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1、第七章 路基路面排水设计第一节第一节 概述概述第二节第二节 路基排水设备的构造与布置路基排水设备的构造与布置第三节第三节 路面排水设计路面排水设计第一节 概述一、排水的目的与意一、排水的目的与意义影响路基路面的水的影响路基路面的水的类型型地面水地面水 包括大气降水以及河、海、湖、水渠、水包括大气降水以及河、海、湖、水渠、水库水等水等地下水地下水 包括土包括土层滞留水、潜水及滞留水、潜水及层间水等水等对路基的影响路基的影响1)1)地面水地面水对路基路基产生冲刷和浸透；生冲刷和浸透；2)2)地下水使路基湿地下水使路基湿软、膨、膨胀、冻胀、翻、翻浆、边坡滑坍、山坡滑坡等。坡滑坍、山坡滑坡等。不同水不
2、同水对路基路面的影响：路基路面的影响：对路面的影响路面的影响1)1)降低路面降低路面资料料强度；度；2)2)沥青从石料外表剥落；青从石料外表剥落；3)3)唧浆、冲刷；、冲刷；4)4)使路面因支撑缺乏而出使路面因支撑缺乏而出现疲疲劳损坏。坏。排水的目的排水的目的把降落在路界范把降落在路界范围内的外表水有效的聚集并迅内的外表水有效的聚集并迅速排除出路界；速排除出路界；把路界外可以流向路基的地表水把路界外可以流向路基的地表水拦截在路界范截在路界范围以外以减小以外以减小对路基路面的危害；路基路面的危害；隔断、疏干和降低影响路基隔断、疏干和降低影响路基稳定性的地下水，定性的地下水，并将其引并将其引导到路
3、基范到路基范围以外。以外。路界地表排水的内容路界地表排水的内容路面外表排水路面外表排水中央分隔中央分隔带排水排水坡面排水坡面排水排水式排水式沥青路面青路面路面内部排水系路面内部排水系统的的设计通常需通常需满足足三方面的要求：三方面的要求：各各项设备应具有足具有足够的泄水才干，排除渗入路面的泄水才干，排除渗入路面构造内的自在水；构造内的自在水；自在水在路面构造内的渗流自在水在路面构造内的渗流时间不能太不能太长，渗流，渗流途径不能太途径不能太长；排水排水设备要有要有较好的耐久性。好的耐久性。第二节 路基排水设备的构造与布置地面排水地面排水设备边沟沟截水沟截水沟排水沟排水沟跌水跌水急流槽急流槽倒虹吸
4、、渡水槽等倒虹吸、渡水槽等路基地表排水路基地表排水设备的径流量的径流量计算算对高速公路一高速公路一级公路公路应采用采用15年，其它等年，其它等级公公路路应采用采用10年的重年的重现期内恣意期内恣意30分分钟的最大降雨的最大降雨强度分度分钟。各各类地表水沟沟地表水沟沟顶应高出高出设计水位水位0.2m以上。以上。1. 边沟边沟边沟的横断面方式表示图：边沟的横断面方式表示图：a)a)、b)b)梯形；梯形；c)c)、d)d)流线形；流线形；e)e)三角形；三角形；f)f)矩形矩形边沟沟设置的相关要求置的相关要求设置在挖方路基的路肩外置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外或低路堤的坡脚外侧，多与路中，多
5、与路中线平行，用以聚集和排除路基范平行，用以聚集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。内和流向路基的少量地面水。边沟断面方式及尺寸沟断面方式及尺寸应根据地形地根据地形地质条件、条件、边坡高度及坡高度及汇水面水面积等确定。等确定。边沟不宜沟不宜过长。边沟的沟的纵坡出水口附近除外普通与道路坡出水口附近除外普通与道路纵坡一致，并不宜小于坡一致，并不宜小于0.3%。困。困难情况下，可减小情况下，可减小至至0.1%。n 从平安和视觉效果角度，普通以为，矩形边从平安和视觉效果角度，普通以为，矩形边沟加盖板型式对于汇水面积较大的挖方路基边沟沟加盖板型式对于汇水面积较大的挖方路基边沟与狭长的路基及高陡边坡配
6、合、与之相接的与狭长的路基及高陡边坡配合、与之相接的填方路基排水沟、沿街路段、设置有内挡构造的填方路基排水沟、沿街路段、设置有内挡构造的挖方路基内侧等段的顺应性较好，可具有路基视挖方路基内侧等段的顺应性较好，可具有路基视觉增宽、防止车轮卡陷和边坡碎落堵塞等功能。觉增宽、防止车轮卡陷和边坡碎落堵塞等功能。n从平安和景观角度，浅从平安和景观角度，浅碟式排水沟边沟或碟式排水沟边沟或放缓边坡漫流排水型式放缓边坡漫流排水型式对于地形平坦、纵坡平对于地形平坦、纵坡平缓的低填、浅挖路段顺缓的低填、浅挖路段顺应性较好。排水沟边应性较好。排水沟边沟可与原地面舒缓自沟可与原地面舒缓自然衔接，抑制沿路基边然衔接，抑
7、制沿路基边缘设置规那么深排水沟缘设置规那么深排水沟所带来的行车不平安隐所带来的行车不平安隐患，同时构成流畅优美患，同时构成流畅优美的视觉效果。的视觉效果。n 浆砌梯形边沟顺应于防止水流冲刷要求高的浆砌梯形边沟顺应于防止水流冲刷要求高的路段，但生硬不美观，与环境顺应性差，因此最路段，但生硬不美观，与环境顺应性差，因此最好设于高路堤或其他视野以外的路段。好设于高路堤或其他视野以外的路段。2. 截水沟截水沟挖方段截水沟挖方段截水沟:1-:1-截水沟；截水沟；2-2-土台；土台；3-3-边沟边沟1. 截水沟的功能截水沟的功能 用以用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减截并排除路基上方流向路基的地
8、面径流，减轻边沟沟的水流的水流负担，保担，保证挖方挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。坡和填方坡脚不受流水冲刷。 2. 截水沟的布置截水沟的布置(1) 横向位置横向位置截水沟普通布置在路截水沟普通布置在路堑边坡或陡坡路堤上坡或陡坡路堤上侧，垂直于山坡水流，垂直于山坡水流方向或根本与等高方向或根本与等高线平行。平行。视降雨量，可以不降雨量，可以不设或或设计多道。多道。填方截水沟截水沟填方截水沟截水沟挖方截水沟挖方截水沟5m2截水沟的截水沟的纵坡与坡与长度度 截水沟的截水沟的纵坡不宜小于坡不宜小于0.3，长度的思索以度的思索以汇水既不呵斥水既不呵斥过大的冲刷，又不淤大的冲刷，又不淤积为原那么。原那么。
9、3. 截水沟的横断面截水沟的横断面 普通普通为梯形，沟的梯形，沟的边坡坡度，因岩土条件而定，普通采用坡坡度，因岩土条件而定，普通采用1 1：1.01.01 1：1.51.5。沟底。沟底宽度度b b不小于不小于0.5m0.5m，沟深，沟深h h按按设计流量而流量而定，亦不定，亦不应小于小于0.5m0.5m。土质土质石质石质三排水沟三排水沟 将路基范将路基范围内各种水源的水流如内各种水源的水流如边沟、截水沟、取土坑、沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近坡和路基附近积水，引排至水，引排至桥涵或路基范涵或路基范围以外的指定以外的指定地点。地点。 1. 排水沟的功能排水沟的功能排水沟与水道排水沟与水道衔接
10、表示接表示图1排水沟；排水沟；2其它渠道；其它渠道；3路基中心路基中心线；4桥涵涵3. 排水沟的防排水沟的防护 包括排水沟在内的土包括排水沟在内的土质沟渠在有可以遭到冲刷和渗漏沟渠在有可以遭到冲刷和渗漏时必需必需进展防展防护和防渗和防渗处置置纵坡（%）11335577加固类型不加固1.土质好，不加固2.土质不好，简易加固简易加固或干砌式加固干砌式或浆砌式加固浆砌式加固或改用跌水加固加固类型与沟底型与沟底纵坡关系坡关系 2. 排水沟的横断面排水沟的横断面 排水沟的横断面，普通采用梯形，尺寸大小排水沟的横断面，普通采用梯形，尺寸大小应经过水力水水力水文文计算算选定。定。 四跌水与急流槽四跌水与急流
11、槽1.1.跌水的功能跌水的功能 在陡坡或深沟地段在陡坡或深沟地段设置的沟底置的沟底为阶梯，水流呈瀑布式跌梯，水流呈瀑布式跌落的沟槽称作跌水，跌水的作用是在落的沟槽称作跌水，跌水的作用是在较短的短的间隔内，降低隔内，降低水流流速，消减水流能量，水流流速，消减水流能量，进而防止冲刷用于坡度大于而防止冲刷用于坡度大于1010，水，水头高差大于高差大于1.0m1.0m的陡坡地段的陡坡地段2. 跌水的布置和运用跌水的布置和运用边沟与涵洞单级跌水衔接图边沟与涵洞单级跌水衔接图1-1-边沟；边沟；2-2-路基；路基；3-3-跌水井；跌水井；4-4-涵洞涵洞多多级跌水跌水纵剖面剖面图11沟沟顶线；22沟底沟底
12、线跌水的根本构造：分为进水口、消力池和出水口三个跌水的根本构造：分为进水口、消力池和出水口三个组成部分。组成部分。 跌水构造表示图跌水构造表示图1-护墙，护墙，2消力坎消力坎3. 急流槽急流槽 在陡坡或深沟地段在陡坡或深沟地段设置的坡度置的坡度较陡、水流不分开槽底陡、水流不分开槽底的沟槽称作急流槽。急流槽的作用是在的沟槽称作急流槽。急流槽的作用是在较短的短的间隔内以沟隔内以沟渠的方式引排水流、降低水渠的方式引排水流、降低水头，进而防止冲刷可用于比而防止冲刷可用于比跌水更陡的坡度跌水更陡的坡度, ,可达可达6060急流槽急流槽五倒虹吸与渡水槽五倒虹吸与渡水槽1.1.倒虹吸与渡水槽的功能倒虹吸与渡
13、水槽的功能 当水流需求横跨路基，同当水流需求横跨路基，同时遭到遭到设计标高的限制，可以采高的限制，可以采用管道或沟槽，从路基底部或上部架空跨越，前者称倒虹吸，用管道或沟槽，从路基底部或上部架空跨越，前者称倒虹吸，后者后者为渡水槽，分渡水槽，分别相当于涵洞和渡水相当于涵洞和渡水桥，两者属于路基地，两者属于路基地面排水的特殊构造物，并且多半是配合面排水的特殊构造物，并且多半是配合农田水利所需而采用。田水利所需而采用。 2.倒虹吸与渡水槽的布置倒虹吸与渡水槽的布置 倒虹吸的倒虹吸的设置往往是因路基横跨原有沟渠，且沟渠水位置往往是因路基横跨原有沟渠，且沟渠水位高于路基高于路基设计标高，不能按正常条件下
14、高，不能按正常条件下设置涵洞，此置涵洞，此时采采用倒虹吸是可行的方案之一。用倒虹吸是可行的方案之一。 原水道与路基原水道与路基设计标高相差高相差较大，假大，假设路基两路基两侧地形有地形有利，或当地确有必要，可利，或当地确有必要，可设简易易桥梁，架梁，架设水槽或管道，水槽或管道，从路基上部跨越，以沟通路基两从路基上部跨越，以沟通路基两侧的水流。的水流。倒虹吸：倒虹吸： 借助上下游沟渠水位差，利用势能迫使水借助上下游沟渠水位差，利用势能迫使水流降落，经路基下部管道流向路基另一侧，再流降落，经路基下部管道流向路基另一侧，再复升流入下游水渠。复升流入下游水渠。 渡水槽：渡水槽： 原水道与路基设计标高相
15、差较大，假设路基两原水道与路基设计标高相差较大，假设路基两侧地形有利，或当地确有必要，可设简易桥梁，架侧地形有利，或当地确有必要，可设简易桥梁，架设水槽或管道，从路基上部跨越，以勾通路基两侧设水槽或管道，从路基上部跨越，以勾通路基两侧的水流。的水流。 东江深圳渡水槽墨西哥格雷塔罗市的古渡槽南水北调北京永定河倒虹吸工程引大入秦先明峡倒虹吸六蒸六蒸发池池 蒸蒸发池是在气候枯燥地域的排水困池是在气候枯燥地域的排水困难地段，于公地段，于公路两路两侧每隔一定的每隔一定的间隔，隔，为聚集聚集边沟流水，任其蒸沟流水，任其蒸发所所设置的置的积水池。水池。二、地下排水二、地下排水设备暗沟管暗沟管渗沟井渗沟井盲沟
16、盲沟检查井井特点：排水量不大，主要以渗流方式聚集水流，特点：排水量不大，主要以渗流方式聚集水流，并就近排出路基范并就近排出路基范围以外。以外。1. 暗沟管暗沟管 暗沟是暗沟是设置在地面以下引置在地面以下引导水流的沟渠，无渗水水流的沟渠，无渗水和和汇水作用。用于将泉水和地下集中水流排除出路水作用。用于将泉水和地下集中水流排除出路基范基范围以外。以外。 当路基范围内遇有个别泉眼，泉水外涌，道路不当路基范围内遇有个别泉眼，泉水外涌，道路不能绕避时，为将泉水引至能绕避时，为将泉水引至.填方坡脚以外或挖方边沟，填方坡脚以外或挖方边沟，加以排除，可在泉眼与出口之间开挖沟槽，建筑暗加以排除，可在泉眼与出口之
17、间开挖沟槽，建筑暗沟。沟。 暗沟造价普通高于明沟，同时，假设一旦淤塞，暗沟造价普通高于明沟，同时，假设一旦淤塞，疏通费事，甚至需开挖重建。因此，设计时必需与疏通费事，甚至需开挖重建。因此，设计时必需与建筑明沟方案进展经济比较，择优选用。建筑明沟方案进展经济比较，择优选用。2. 渗沟渗沟含含义：采用浸透方式将地下水聚集于沟内，并：采用浸透方式将地下水聚集于沟内，并经过沟底通道将水排至指定地点，此种地下排水沟底通道将水排至指定地点，此种地下排水设备统称称为渗沟。渗沟。作用：降低地下水位或作用：降低地下水位或拦截地下水。截地下水。构造方式：盲沟式渗沟、洞式渗沟和管式渗沟。构造方式：盲沟式渗沟、洞式渗
18、沟和管式渗沟。 沟内分沟内分层填以大小不同的填以大小不同的颗粒粒资料，利用渗水料，利用渗水资料透水性料透水性将地下水聚集于沟内，并沿沟排泄至指定地点。将地下水聚集于沟内，并沿沟排泄至指定地点。 一侧边沟下设盲沟一侧边沟下设盲沟 二侧边沟下设盲沟二侧边沟下设盲沟 1 1盲沟；盲沟；2 2层间水；层间水；3 3毛细水；毛细水； 1 1原地下水位；原地下水位；2 2降降低后地下水位；低后地下水位； 4 4可以滑坡线可以滑坡线 3 3盲盲沟沟盲沟底部中盲沟底部中间填以粒径填以粒径较大大(35cm)的碎石，其的碎石，其空隙空隙较大，水可在空隙中流大，水可在空隙中流动。粗粒碎石两粗粒碎石两侧和上部，按一定
19、比例分和上部，按一定比例分层(层厚厚10cm)填以填以较细粒径的粒料，逐粒径的粒料，逐层粒径比例大致按粒径比例大致按6倍倍递减。减。盲沟盲沟顶部和底面，普通部和底面，普通设有有30cm以上的不透水以上的不透水层，或，或顶部部设有双有双层反反铺草皮。草皮。 塑料盲沟是由改性聚丙烯的乱丝热熔后相互搭接而成塑料盲沟是由改性聚丙烯的乱丝热熔后相互搭接而成的框架构造，外包裹一层土工布。泥水经过外覆土工布的框架构造，外包裹一层土工布。泥水经过外覆土工布过滤成清水进入塑料盲沟内，排放出去。过滤成清水进入塑料盲沟内，排放出去。 当地下存在多层含水层，其中影响路基的上部含水层较当地下存在多层含水层，其中影响路基
20、的上部含水层较薄，排水量不大，且平式渗沟难以布置，采用立式竖向薄，排水量不大，且平式渗沟难以布置，采用立式竖向排水，设置渗井，穿过不透水层，将路基范围内的上层地下排水，设置渗井，穿过不透水层，将路基范围内的上层地下水，引入更深的含水层中去，以降低上层的地下水位或全部水，引入更深的含水层中去，以降低上层的地下水位或全部予以排除。予以排除。 3. 渗井渗井 *集水井集水井+ +横向排水管横向排水管+ +浸浸透透( (沉淀沉淀) )池的排水方案池的排水方案下挖通道浸透排水下挖通道浸透排水下挖通道浸透排水下挖通道浸透排水设计设计表示表示表示表示图图方案一：集水井方案一：集水井+ +横向排水管横向排水管
21、+ +浸透池浸透池 当浸透池底部位于地下水位之上时，当浸透池底部位于地下水位之上时，浸透池起储水和渗水作用。浸透池浸透池起储水和渗水作用。浸透池底部采用过滤资料进展防污处置。底部采用过滤资料进展防污处置。过滤层过滤层方案二：集水井方案二：集水井+ +横向排水管横向排水管+ +沉淀池沉淀池( (封底封底)+)+渗井渗井过滤网过滤网蛭石隔蛭石隔栅网栅网隔水层隔水层第三节 路面排水设计一、路面外表排水一、路面外表排水 尽量采用在路拱和路堤边坡上横向漫坡的方式排尽量采用在路拱和路堤边坡上横向漫坡的方式排除路面外表水。除路面外表水。 将中央分隔将中央分隔带排水划分排水划分为三种三种类型：型： 1 1封封
22、锁型分隔型分隔带向两向两侧排水小于排水小于3m3m2 2超高断面超高断面设集水管，浅沟或泄水口集水管，浅沟或泄水口3 3未封未封锁分隔分隔带采用盲沟加横向排水管排水采用盲沟加横向排水管排水大于大于3m3m二、中央分隔二、中央分隔带排水排水三、路面内部排水三、路面内部排水1. 水对路面构造的影响水对路面构造的影响(1) (1) 浸湿各构造层资料和路基土，易呵斥无粘结粒状资料和浸湿各构造层资料和路基土，易呵斥无粘结粒状资料和地基土的强度降低；地基土的强度降低；(2) (2) 使混凝土路面产生唧泥，随之出现错台、开裂和整个路使混凝土路面产生唧泥，随之出现错台、开裂和整个路肩破坏；肩破坏；(3) (3
23、) 进入空隙的自在水在行车荷载的作用下，会构成高孔隙进入空隙的自在水在行车荷载的作用下，会构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，水压力和高流速的水流，引起路面基层的细颗粒产生唧泥，结果失去支承；结果失去支承；(4) (4) 在冰冻深度大于路面厚度的地方，高地下水位会呵斥冻在冰冻深度大于路面厚度的地方，高地下水位会呵斥冻胀，并在冻融期间降低承载才干；胀，并在冻融期间降低承载才干；(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；(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。
24、久性和产生龟裂。 由沿路面边缘设置由透水性填料集水沟、纵向排水沟、横向出水管和过滤织物组成的边缘排水系统，该系统是将渗入路面构造内的自在水，先沿路面构造层间空隙或某一透水层次横向流入纵向集水沟和排水管，再由横向出水管排引出路基。 该方案主要用于基层透水性小的水泥混凝土路面。 便于将面层-基层-路肩界面处积滞的自在水排离路面构造。四、边缘排水系统四、边缘排水系统边缘排水系排水系统cmcma) a) 新建路面新建路面边缘排水系排水系统；b)b)改建路面改建路面边缘排水系排水系统1-1-面面层；2-2-基基层；3-3-垫层；4-4-路肩面路肩面层；5-5-集水沟；集水沟；6-6-排水管；排水管；7-
25、7-出水管；出水管；8-8-反反滤织物；物；9-9-回填路肩面回填路肩面层 基层排水系统是直接在面层下设置透水性排水基层，在其边缘设置纵向集水沟和排水管以及横向出水管等，组成排水基层排水系统。 采用透水性资料做基层，使渗入路面构造内的水分，先经过竖向渗流进入排水层，然后横向渗流进入纵向集水和排水管，再由横向出水管排引出路基。 五、排水基层的排水系统五、排水基层的排水系统排水基排水基层排水系排水系统1-1-面面层；2-2-排水基排水基层；3-3-不透水不透水垫层；4-4-路肩面路肩面层或或水泥混凝土路肩面水泥混凝土路肩面层；5-5-集水沟；集水沟；6-6-排水管；排水管；7-7-出水出水管；管；8-8-反反滤织物；物；9-9-路基路基排水效果排水效果优于于边缘排水系排水系统，适用于新建路面。，适用于新建路面。排水排水层的透水性的透水性资料可以采用料可以采用经水泥或水泥或沥青青处治的治的开开级配碎石集料。配碎石集料。
