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1、第四章 路基排水设计4.1 路基排水要求及设计一般原则4.2 路基地表排水设施4.3 地下排水设施4.4 排水系统的综合设计重点重点重点重点地面水地面水包括大气降水以及河、海、湖、水渠、水库水等包括大气降水以及河、海、湖、水渠、水库水等地下水地下水包括土层滞留水、潜水包括土层滞留水、潜水及层间水等及层间水等1.1.影响路基路面的水的类型影响路基路面的水的类型4.1 路基排水要求及设计一般原则沥青路面表面水的渗入沥青路面表面水的渗入水泥路面表面水的渗入水泥路面表面水的渗入对路基的影响对路基的影响1）地面水对路基产生冲刷和渗透；）地面水对路基产生冲刷和渗透； 2）地下水使路基湿软、膨胀、冻胀、翻浆
2、、边坡滑坍、）地下水使路基湿软、膨胀、冻胀、翻浆、边坡滑坍、山坡滑坡等。山坡滑坡等。对路面的影响对路面的影响1）降低路面材料强度；）降低路面材料强度； 2）加快路面材料损坏；）加快路面材料损坏； 3）唧浆、冲刷；）唧浆、冲刷； 4）使路面因支撑不足而出现疲劳损坏。）使路面因支撑不足而出现疲劳损坏。2 2、水对路基路面的影响、水对路基路面的影响u3、与水有关的路面损害、与水有关的路面损害可以划分为三类可以划分为三类:F路面结构层变弱路面结构层变弱;F路面材料性能下降路面材料性能下降; (沥青层的剥离沥青层的剥离, 材料腐蚀材料腐蚀, 水泥混凝土路面水泥混凝土路面的的D型开裂型开裂)F层间粘结性能
3、下降。层间粘结性能下降。Pumping AC over CTB水泥稳定粒料层的唧泥水泥稳定粒料层的唧泥Localized settlement局部沉陷局部沉陷60708090100051015Total Deflection (mm)Degree of Saturation, %6.2% fines9.1% fines11.5% finesGravelCrushed Stone沥青路面路基顶面弯沉与路基饱和度之间的关系沥青路面路基顶面弯沉与路基饱和度之间的关系High-severity pothole严重的坑洞严重的坑洞60801000246810121416% Saturation, SRe
4、silient Modulus MR, ksi100% AASHTO - T9995% AASHTO - T9940201030507090沥青混合料的饱水率与模量之间的关系沥青混合料的饱水率与模量之间的关系Pumping水泥混凝土路面的唧泥水泥混凝土路面的唧泥Pumping水泥混凝土路面的唧泥水泥混凝土路面的唧泥Faulting水泥混凝土路面的错台水泥混凝土路面的错台Corner break水泥混凝土路面的板角开裂水泥混凝土路面的板角开裂Rebar corrosion水泥混凝土路面传力杆锈蚀水泥混凝土路面传力杆锈蚀Faulted transverse crack开裂处再次错台开裂处再次错台F
5、rost heave引起路面冻胀引起路面冻胀1）把降落在路界范围内的表面水有效的汇集并迅速）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）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以外以减小对路基路面的危害3）隔断、疏干和降低影响路基稳定性的地下水，并）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将其引导到路基范围以外4.4.排水的目的排水的目的排水设施要因地制宜排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利
6、用有利地形和自然水系；经济，并充分利用有利地形和自然水系； 路基排水沟渠的设置，应路基排水沟渠的设置，应与农田水利相配合与农田水利相配合，必要时可适当地增设涵管或，必要时可适当地增设涵管或加大涵管孔径；加大涵管孔径； 设计前必须进行调查研究，重点路段要进行设计前必须进行调查研究，重点路段要进行排水系统的全面规划排水系统的全面规划，做到路，做到路基路面综合设计和分期修建；基路面综合设计和分期修建； 路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系不破坏天然水系，尽量选，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠；择有利地质条件布设人工沟渠； 路基排水要路基
7、排水要结合当地水文条件和道路等级结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以等具体情况，注意就地取材，以防为主；防为主； 为减少水对路面的破坏作用，应为减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水，亦可建筑具有能承受荷载和雨排水措施，以便迅速排除路面结构内的水，亦可建筑具有能承受荷载和雨水共同作用的路面结构。水共同作用的路面结构。 5 5、路基路面排水的一般原则、路基路面排水的一般原则边沟边沟 截水沟截水沟 排水沟排水沟 跌水、急流槽跌水、急流槽蒸发池蒸发池油水分离池油水分离池排水泵站排水泵站4
8、.2 路基地表排水设施路基地表排水设施边沟的横断面形式示意图：边沟的横断面形式示意图：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1:mbHa)1:n1:1bHb)R=0.3R=0.3R1=5.60.30.5c)R=0.3R=0.30.30.5d)1:nHe)1:n1:0.1bHf)H or b 0.4-0.6m用于汇集和排除降落在路基范围内以及流向路基的少量地表水用于汇集和排除降落在路基范围内以及流向路基的少量地表水边沟的纵坡宜与路线纵坡相一致，并不宜边沟的纵坡宜与路线纵坡相一致，并不宜小于小于0.3，困难情况下可以减至，困难
9、情况下可以减至0.1%单向排水长度每单向排水长度每300500米设出水口米设出水口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 截水沟用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，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。水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。 挖方路段弃土堆与截水沟关系图挖方路段弃土堆与截水沟关系图 填方路段上的截水沟示意图填方路段上的截水沟示意图 截水沟的横断面图例截水沟的横断面图例:a):a)土沟；土沟；b)b)石沟石沟 b、h 不小于0.5m纵坡大于0.3%
10、长200-500m水力计算排水沟与水道衔接示意图排水沟与水道衔接示意图1-1-排水沟；排水沟；2-2-其它渠道；其它渠道；3-3-路基中心线；路基中心线；4-4-桥涵桥涵 排水沟将路基范围内各种水源的水流（如边沟、截水沟、取土坑、边坡将路基范围内各种水源的水流（如边沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近积水），引排至桥涵或路基范围以外的指定地点。和路基附近积水），引排至桥涵或路基范围以外的指定地点。 2.排水沟的布置排水沟的布置（1 1）排水沟的布置可以根据需要并结合当地地形条件而定，距离路基坡）排水沟的布置可以根据需要并结合当地地形条件而定，距离路基坡脚不宜小于脚不宜小于3 34m4m，平面上应
11、力求直捷，需要转弯时亦应尽量圆顺，做成，平面上应力求直捷，需要转弯时亦应尽量圆顺，做成弧形，其半径不宜小于弧形，其半径不宜小于101020m20m，连续长度宜短，一般不超过，连续长度宜短，一般不超过500m500m。 （2 2）排水沟应具有合适的纵坡，以保证水流畅通，不致流速太大而产）排水沟应具有合适的纵坡，以保证水流畅通，不致流速太大而产生冲刷，亦不可流速太小而形成淤积，为此宜通过水文水力计算而择优生冲刷，亦不可流速太小而形成淤积，为此宜通过水文水力计算而择优选定。一般情况下，可取选定。一般情况下，可取0.50.51.0%1.0%，不小于，不小于0.30.3，亦不宜大于，亦不宜大于3 3。
12、（3 3）排水沟水流注入其他沟渠或水道时，应使原水道不产生冲刷或淤）排水沟水流注入其他沟渠或水道时，应使原水道不产生冲刷或淤积。通常应使排水沟与原水道两者成锐角相交，交角不大于积。通常应使排水沟与原水道两者成锐角相交，交角不大于4545 ，有条，有条件可用半径件可用半径R=10bR=10b（b b为沟顶宽）的圆曲线朝下游与其它水道相接。为沟顶宽）的圆曲线朝下游与其它水道相接。沟渠加固沟渠加固加固类型与沟底纵坡关系加固类型与沟底纵坡关系 纵坡（%）7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边沟与涵洞单级跌水连接图边沟与涵洞单
13、级跌水连接图 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 多级跌水纵剖面图（单位：多级跌水纵剖面图（单位：m m） 1-1-沟顶线；沟顶线；2-2-沟底线沟底线 跌水跌水构造示意图跌水构造示意图:1-:1-护墙；护墙；2-2-消力槛消力槛 在陡坡或深沟地段设置的沟底为阶梯，水流呈瀑布式跌落的沟槽称作跌水，在陡坡或深沟地段设置的沟底为阶梯，水流呈瀑布式跌落的沟槽称作跌水，跌水的作用是在较短的距离内，降低水流流速，消减水流能量，进而防止跌水的作用是在较短的距离内，降低水流流速，消减水流能量，进而防止冲刷（用于坡度大于冲刷（用于坡度大于10，水头高差大于，水头高
14、差大于1.0m的陡坡地段）的陡坡地段）急流槽急流槽的作用是在较短的距离内以沟渠的方式引排水流、降低水头，急流槽的作用是在较短的距离内以沟渠的方式引排水流、降低水头，进而防止冲刷（可用于比跌水更陡的坡度进而防止冲刷（可用于比跌水更陡的坡度,可达可达600）急流槽的布置和运用急流槽的布置和运用高路堤边坡地段急流槽高路堤边坡地段急流槽路堑与高路堤连接处急流槽路堑与高路堤连接处急流槽路堑边坡急流槽路堑边坡急流槽急流槽设置通常设置在高路堤急流槽设置通常设置在高路堤边坡、高路堑边坡、路堑与高边坡、高路堑边坡、路堑与高路堤连接处、回头曲线上下边路堤连接处、回头曲线上下边沟等位置，用于排除边沟和截沟等位置，用
15、于排除边沟和截水沟汇集的水流。水沟汇集的水流。 蒸发池蒸发池是在气候干燥地区的排水困难地段，于公路两侧每隔蒸发池是在气候干燥地区的排水困难地段，于公路两侧每隔一定的距离，为汇集边沟流水，任其蒸发所设置的积水池。一定的距离，为汇集边沟流水，任其蒸发所设置的积水池。蒸发池与路基边沟（或排水沟）间应蒸发池与路基边沟（或排水沟）间应设排水沟连接。蒸发池边缘与路基边设排水沟连接。蒸发池边缘与路基边沟距离不应小于沟距离不应小于5m，面积较大的蒸，面积较大的蒸发池不得小于发池不得小于20m。池中水位应低于。池中水位应低于排水沟的沟底。排水沟的沟底。蒸发池的容量应以一个月内路基汇蒸发池的容量应以一个月内路基汇
16、流入池中的雨水能及时完成渗透与流入池中的雨水能及时完成渗透与蒸发作为设计依据。每个蒸发池的蒸发作为设计依据。每个蒸发池的容水量不宜超过容水量不宜超过200300m3，蓄，蓄水深度不应大于水深度不应大于1.52.0m。 油水分离池路基排水沟出口位于水质特别敏感区路基排水沟出口位于水质特别敏感区沉淀法沉淀法格栅格栅 沉砂池沉砂池 排水泵站路基汇水无法自流排除路基汇水无法自流排除时，可设置排水泵站。时，可设置排水泵站。暗沟（管）渗沟（井）渗井检查井特点：排水量不大，主特点：排水量不大，主要以渗流方式汇集水流，要以渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以并就近排出路基范围以外。外。 4.3 地下排水设施
17、地下排水设施 暗沟一侧边沟下设盲沟一侧边沟下设盲沟1-1-盲沟；盲沟；2-2-层间水；层间水；3-3-毛细水；毛细水；4-4-可能滑坡线可能滑坡线 二侧边沟下设盲沟二侧边沟下设盲沟 1-1-原地下水位；原地下水位；2-2-降低后地下水位；降低后地下水位；3-3-盲沟盲沟渗沟的结构形式图 利用渗透方式将地下水汇集于沟内，并通过沟底通道将水排至指定地点。其作用降低地下水或拦截地下水。 盲沟式、洞式、管式 渗沟竖直方向上的地下排水设备，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或全部予以排除。 渗井一般施工不易，造价高，土基含水量较大，导致强度降低，设计时应分析
18、比较。 检查、疏通井深而长的暗沟、渗沟及渗水隧洞，在直线段每隔一定距离及平面转弯、纵坡变坡点等处，宜设置检查、疏通井。检查井内应设检查梯，井口应设井盖，兼起渗井作用的检查井的井壁应设置反滤层。u1）流向路基路面的地面水和地下水，需在路基范围意外的地点）流向路基路面的地面水和地下水，需在路基范围意外的地点排除；排除；u2）对于明显的天然沟槽，一般依沟设涵，不必勉强改沟与合并。）对于明显的天然沟槽，一般依沟设涵，不必勉强改沟与合并。u3）地面沟渠宜大体沿等高线布置，使沟渠垂直于水流方向。）地面沟渠宜大体沿等高线布置，使沟渠垂直于水流方向。u4）各排水沟渠地基应稳固，不得渗漏或滞留，并有适当的纵坡。）各排水沟渠地基应稳固，不得渗漏或滞留，并有适当的纵坡。 路基排水综合设计必须做好事先调查研究工作，进行必要的水力路基排水综合设计必须做好事先调查研究工作，进行必要的水力水文计算，做出总体规划，逐段逐项进行细部设计计算，并进行水文计算，做出总体规划，逐段逐项进行细部设计计算，并进行效益分析与经济核算。效益分析与经济核算。4.4 排水系统的综合设计排水系统的综合设计
