路基路面排水PPT课件2

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1、HPU第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计1234概述路基排水设备的构造与布置路面排水设计明渠的水文水力计算5暗沟的水文水力计算目目 录（录（contents）7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7-1 概述概述7 7 路基路面排水设

2、计路基路面排水设计7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计水泥混凝土路面的唧泥水泥混凝土路面的唧泥7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计水泥混凝土路面的唧泥水泥混凝土路面的唧泥7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计水泥混凝土路面的错台水泥混凝土路面的错台7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计开裂处再次错台开裂处再次错台7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路

3、基路面排水设计水泥混凝土路面的板角开裂水泥混凝土路面的板角开裂7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计水泥混凝土路面传力杆锈蚀水泥混凝土路面传力杆锈蚀7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计路面冻胀路面冻胀5、排水的重要性、排水的重要性 1）.地面水渗入路基地面水渗入路基路基强度降低路基强度降低 2）.地面水对边坡冲刷地面水对边坡冲刷路基整体稳定性受到威胁路基整体稳定性受到威胁 3）.地下水浸入路基地下水浸入路基强度降低（冻胀，翻浆、滑坍滑动）强度降低（冻胀，翻浆、滑坍滑动） 4）.降水渗入路面降水渗入路面降低材料的强度；高压水冲刷使承载力下降。降低材料的强度；

4、高压水冲刷使承载力下降。 6、排水的目的意义、排水的目的意义 1）.把降落在路界范围内的表面水有效的汇集并迅速排除出路界。把降落在路界范围内的表面水有效的汇集并迅速排除出路界。 2）.把路界外可能流向路基的地表水拦截在路界范围以外以减小对把路界外可能流向路基的地表水拦截在路界范围以外以减小对路基路面的危害。路基路面的危害。 3）.隔断、疏干和降低影响路基稳定性的地下水，并将其引导到路隔断、疏干和降低影响路基稳定性的地下水，并将其引导到路基范围以外，把路基工作区内的土基含水量降低到一定范围之内基范围以外，把路基工作区内的土基含水量降低到一定范围之内. 7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基

5、路面排水设计7、基本要求、基本要求 1）.设计中把影响路基路面的水流，加以拦截，排除，截断，设计中把影响路基路面的水流，加以拦截，排除，截断，疏干，降低，引导。疏干，降低，引导。 2）.施工中，校核全线排水系统的设计是否完善。必要时补充，施工中，校核全线排水系统的设计是否完善。必要时补充，修改。增加临时排水措施。修改。增加临时排水措施。 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7-1 概述概述7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7-1 概述概述7-2 7-2 路基排水设备的构造与布置路基排水设备的构造与布置路基排水工程：路基排水工程：地面排水，地下排水地面排水，地下排水 一、地面排水设备一

6、、地面排水设备 （ 边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽、倒虹吸、渡水槽等）槽、倒虹吸、渡水槽等） 1.边沟：边沟：设在挖方的路肩外侧或低路堤的破脚外侧，多与线路设在挖方的路肩外侧或低路堤的破脚外侧，多与线路平行。主要用以汇集和排除路基范围内和流向路基的平行。主要用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量的少量的地面水地面水，不宜与其它沟渠合并使用。，不宜与其它沟渠合并使用。 1)形式：梯形、矩形、三角形、流线型形式：梯形、矩形、三角形、流线型 2)尺寸：一般底、高为尺寸：一般底、高为0.40.6m，特殊时局部加大尺寸。，特殊时局部加大尺寸。 3)长度：不宜过长，尽

7、量就近排除路基范围。长度：不宜过长，尽量就近排除路基范围。 纵坡一般与路线相同。但不小于纵坡一般与路线相同。但不小于0.5%。7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计 边沟横断面示意图边沟横断面示意图7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计4)出水口出水口 (1)边沟水流流向路堤坡脚处，试具体情况确定边沟水流流向路堤坡脚处，试具体情况确定 (2)当边沟水流流向桥涵进水口时，为避免流水冲刷、试具体情当边沟水流流向桥涵进水口时，为避免流水冲刷、试具体情况确定况确定 (3)当边沟水流流至回头弯处，应顺着边沟方向沿山坡开挖排水当边沟水流流至回头弯处，应顺着边沟方向沿山坡开挖排水沟，将水流引出路基范围以

8、外的自然沟或用急流槽引下山坡，沟，将水流引出路基范围以外的自然沟或用急流槽引下山坡，以免增加对回头弯边沟的冲刷。以免增加对回头弯边沟的冲刷。7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计2.截水沟：截水沟：设置在挖方路基边坡坡顶之外或山坡路堤上方的适当设置在挖方路基边坡坡顶之外或山坡路堤上方的适当处，用以拦截流向路基的地面水处，用以拦截流向路基的地面水,防止其冲刷和浸蚀挖方边坡和防止其冲刷和浸蚀挖方边坡和路堤坡脚，并减轻边沟的泄水负担。路堤坡脚，并减轻边沟的泄水负担。 1)形式：一般为梯形，矩形形式形式：一般为梯形，矩形形式 2)尺寸：按实际流量计算尺寸：按实

9、际流量计算 3)长度：长度：200-500m为宜为宜 4)出水口出水口 A.沿等高线布置沿等高线布置 B.保证水流畅通，就近引入自然沟内排除保证水流畅通，就近引入自然沟内排除 C.一般不能引入边沟。一般不能引入边沟。7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计 5)5)截水沟离开路基的距离的确定截水沟离开路基的距离的确定 6)6)截水沟的沟槽加固截水沟的沟槽加固 一般要求不能使水下渗，影响边坡稳定。一般要求不能使水下渗，影响边坡稳定。 对于地质不良地段应避免积水成害；对于地质不良地段应避免积水成害； 对于纵坡大的截水沟为防止冲刷；对于纵坡大的截水沟为防止冲刷； 平台上设的边沟，防止水流渗漏影响稳定

10、。平台上设的边沟，防止水流渗漏影响稳定。 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计3.3.排水沟排水沟: :主要用来引水，将路基范围内各种水源的水流（边沟、主要用来引水，将路基范围内各种水源的水流（边沟、截水沟、取土坑或路基附近低洼处汇集的水）引排到桥涵、天截水沟、取土坑或路基附近低洼处汇集的水）引排到桥涵、天然河沟或远离路基指定地点。然河沟或远离路基指定地点。 1)1)形式：一般梯形形式：一般梯形 2)2)尺寸：经水力水文计算确定。尺寸：经水力水文计算确定。B B、h h大于等于大于等于0.5m 0.5m 3)

11、3)布置：离路基尽可能远，距路基坡脚一般不宜小于布置：离路基尽可能远，距路基坡脚一般不宜小于34m34m，高，高速公路高路堤，坡脚排水沟不小于速公路高路堤，坡脚排水沟不小于2m2m，纵坡应保证水流畅通，纵坡应保证水流畅通，不产生冲刷或淤积，一般不小于不产生冲刷或淤积，一般不小于0.3%0.3%，不大于，不大于3% 3% 4) 4)长度：小于长度：小于500m 500m 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计5)5)平面线形：平面上应力求直捷，转弯时应圆顺连接；半径不宜小于平面线形：平面上应力求直捷，转弯时应圆顺连接；半径不宜小于1020m1020m。 6)6)出水口：排水沟水流注入其它沟渠或

12、水道时，应保证原水道不产生出水口：排水沟水流注入其它沟渠或水道时，应保证原水道不产生冲刷或淤积。通常以不大于冲刷或淤积。通常以不大于4545的锐角或园曲线朝下游与其它水的锐角或园曲线朝下游与其它水道相接。道相接。 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计4.4.跌水与急流槽：跌水与急流槽： 设置于需要排水的高差较大而距离较短或坡度陡设置于需要排水的高差较大而距离较短或坡度陡峻的地段峻的地段 跌水：是阶梯形的建筑物，水流以瀑布形式通过的跌水：是阶梯形的建筑物，水流以瀑布形式通过的排水设施。有单级和多级形式，作用主要是降低流速和削减水的排水设施。有单级和多级形式，作用主要是降低流速和削减水的能量或

13、改变水流方向。能量或改变水流方向。 1)1)形式：一般矩形，浆砌片石或混凝土预制块砌筑形式：一般矩形，浆砌片石或混凝土预制块砌筑 2)2)尺寸：根据地形、地质条件等，一般需水力计算尺寸：根据地形、地质条件等，一般需水力计算 3)3)构造：按水力计算特点，可分为进水口、跌水槽、出水口。跌构造：按水力计算特点，可分为进水口、跌水槽、出水口。跌水槽由跌水墙、平台和消能设备组成。水槽由跌水墙、平台和消能设备组成。 4)4)出口连接：桥涵、自然沟、排水沟出口连接：桥涵、自然沟、排水沟 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计5)5)单级跌水：适用于排水沟渠连接处，由于水位落差较大，需要单级跌水：适用于排

14、水沟渠连接处，由于水位落差较大，需要消能或改变水流方向（如路基边沟水流通过涵洞排泄时）。消能或改变水流方向（如路基边沟水流通过涵洞排泄时）。 6)6)多级跌水：适用于较长陡坡地段的沟渠，为减缓水流速度，并多级跌水：适用于较长陡坡地段的沟渠，为减缓水流速度，并予以消能。予以消能。 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计急流槽：急流槽：是具有很陡坡度的水槽，水流以陡坡形式通过的排水设施，是具有很陡坡度的水槽，水流以陡坡形式通过的排水设施，但水流不离开槽底。它的作用主要是在很短的距离内，水面落差但水流不离开槽底。它的作用主要是在很短的距离内，水面落差很大的情况下进行排水。多用于涵洞的进出水口和高路

15、堑边沟流很大的情况下进行排水。多用于涵洞的进出水口和高路堑边沟流入排水沟的进出水口，或在特殊情况下，截水沟流向边沟的场合。入排水沟的进出水口，或在特殊情况下，截水沟流向边沟的场合。沟底纵坡可达沟底纵坡可达4545度。度。 1)1)形式：矩形，浆砌片石或混凝土预制块砌筑形式：矩形，浆砌片石或混凝土预制块砌筑 2)2)尺寸：需水力计算来确定尺寸，水流量不大时，可用标准尺寸尺寸：需水力计算来确定尺寸，水流量不大时，可用标准尺寸 3)3)构造：进水口、主槽、出水口构造：进水口、主槽、出水口 4)4)出水连接：桥涵、自然沟、排水沟出水连接：桥涵、自然沟、排水沟7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7

16、7 路基路面排水设计路基路面排水设计7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计5.5.倒虹吸与渡水槽倒虹吸与渡水槽：设置于水流需要横跨路基，同时受到设计标：设置于水流需要横跨路基，同时受到设计标高的限制，从路基底部或上部架空跨越。前者称为倒虹吸，后高的限制，从路基底部或上部架空跨越。前者称为倒虹吸，后者称为渡水槽。者称为渡水槽。 倒虹吸：倒虹吸：水流横跨路基且受到设计标高限制时，可通过多次水流横跨路基且受到设计标高限制时，可通过多次改变水流方向从路基下方跨越的排水设施。倒虹吸是利用上下改变水流方向从路基下方跨越的排水设施。倒虹吸是利用上下游沟渠水位差作用，管道为有压管道，水流条件较差，结构要游沟

17、渠水位差作用，管道为有压管道，水流条件较差，结构要求高，应谨慎使用。求高，应谨慎使用。 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计渡水槽：渡水槽：水流横跨路基且受到路基标高限制时，水流从路基上方水流横跨路基且受到路基标高限制时，水流从路基上方跨越的排水设施。渡水槽应满足道路对净空与美化的要求，结跨越的排水设施。渡水槽应满足道路对净空与美化的要求，结构与桥梁相似，但主要作用是沟通水流，在效能上应满足结构构与桥梁相似，但主要作用是沟通水流，在效能上应满足结构强度和排水要求防止冲刷和渗漏。强度和排水要求防止冲刷和渗漏。 1)1)构造：倒虹吸：进水口、沉淀池、出水口、管身构造：倒虹吸：进水口、沉淀池、出

18、水口、管身 渡水槽：进出水口、槽深、下部支撑渡水槽：进出水口、槽深、下部支撑 2)2)尺寸：需水力计算尺寸：需水力计算 6.6.蒸发池：蒸发池：气候干旱、排水困难地段，可利用沿线的集中取土坑气候干旱、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排除地表水。或专门设置蒸发池排除地表水。 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计东江深圳渡水槽墨西哥格雷塔罗市的古渡槽引大入秦先明峡倒虹吸二、地下排水设备二、地下排水设备( (暗沟、渗沟、渗井等暗沟、渗沟、渗井等) ) 1.1.暗沟暗沟( (亦称盲沟亦称盲沟) )

19、1)1)作用：设在地面以下引导水流的沟渠，无渗水和汇水作用，地作用：设在地面以下引导水流的沟渠，无渗水和汇水作用，地下排水沟。下排水沟。 2)2)使用条件：使用条件：a.a.路基范围内的个别泉眼，泉水外涌；路基范围内的个别泉眼，泉水外涌；b.b.市区污水市区污水管、雨水管；管、雨水管；c.c.公路中央分隔带弯道超高处。公路中央分隔带弯道超高处。 3)3)构造：进水口（泉井）、暗沟沟身和盖板。圆形和矩形。构造：进水口（泉井）、暗沟沟身和盖板。圆形和矩形。 4)4)纵坡和出水口：纵坡不小于纵坡和出水口：纵坡不小于1%1%。出口处沟底应高出边沟最高水。出口处沟底应高出边沟最高水位位20cm20cm以

20、上，不容许出现倒灌现象。以上，不容许出现倒灌现象。 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计 5)5)注意事项：注意事项： (1)(1)应防止泥土或砂粒落入沟槽或泉眼，以免堵应防止泥土或砂粒落入沟槽或泉眼，以免堵塞（暗沟顶可铺筑碎（砾）石一层，上填砂砾）塞（暗沟顶可铺筑碎（砾）石一层，上填砂砾）(2)(2)暗沟流量一暗沟流量一般不予计算。般不予计算。7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计2.2.渗沟：渗沟：采用渗透方式将流向路基的地下水汇集于沟内并排到路基范围采用渗透方式将流向路基的地下水汇集于沟内并排到路基范围以外指定点的排水设施，使路基上保持干燥，

21、不致因地下水成害。以外指定点的排水设施，使路基上保持干燥，不致因地下水成害。 1)1)作用：是降低地下水位或拦截地下水，其水力特性是紊流。作用：是降低地下水位或拦截地下水，其水力特性是紊流。 2)2)分类：盲式、管式、洞式分类：盲式、管式、洞式 3)3)构造：构造： 渗水层、封闭层、反滤层、排水层渗水层、封闭层、反滤层、排水层 4)4)尺寸：水力计算确定。埋深需考虑地下水位和不透水层的位置。尺寸：水力计算确定。埋深需考虑地下水位和不透水层的位置。 5)5)使用条件：使用条件： 盲沟式：盲沟式：一般用于流量不大、渗沟不长的地段。设计时应考虑淤塞一般用于流量不大、渗沟不长的地段。设计时应考虑淤塞失

22、效问题，排水层阻力大，其纵坡不应小于失效问题，排水层阻力大，其纵坡不应小于1%1%，一般可采用，一般可采用5%5%。 管式渗沟：管式渗沟：设于地下引水较长的地段。但渗沟过长时，应加设横向设于地下引水较长的地段。但渗沟过长时，应加设横向泄水管，将纵向渗沟内的水流，迅速的分段排除。泄水管，将纵向渗沟内的水流，迅速的分段排除。 洞式渗沟：洞式渗沟：当地下水流量较大，或缺乏水管时，采用石砌涵洞，洞当地下水流量较大，或缺乏水管时，采用石砌涵洞，洞口大小依设计流量而定。口大小依设计流量而定。 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计6)6)平面布置：渗沟尽平面布置：渗沟尽可能与地下水流方可能与地下水流方向

23、相互垂直，使能向相互垂直，使能拦截更多的地下水。拦截更多的地下水。7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计3.3.渗井：是竖直方向的地下排水设备渗井：是竖直方向的地下排水设备 1)1)作用：是汇集离地面不深处含水层中的地下水，通过竖井，渗作用：是汇集离地面不深处含水层中的地下水，通过竖井，渗入下层，疏干路基土。入下层，疏干路基土。 2)2)使用条件：使用条件： (1)(1)路基下层是否存在透水层，能否排走汇集的地下水。路基下层是否存在透水层，能否排走汇集的地下水。 (2)(2)影响路基上部含水层较薄，排水量不大，并且平式渗沟难以布影响路基上部含水层较薄，排水量不大，并且平式渗沟难以布置时采用。

24、置时采用。 3)3)构造：由上部集水构造和下部排水构造两部分组成构造：由上部集水构造和下部排水构造两部分组成7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计集水部分构造与渗沟相同，于集水部分构造与渗沟相同，于井的四周设反滤层，顶上为井的四周设反滤层，顶上为覆盖层（封闭层）。覆盖层（封闭层）。 下部排水构造，采用粗粒材料下部排水构造，采用粗粒材料做充填物做充填物 渗井断面采用圆柱形或方柱形。渗井断面采用圆柱形或方柱形。 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计一、路面排水的分类一、路面排水的分类 1)1) 路界地表排水：路界地表排水： (1)(1)路面表面排水：横坡漫流、拦水带路面表面排水：横坡漫流、拦

25、水带+ +急流槽、急流槽、u u形沟形沟+ +急流槽急流槽 (2)(2)中央分隔带排水：中央分隔带渗水、超高路段排水中央分隔带排水：中央分隔带渗水、超高路段排水 (3)(3)坡面排水：边沟、截水沟等坡面排水：边沟、截水沟等 2)2)路面内部排水：路面内部排水： (1)(1)路面边缘排水路面边缘排水 (2)(2)透水基透水基 ( (垫垫) )层排水层排水 (3)(3)多孔隙面层排水多孔隙面层排水 3)3)地下排水（降低路基地下水位）地下排水（降低路基地下水位） 暗沟（盲沟）暗沟（盲沟） 渗沟渗沟 渗井渗井7-3 7-3 路面排水设计路面排水设计7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计二、路面表面

26、排水二、路面表面排水 1.1.任务：迅速排除降水，避免积水。任务：迅速排除降水，避免积水。 2.2.原则：原则： v 1)1)降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排流，避免降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排流，避免行车道路路面范围内出现积水。行车道路路面范围内出现积水。 2)2)在汇水量不大，路堤较低且边坡不会被冲刷的情况下，应采用在汇水量不大，路堤较低且边坡不会被冲刷的情况下，应采用路堤边坡上横向漫流方式排除路表面水路堤边坡上横向漫流方式排除路表面水 3)3)在路堤较高，边坡坡面在未做防护而易遭受路面表面水流冲刷在路堤较高，边坡坡面在未做防护而易遭受路面表面水流冲刷或坡面

27、虽已采取防护措施但仍有可能受到冲刷时，应沿路肩设置拦或坡面虽已采取防护措施但仍有可能受到冲刷时，应沿路肩设置拦水带或水带或U U型沟，汇集路面表面水，然后通过泄水口和急流槽排离路型沟，汇集路面表面水，然后通过泄水口和急流槽排离路堤。堤。 v4)4)设置拦水带汇集路面表面水时，拦水带过水断面内的水面，在高设置拦水带汇集路面表面水时，拦水带过水断面内的水面，在高速公路及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘，在二级及二级以下速公路及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘，在二级及二级以下公路上不得漫过右侧车道中心线。公路上不得漫过右侧车道中心线。7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计3.3.拦水带构造（沥青

28、混凝土和水泥混凝土），高度和泄水口的泄拦水带构造（沥青混凝土和水泥混凝土），高度和泄水口的泄水量需验算水量需验算 4.U4.U形沟的构造：尺寸和泄水口间的距离需验算形沟的构造：尺寸和泄水口间的距离需验算 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计三、中央分隔带排水三、中央分隔带排水 1.1.任务：排除中央分隔带范围内的表面渗水和拦截上侧半幅路任务：排除中央分隔带范围内的表面渗水和拦截上侧半幅路面漫流过来的表面水。面漫流过来的表面水。 2.2.中央分隔带的形式：中央分隔带的形式： 1)1)按缘石形式分：凸形、凹形按缘石形式分：凸形、凹形 2)2)按表面形式分：有铺面封闭型、按表面形式分：有铺面封闭

29、型、 无铺面封闭型无铺面封闭型 3)3)根据需要，宽度也不同根据需要，宽度也不同 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计3.3.一般路段中央分隔带一般路段中央分隔带 1)1)有铺面封闭型：有铺面封闭型： 2)2)无铺面封闭型：无铺面封闭型： 4.4.超高路段中央分隔带超高路段中央分隔带 除应具有一般路段中央分隔带的功能和构造外，应有拦截上侧路除应具有一般路段中央分隔带的功能和构造外，应有拦截上侧路幅的表面水的功能。幅的表面水的功能。 1)1)凸形中央分隔带凸形中央分隔带 2)2)凹形中央分隔带凹形中央分隔带 5.5.通过计算确定排水设施的尺寸通过计算确定排水设施的尺寸 7 7 路基路面排水设

30、计路基路面排水设计7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计四、路面内部排水四、路面内部排水 1.1.重要性：重要性： 路面渗水主要途径有以下几种：路面渗水主要途径有以下几种： 1)1)路面接缝，包括施工接缝、窨井等设施接缝及新旧路面的路面接缝，包括施工接缝、窨井等设施接缝及新旧路面的接缝；接缝； 2)2)路面材料使用过程中出现的松散；路面材料使用过程中出现的松散； 3)3)原先面层混合料较大的孔隙等：原先面层混合料较大的孔隙等： 4)4)使用过程中出现的各种裂缝，尤其以周围施工产生的张拉使用过程中出现的各种裂缝，尤其以周围施工产生的张拉裂缝最为严重。裂缝

31、最为严重。 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计2 2、路面结构内部水的危害、路面结构内部水的危害： v （1 1）浸湿各结构层材料和路基土，易造成无粘结粒状材料和）浸湿各结构层材料和路基土，易造成无粘结粒状材料和地基土的强度降低；地基土的强度降低；v （2 2）使水泥混凝土路面产生唧泥，随之出现错台、开裂和整）使水泥混凝土路面产生唧泥，随之出现错台、开裂和整个路肩破坏；个路肩破坏；v （3 3）进入空隙的自由水在行车荷载的作用下，会形成高孔隙）进入空隙的自由水在行车荷载的作用下，会形成高孔隙水压力和高流速的水流，引起路面基层的细颗粒产生唧泥，结水压力和高流速的水流，引起路面基层的细颗粒产

32、生唧泥，结果失去支承；果失去支承；v （4 4）在冰冻深度大于路面厚度的地方，高地下水位会造成冻）在冰冻深度大于路面厚度的地方，高地下水位会造成冻胀，并在冻融期间降低承载能力；胀，并在冻融期间降低承载能力；v （5 5）水使冻胀土产生不均匀冻胀；）水使冻胀土产生不均匀冻胀；v （6 6）与水经常接触将使沥青混合料剥落，影响沥青混凝土耐）与水经常接触将使沥青混合料剥落，影响沥青混凝土耐久性和产生龟裂。久性和产生龟裂。 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计3.3.分类：边缘排水系统、排水基层排水系统、面层排水结构分类：边缘排水系统、排水基层排水系统、面层排水结构 4.4.路面结构表面渗水量：路

33、面结构表面渗水量： 水泥混凝土路面水泥混凝土路面 沥青路面沥青路面 5.5.渗流时间：渗流的速度随路基土的渗透性和地下水位的高度而渗流时间：渗流的速度随路基土的渗透性和地下水位的高度而异，根据达西定律计算异，根据达西定律计算7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计五、边缘排水系统五、边缘排水系统 1)1)定义：由沿路面边缘设置的透水性填料集水沟，纵向排水沟，定义：由沿路面边缘设置的透水性填料集水沟，纵向排水沟，横向出水管和过滤织物组成的排水系统。横向出水管和过滤织物组成的排水系统。 2)2)构造：集水沟、横向出水管、过滤织物、纵向排水沟构造：集水沟、横向出水管、过滤织物、纵向排水沟 3)3)使

34、用条件：使用条件： 适用于改建路面、基层透水性小的路面结构面、水泥混凝土路适用于改建路面、基层透水性小的路面结构面、水泥混凝土路面面 4)4)尺寸：管的直径一般为尺寸：管的直径一般为7-15cm7-15cm，按水力计算确定。，按水力计算确定。7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计六、排水基层的排水系统六、排水基层的排水系统 1)1)定义：直接在面层下设置透水性排水基层。在边缘设置纵向集定义：直接在面层下设置透水性排水基层。在边缘设置纵向集水沟和排水管以及横向出水管所组成的排水系统。水沟和排水管以及横向出水管所组成的排水系统。 2)2)适用条件：新建路

35、面中采用。适用条件：新建路面中采用。 3)3)构造：水泥砼的路面、沥青路面构造：水泥砼的路面、沥青路面 4)4)尺寸：管的直径一般为尺寸：管的直径一般为7-15cm7-15cm，按水力计算确定，按水力计算确定7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计123概述路基排水设备的构造与布置路面排水设计小小 结结HPU作业作业1、简述路面路基排水的目的和设计的一般原则？2、路基地面、地下排水有那些设备，各起什么作用？一、设计流量一、设计流量 设计流量使用期限内可能发生的一定频率的洪水流量。与汇水面设计流量使用期限内可能发生的一定频率的洪水流量。与汇水面积和一定频率

36、下的径流厚度，以及汇水区域内的地形、地貌及地积和一定频率下的径流厚度，以及汇水区域内的地形、地貌及地表植被等因素有关。表植被等因素有关。 计算方法：计算方法： 1)1)经验法经验法 A.A.汇水面积为主要因素（汇水面积为主要因素（F10km2F10km2）：）： B.B.降雨量和汇水面积为主要因素：降雨量和汇水面积为主要因素：7-4 7-4 明渠的水文水力计算明渠的水文水力计算7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计2)推理方法推理方法 降雨强度降雨强度q计算方法计算方法 1）当地气象站有）当地气象站有10年以上自记雨量资料时年以上自记雨量资料时 汇流历时汇流历时t计算计算 （1）坡面汇流历时

37、）坡面汇流历时 （2）沟管内汇流历时）沟管内汇流历时 2）当地缺乏自记雨量计资料时，利用标准降雨强度等值线图和有）当地缺乏自记雨量计资料时，利用标准降雨强度等值线图和有关转换系数，计算降雨强度关转换系数，计算降雨强度7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计二、水力计算二、水力计算 明渠流明渠流具有自由水面的渠道（无压流）。具有自由水面的渠道（无压流）。 明渠均匀流的边界条件和水流条件：明渠均匀流的边界条件和水流条件： 1.渠身是粗糙系数沿程不变的长直棱柱形渠道；渠身是粗糙系数沿程不变的长直棱柱形渠道； 2.渠底坡度是正坡，不是平坡或逆坡；渠底坡度是正坡，不是平坡或逆坡； 3.水流为恒定流，且沿

38、程流量不变。水流为恒定流，且沿程流量不变。 1)明渠均匀流的基本公式：明渠均匀流的基本公式： 2)流速系数流速系数C7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计3)容许的最小与最大流速容许的最小与最大流速 最小流速不产生淤积的流速最小流速不产生淤积的流速 最大流速不产生冲刷的流速。最大流速不产生冲刷的流速。 4)常用沟渠横断面的水力要素常用沟渠横断面的水力要素 断面要素：沟底宽度断面要素：沟底宽度b、水深、水深h及平均边坡坡率及平均边坡坡率m（不对称时为（不对称时为m1和和m2） 湿周湿周指水流与沟底及两侧在横断面上的接触长度指水流与沟底及两侧在横断面上的接触长度 水力半径水力半径R为水流横断面面

39、积为水流横断面面积与湿周之比。与湿周之比。 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计(1)水流横断面面积水流横断面面积 (2)湿周湿周 (3)水力半径水力半径 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计5)最佳水力横断面的水力要素最佳水力横断面的水力要素 最佳水力横断面最佳水力横断面 指在既定设计流量的条件下，与容许流量相指在既定设计流量的条件下，与容许流量相对应的水流最小横断面面积。即：在固定条件下（即对应的水流最小横断面面积。即：在固定条件下（即Qs、V、C与与m等参数不变），如使设计沟渠横断面具有最小的湿周。等参数不变），如使设计沟渠横断面具有最小的湿周。 (1)水流深度水流深度h与水流横

40、断面面积与水流横断面面积的关系的关系7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计三、跌水三、跌水 内容：进水口、消力池和出水口内容：进水口、消力池和出水口,关键是确定消力池的长度和深度关键是确定消力池的长度和深度 1.进水口进水口 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计2.消力池消力池 1)按自由射流公式计算射流长度按自由射流公式计算射流长度 2）水跃长度计算）水跃长度计算7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计3）消力池的深度）消力池的深度 3.出水口出水口 出水口部分的侧墙，一般以扩散角出水口部分的侧墙，一般以扩散角30左右形成渐变段。左右形成渐变段。 多级跌水计算多级跌水计算 7 7 路基

41、路面排水设计路基路面排水设计五、急流槽五、急流槽 急流槽急流槽纵坡超过水流的临界坡度纵坡超过水流的临界坡度 1.临界纵坡临界纵坡槽中水流的正常水深等于临界水深时的底坡槽中水流的正常水深等于临界水深时的底坡7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计2.急流槽长度急流槽长度 3.水面曲线长度水面曲线长度 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计六、倒虹吸的水力计算六、倒虹吸的水力计算 按能量守恒法则计算按能量守恒法则计算7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计基本假定：基本假定： 1)1)均质含水层中的潜水均质含水层中的潜水 2)2)平坡（平坡（i=0i=0）渗流）渗流 计算理论：采用层流渗透定律（

42、达西计算理论：采用层流渗透定律（达西定律）定律） 一、地下水流量及降落曲线方程一、地下水流量及降落曲线方程 1.1.渗流流量与流速的基本关系渗流流量与流速的基本关系 达西（达西（DarcyDarcy）定律：）定律： 7-5 7-5 暗沟的水文水力计算暗沟的水文水力计算7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计2.2.完整式渗沟（渗沟沟底挖至完整式渗沟（渗沟沟底挖至或挖入隔水层，则沟底无水或挖入隔水层，则沟底无水渗入）渗入） 当当x x0 0时时 y yh0 h0 ； c ch0 2 h0 2 ； y yH H时时 x xl l； 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计3.3.不完整式渗沟不完整

43、式渗沟 1)1)含水层（厚度）无限含水层（厚度）无限 渗沟的等压面为圆柱面，其单侧的渗沟断面之张角渗沟的等压面为圆柱面，其单侧的渗沟断面之张角 曲线上任意点的渗水面积：曲线上任意点的渗水面积：7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计2)2)含水层（厚度）有限含水层（厚度）有限 渗沟的等压面为圆柱面，其单侧的渗沟断面之张角渗沟的等压面为圆柱面，其单侧的渗沟断面之张角 曲线上任意点的渗水面积：曲线上任意点的渗水面积：7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计二、渗沟的水力计算二、渗沟的水力计算 1.1.盲沟（水流是处于紊流）盲沟（水流是处于紊流） 基本公式基本公式 i i为沟底纵坡为沟底纵坡 KmK

44、m为紊流状态时的渗流系数；与填料粒径和孔隙率有关为紊流状态时的渗流系数；与填料粒径和孔隙率有关 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计注意单位：孔隙率注意单位：孔隙率以比值（小数）代入时，以比值（小数）代入时，KmKm值以值以cm/scm/s计；计； 孔隙率孔隙率以百分数代入时，以百分数代入时，KmKm值以值以m/sm/s计。计。 2.2.洞式渗沟与明渠相似洞式渗沟与明渠相似 注意：满流时湿周为矩形周长注意：满流时湿周为矩形周长 3.3.管式渗沟与明渠相似管式渗沟与明渠相似 注意：湿周的计算注意：湿周的计算 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计四、几个主要参数四、几个主要参数 1.1.渗

45、沟埋置深度渗沟埋置深度 根据位置和要求确定。根据位置和要求确定。 降低地下水位及有关的毛细水时降低地下水位及有关的毛细水时 p p0.25 0.25 ，d dmI0mI0，h0h00.30.4m0.30.4m，z z路中土的冻结深度（路中土的冻结深度（m m）。）。 2.2.渗沟水力降落曲线与沟壁接触处至不渗水层底的最小高度渗沟水力降落曲线与沟壁接触处至不渗水层底的最小高度 保证完整式渗沟的纵向排水作用保证完整式渗沟的纵向排水作用 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计3.3.渗透系数渗透系数 渗透系数与土的颗粒组成、粒径及形状，以及土的结构与温度等渗透系数与土的颗粒组成、粒径及形状，以及土的结构与温度等因素有关。根据试验确定。因素有关。根据试验确定。 4.4.平均水力坡降和影响半径平均水力坡降和影响半径 通过钻孔试验确定。通过钻孔试验确定。 影响半径与渗透系数有关：近似为影响半径与渗透系数有关：近似为 7 7 路基路面排水设计路基路面排水设计