、地质、水文、气象等条件以及桥涵设置等情况综合考虑。重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地下排水与地面排水相配合，使全线形成完善的排水系统。 考虑施工场地的临时性排水措施，并尽可能使之与永久性排水设施结合起来，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。各排水设施和构造物的设计均应考虑便于施工、检查和养护维修。 穿越城镇的公路，其排水设计应与城镇现有或规划的排水系统和设施相协调。,黄

4、土、膨胀土、盐湖土、多年冻土、滑坡等特殊路段的公路，其排水设计应结合该工程的其他处治措施进行特殊设计。 一般道路的路面排水有路拱横坡和边沟排水。路拱横坡在沥青混凝土和水泥混凝土路面应取1%-2%；其他黑色路面和整齐块石路面取1.5%-2.5%；半整齐块石、不整齐块石路面取2%-3%；低级路面取3%-4%。多雨或降水强度大的地区取高值，干旱地区或纵坡较大的路段取低值。路肩横坡一般比路拱横坡大1%，干旱地区可与路拱坡度相同。 路基边沟的设置、沟渠排水以及路基地下排水设计因符合规范规定，可参照路基排水设计。但对易流失的砂土、粉砂土路肩，也可设置路缘石拦水，经泄水口、边坡水沟等排出。,3.8.2 高速

5、公路路面排水设计 3.8.2.1 路肩排水 路肩排水由路面横坡、路缘带与硬路肩、路缘石形成的集水沟以及将路面水排出路外的泄水口和急流槽等组成。 路肩排水形式见图3.48。 a、设置拦水带，硬路肩少铺面层 b、设置拦水带，硬路肩正常铺筑 c、不设拦水带，硬路肩正常铺筑,拦水带： 拦水带设置在硬路肩外侧边缘，用以拦截路面表面水并与路肩和部分路面构成一浅的三角形过水断面，经一定的间隔距离设置一个泄水口(俗称水簸箕)。将水汇入边坡急流槽，再排到路基坡脚以外的边沟或排水沟中。 拦水带可由沥青混凝土现场浇筑，或者由水泥混凝土预制块铺砌而成。尺寸参照图3.49所示，拦水带顶面应略高于过水断面的设计水面高。

6、拦水带的泄水口可设置成开口（喇叭口）式。 不对称设置，可提高泄水能力。,急流槽：急流槽是在陡坡或深沟地段设置的坡度较陡、水流不离开槽底的一种人工槽。 排出路肩积水用的急流槽、其纵坡坡度与所在的路基边坡坡度一致槽身的横断面做成槽形多由水泥混凝土预制构件拼装砌筑而成。进水口做成喇叭口式的簸箕形，出水口设置消能设施。,路肩排水沟： 当硬路肩汇水量较大时、硬路肩宽度狭窄、爬坡车道占用了路肩过水断面等，使得流水断面不足时，可在土路肩上设置路肩排水沟。路肩排水沟采用“u”形水泥混凝土预制构件砌筑、沟底纵坡同路肩纵波并不小于0.3。,3.8.2.2 中央分隔带排水,设超高路段主线公路的路面排水，以及中央分隔

7、带内的表面水、由中央分隔带排水设施排除。中央分隔带排水设施类型的选用，要根据地区特点、分隔带宽度、分隔带的构造形式以及需要绿化栽树等因素确定。 一般情况中央分隔带排水设施由纵向排水沟(明沟、暗沟)、渗沟、雨水井、集水井、横向排水管等组成。,(1)纵向排水沟（管） 中央分隔带纵向排水沟(管)有多种形式，根据排水需要选择，沟(管)的横断面尺寸及分段长度通过流量计算确定、一般采用的孔径为20一40cm；沟(管)底纵坡可与路面纵坡相同，最小纵坡不宜小于0.3。 扁平式排水沟横断面可采用碟形、三角形、u形或矩形路拦式排水沟多用圆形或侧沟形.沟(管)可采用水泥混凝土预制件或浆砌片石砌筑。,(2)雨水井 设

8、置超高路段的中央分隔带内水流流量超过允许范围处或者在分隔带的低洼点流水汇集处设置雨水井。雨水井的设置间距根据流量计算确定，一般为10一30m，最小不小于5m。 矩形雨水井尺寸采用长宽深为60cm40cm60cm，边墙可用浆砌片石或水泥混凝土预制块砌筑。相邻雨水井间用直径20一40cm的水泥混凝土管纵向连接，管底最小纵坡不小于0.3。雨水井汇集的雨水直接排入桥涵或通过横向排水管排出。,(3)集水井 中央分隔带内纵向排水沟(管)与横向排水管连接时采用集水并，横向排水管一般采用直径为20一60cm的水泥混凝土管或塑料排水管，管底纵坡不小于1%，出水口处采取防护措施。,(4)排水渗沟 多雨水地区的中央

9、分隔带，表面不作封闭时，需要设置地下排水渗沟，以汇集降落在中央分隔带内的雨水。 排水渗沟两侧用沥青砂、沥青土工布或粘土封闭。排水渗沟顶与路床顶面齐平渗沟内采用直径为58cm的硬塑料管将水横向引到路基边坡以外。,宽度小于3m且表面采用铺面封闭的中央分隔带排水： 按中央分隔带的形式又可分为表面封闭和凹形表面封闭两种。高速公路的中央分隔带设计表面封闭的排水形式。 在不设超高的路段上，一般采用与路面平行，其坡度与路面的横坡度相同，表面封闭的横断面形式。降落在分隔带上的表面水排向两侧行车道，进入路面表面排水设施，这与凸形中央分隔带表面封闭时的排水方式相似。 在超高路段上，可在分隔带上侧边缘处设置缘石或泄

10、水口，或者在分隔带内设置缝隙式圆形集水管或碟形混凝土浅沟和泄水口，图3.51，以拦截和排泄上侧半幅路面的表面水。,优点：这种形式的中央分隔带的排水设计和施工都比较简单，造价低，排水设施维护方便。 缺点：中央分隔带的绿化存在困难，需人工经常浇水养护绿化灌木，景观上比铺草皮的方案相对差些。,宽度大于3m且表面未采用铺面封闭的中央分隔带排水 这种排水方式使降落在分隔带上的表面水汇集在分隔带中央的低洼处，并通过纵坡排流到泄水口或横穿路界的桥涵水道中。 当水流速度超过最大允许流速时，应在过水断面宽度范围内对地面土进行防冲刷处理，做成三角形或U形断面的水沟。 优点：方便分隔绿化带的养护，也使分隔带更为美观

11、，如果排水设施能正常发挥作用，能较好地避免地表水渗入路基。 缺点：施工复杂，工程造价比较高，特别是需开挖路基埋设横向排水管，难以保证路基回填土的压实度。,宽度大于3m且表面无铺面封闭 多雨地区无铺面且未采用表面排水措施的中央分隔带，降落在分隔带上的表面水下渗，由分隔带内的地下排水设施排除。,3.8.3 城市道路路面排水设计,城市道路排水一般采用管渠排水形式。其设计包括边沟（街沟）、雨水井和连接管的布设。郊区排水与一般公路并无差异，其设计包括路拱排水、边沟、排水沟与涵洞等内容。设计流量可按当地水文公式计算，并处理好与农田排灌的关系。 城区道路雨水沿横坡从路面上和相应的地面上流到车道两侧的街沟，然

12、后沿街沟的纵坡流进雨水井，再经雨水支管、干管排至天然水系。,街沟： 雨水井：其设置位置应根据路面种类、道路纵坡、沿路建筑与排水情况以及汇水面积所形成的流量和进水口的泄水能力而定。雨水井的间距宜为25-50m. 雨水井是一个带有进水箅子的井，包括进水箅子、井筒和连接管三部分。有圆形和矩形两种，深度一般不大于1m。,3.8. 4 路基边坡排水设计,常用的路基地面排水设施有边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽等，必要时还有渡槽、倒虹吸及积水池等。这些排水设备，分贝设在路基的不同部位，各自的排水功能、布置要求或构造形式，均有所差异。各类地表排水设施的沟槽顶面应高出设计水位0.1-0.2m，排水设施的断面

13、形式和尺寸应 满足排水设计的要求。,3.8.4.1 边沟 边沟一般设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，山坡上路基靠上坡一侧的坡角也应设置不透水的边沟。边沟的走向多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内及流向路基的少量地面水。 平坦地面填方路段的路旁取土坑，常与路基排水设计综合考虑，使之起到边沟的排水作用。设计边沟时尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带，必要时设置涵洞，将边沟水横穿路基从另一侧排出。 边沟设计时必须依据沿线具体条件选用标准横断面形式。边沟紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，亦不能与其他人工沟渠合并使用。,常用边沟形式： （1）梯形边沟 （2）矩形边沟 （3

14、）流线形边沟 （4）三角形边沟 3.8.4.2 截水沟 一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面迳流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷的沟渠，称为截水沟（或者天沟）。 适用于降水量较多，且暴雨频率较高、山坡覆盖层比较松软、坡面较高，水土流失比较严重的地段，必要时可设置两道或多道截水沟。,截水沟的位置，应尽量与绝大多数地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。截水沟应保证水流通畅，就近引入自然沟内排出，必要时配以急流槽或涵洞等泄水结构物将水流引入指定地点。截水沟水流不应引入边沟，当必须引入时，应增大边沟横截面，并进

15、行防护。沟底应具有0.5%以上的纵坡。沟底和沟壁要求平整密实、不滞流、不渗水，必要时予以加固和铺砌。长度以200-500m为宜。 截水沟的横断面形式一般为梯形。 路堑段挖方边坡上方设置的截水沟如图3.55所示。 山区填方路段可能遭到上方水流的破坏作用，此时必须设截水沟，以拦截山坡水流保护路堤。如图3.56所示。,3.8.4.3 排水沟 排水沟主要用于排除路基范围内的边沟、截水沟或其他水源的水流，并引致桥涵或路基范围以外的指定地点。 排水沟的布置：远离路基，距路基坡脚不宜小于2.0m，平面上力求直接，需要转弯时亦应尽量圆顺。排水沟应具有合适的纵坡，以保证水流敞通。 排水沟的横断面：一般采用梯形，

16、尺寸大小应经过水力水文计算选定。 3.8.4.4 跌水与急流槽 跌水和急流槽是人工排水沟渠的特殊形式，用于陡坡地段，沟底纵坡可达100%，是山区公路的常见构造物。由于纵坡陡，水流湍急、冲刷力大，要求跌水与急流槽的结构必须稳固耐久，通常用浆砌块石或水泥混凝土砌筑。,跌水呈台阶式，有单级和多级之分，沟底有等宽和变宽之别。单级跌水适用于排水沟渠连接处。较长陡坡地段的沟渠，可采用多级跌水。 急流槽是用于坡度较陡路段且水流不离开沟底的一种排水构造物。急流槽多用于路堤和路堑或者边坡平台上从坡顶向下竖向排水流入涵洞或者天然水道。 3.8.4.5 倒虹吸与渡水槽 当路基横跨原有沟渠，同时沟渠水位高于路基设计标高，且不宜设置涵洞，亦不能架空时，通常采用倒虹吸。 渡水槽相当于渡水桥，是穿越农田地区路段常用的过水形式之一，是当水道与路基设计标高相差较大，且路基两侧地形有利时，设置的沟通路基两侧水流的排水构造物。,3.8.4.6 蒸发池 在气候干旱、排水困难地段，可利用沿线的集中取土坑或专门设置蒸发池以排除地表水。 蒸发池与路基边沟（或排水沟）间应设排水沟连接。,3