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1、第三章 排水设计计算说明书3.1气候与地质条件介绍 项目工程区属亚热带湿润季风气候区,整体气温变化幅度 小 ,年均温13-14,1月均温3.0-6.3,7月均温19.8-22.0.极端最高气温为32.8,最低气温为-12.多年平均降水量达到1350毫米/年.蒸发量最大 的 月份为25月份,无霜期230-300天.冬暖夏凉,气候宜人.地形起伏较大 ,局部地区气候差异明显.全市总水量约142.18亿立方米,其中地表水体平均年流量64亿立方米.项目工程区地处长江水系和珠江水系的 分水岭地区.长江水系以乌江上游三岔河为干流,展布于市境北部;珠江水系以北盘江为干流,由西向东横贯市境中部;南盘江支流分布于
2、市境南部边缘.受岩溶地貌影响,地表河网与地下河网均有发育,互有衔接,且反复出现.境内10公里以上河流43条,多呈现河谷深切,河床狭,水流急,落差大 ,水利资源丰富. 工程区年降水量具明显的 季候性特征,510月为雨季,多暴雨,降水量占全年总量的 三分之二,暴雨常造成洪水灾害,并诱使崩塌、滑坡等地质灾害发生. 项目工程区所属境内岩溶地貌类型齐全,发育典型.山峦众多,延绵起伏;沟壑纵横,深履险峻.地势西北高,东南低.地面最高点为乌蒙山脉的 韭菜坪,海拔在2900.3米,人称“贵州屋脊”;最低点在六枝特区毛口乡北盘江河谷,海拔586米.境内平均海拔在1400-1900米之间.沿线地质情况为覆盖层以种
3、植土、亚砂土和亚粘土为主,含少量的 碎石质土,覆盖层厚2米左右,稻田中种植土厚0.6米左右.下伏基岩为硅化板岩.3.2 边沟设计验算在K10+983.396至K11+020之间的 左侧挖方段为挖方最大 汇水面积段,本次设计以沥青混凝土路面为例.硅化板岩路堑(坡度 为1：0.5,坡面流长度 为7.5米),路基宽度 21.5米,取单侧路面和路肩横向排水宽度 为12米,路拱横坡为2%在纵断面方面,此处属于竖曲线上,采用平均纵坡i=(1518.14-1516.70)/36.604=0.03%,边沟坡脚和路肩边缘间设置矩形形边沟.计算简图如图4.2-1.1.1.1 计算汇水面积和径流系数：由图一计算汇水
4、区域在路堑一侧(由平台沟到边坡平台)的 面积A1=7.536.604=274.53米2.由于坡面上采用拱式护面墙防护,则由公路排水设计规范得坡面径流系数取C1=0.78.汇水区域在边沟平台上的 面积A2=136.604=36.604米2,取坡面径流系数(浆植草护面)C2=0.53,汇水区域在路面一侧(公路路中线到边沟)的 面积为A3=36.60412=439.248米2,由表查得沥青路面径流系数为C3=0.95.由此,总的 汇水面积为F=274.53+36.604+439.248=750.382米2,汇水区的 径流系数为C=.图 4.21 边沟计算示意图1.1.2 计算汇流历时：由克毕公式计算
5、坡面汇流历时,其中：L坡面流长度 ; i坡面流坡度 ; 米地表粗糙系数;由表查得拱式护面墙防护路堑边坡的 粗度 系数米=0.4,且路堑坡度 为1：0.5,得路堑坡面汇流历时.由表查得边沟平台(植草护面)的 粗度 系数米=0.4,横向坡度 为4%,则查表得沥青混凝土路面粗糙系数为米=0.013,横坡4%,坡面流长度 为12米,所以历时时间为.因此取坡面汇流历时t=3.816米in(取最大 值).设边沟底宽为0.6米,高0.65米,以浆砌片石砌筑,沟壁粗糙系数n=0.025.设计水深为0.5米.求得过水断面段面积为A=,水力半径为R=米.按曼宁公式,得沟内平均流速为：,因此沟内汇流历时为 .由上可
6、得汇流历时为 .1.1.3 计算降雨强度 ：据设计手册,高速公路路界内坡面排水设计降雨重现期为15年.求设计重现期和降雨历时内的 降雨强度 (米米/米in),由于公路在贵州六盘水境内,据公路排水设计手册,可取公式.1.1.4 计算设计径流量：可按降雨强度 由推理公式确定：,式中Q-设计径流量;C-径流系数;F-汇水面积(千米);所以.1.1.5 检验径流： 设定边沟的 截面形式为矩形,底宽0.6米,过水断面为底宽0.6米,水深0.5米,断面积为0.3米2,则泄水能力Qc=0.32.3=0.69米/s. 因为设计径流量Q=0.0345米/sQ=0.03米3/s改水深ha=0.06米,按上述方法知
7、：hb=ha-Bwia=0.06-0.60.04=0.036米 米3/s,Qa=0.028-0.0016=0.0264米3/s 米3/s总泄水量Qa+Qb=0.0264+0.0021=0.0285米3/s,接近于设计流量Q=0.03米3/s,因而,拦水带边沟水深为6厘米,沟内水面宽度 到达离硬路肩边缘0.6+0.02/0.03=1.27米.1.1.9 确定拦水带尺寸 水力计算主要关心边沟排泄设计流量时的 水深和水面宽度 ,前者影响到路缘带或缘石的 高度 ,后者用于检验沟内水面是否超过设计规定的 限值(硬路肩内侧边缘).根据拦水带边沟水深为6厘米,以及水面宽度 为1.27米(硬路肩宽度 为3米)
8、,选择拦水带的 形式为水泥混凝土拦水带,拦水带堤高12厘米,正面边坡1：1,背面边坡直立.具体尺寸见下图.本节设计的 公式均来自于公路排水设计手册. 拦水带尺寸图(单位：厘米) 4 水泥混凝土路面设计4.1交通量计算立德高速K10+000K12+250段,在自然区划上属于区.拟建一条高速公路,双向四车道,交通量年平均增长率为8.5%,路基土为低液限粘土.表4-1计算设计年限通过的 标准轴载作用次数车型车轴车轴车轮型(KN)小 客车前轴1-111.527002.52656E-12后轴1-12327001.6558E-07中客车SH130前轴1-116.58002.41453E-10后轴1-223
9、8004.90609E-08大 客车CA50前轴1-128.75001.05945E-06后轴1-268.25001.095267小 货车BJ130前轴1-113.5517002.19522E-11后轴1-227.217001.52599E-06中货车CA50前轴1-128.76001.27134E-06后轴1-268.26001.314320388中货车EQ140前轴1-123.78508.42156E-08后轴1-269.28502.350262856大 货车JN150前轴1-1498500.009387635后轴1-2101.68501095.76709特大 车日野KB222前轴1-15
10、0.26000.009759121后轴1-2104.36001095.76709拖挂车五十铃前轴1-160750.0.21158324后轴3-21007575合计2352.3605442轴4轮略去不计;方向分配系数0.5,车道分配系数为0.8.故有：=ADTT() =23520.50.8=941(次)4.2交通参数分析1、累计标准轴次设计使用年限为30年,车轮轮迹横向分布系数为=0.20.(公路水泥混凝土路面设计规范中表A.2.4查得) 使用年限内的 累计标准轴次： =-1365 = =85326822000(次)使用年限内标准轴载作用次数 (100,2000),属于重交通等级.4.3方案 设计 方案 一： 面层:水泥混凝土板,厚0.28米 基层：5%水泥稳定碎石,厚0.18米 底基层：6%级配碎石 ,厚0.16米（一） 初拟路面结构 由表3.0.1,相应于安全等级一级的 变异水平等级为低等.根据高速公路、重交通等级和低等级变异水平等级,查表4-1和表4-3,初拟普通混凝土面层厚度 为=0.28米.基层选用水泥稳定碎石(水泥用量5%),厚=0.18米,
