《路基路面排水设计》PPT课件

第七章 路基路面排水设计 第一节 路基路面排水的要求及设计一般原则 一、排水的目的与要求 重要性：路基路面的各种病害和变形 的产生都与地面水和地下水的浸湿和 冲刷有关。 目的 ：将路基范围内的土基湿度降低到一定的 限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路 基及路面具有足够的强度与稳定性。 路基路面排水设备 路基排水 地面排水设备 地下排水设备 路面排水 ;路面表面排水 中央分隔带排水 路面内部排水 边缘排水系统 排水层排水系统 路基排水设计的一般原则 排水设施要因地制宜、合理布局、综合治理、讲究实效、 注意经济，并充分利用地形和自然水系。 （ 2）各种路给排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合， 必要时可使当地增设函馆或加大函馆孔径，以防农业用水影响路 基稳定。 （ 3）设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点 路段做到路基路面综合设计和分期修建。 （ 4）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。 （ 5）路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况， 注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。 （ 6）提高路面结构的防水和排水能力。 第二节 路基排水设施的构造与布置 一、地表排水设备 边沟 、天沟、排水沟、跌水与急流槽、 蒸发法、倒虹吸与渡水槽 边沟 1. 边沟的设置与作用 2.边沟的横断面形式 3.边沟的断面尺寸 4.边沟的纵坡与长度 5.边沟出水口处理 2、 截水沟 （或称为天沟）： 作用：拦截路基上方流向路基的地面水， 减轻边沟水流负担，保护挖方边坡和填方坡脚 位置：设置在路基坡顶 5M以外或山坡路 堤上方。 作用：汇集和排除；路基范围内和流向路基 的少量地面水 3） 排水沟 1.位置：结合地形、路基坡脚外 3 4m 2. 作用：用来把截水沟和边沟内汇集的水 排引到附近 的桥涵、河谷或远离路基的低洼地 3.排水沟的横断面形式： 一般采用梯形，底宽、沟深均不宜小于 0.5m，边坡坡度一般定为 1： 1 1： 1.5。 （四） 跌水与急流槽 1） 1. 概念 2. 作用 3.布置 4.跌水的一般构造与布置 2）急流槽 1.概念 2.作用 3.一般布置和构造 六 倒虹吸与渡水槽 （五）蒸发池 二、地下排水设备 （一）暗沟 1.暗沟的设置与作用 2、暗沟的构造及施工注意事项 (一 )渗沟 1、渗沟的作用和适用范围 2、渗沟的分类及使用条件 分为填石渗沟、管式渗沟和洞式渗沟 3、渗沟的构造 4、渗沟的施工技术要求 （三）渗水井 1、渗水井的作用及使用条件 2、渗水井的构造 上部为集水结构，下部为排水结构 3、施工要求 三、排水综合设计概述 1、综合设计的意义 2、综合设计的基本要求 （ 1）流向路基的地面水和地下水，分 别采取边沟、暗沟、渗沟或渗井汇集及降低 水位，也可在路基外适当位置设置截水沟或 渗水沟拦截，并引致路基范围以外指定地点， 若冲刷较为严重，必要时可设置跌水或急流 槽、倒虹吸、桥涵等。 （ 2）不要轻易改变自然水系 （ 3）合理布置地面沟渠。 （ 4）各种排水结构物均应设置与稳固 的地基上，不得渗流、溢水或滞留，冲刷严 重时应予以加固，防止危害路基和引起水土 流失。 7-3 路面排水设计 一 、 路面表面排水 路面表面排水的主要任务是迅速把降落在路面和路肩 表面的降水排走，以免造成路面积水而影响行车安全。 路面排水应遵循的原则： 1.降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排 走，避免行车道路内出现积水。 2.在路线平缓、汇水量不大、陆地较低且边坡坡面不会 受到冲刷的情况下，应采用在陆地边坡横向漫坡的方式排 除路面表面水。 3.在路堤较高，边坡坡面在未作防护而易受路面表面水 冲刷或者坡面虽已采取防护措施但仍有可能受到冲刷时， 应沿路肩外侧边缘设置拦水带，汇集路面表面水，然后通 过泄水口和急流槽排离路堤。 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，在高速公路及一级公路上不得漫过右侧道外边缘， 在二级及二级以下公路上不得漫过右侧道中心线。 两种排除路面表面水的方式： （ 1） 横向漫坡：汇水量不大，路堤不高，纵坡不同， 坡面耐冲刷能力强，优先选择。 （ 2）拦 水 带：水流量大，有可能冲刷路堤边坡，采用 拦水带汇集，通过泄水口和急流槽集中排放。 沥青混凝土（现浇） 水泥混凝土（现浇） （ 1）在纵坡坡段上的开口式泄水口 （ 2）在凹形竖曲线底部的开口式泄水口，按泄水口处 的水深和泄水的尺寸确定泄水量。 1、如开口处设有低凹区，当开口处的净高不小于 由图确定的满足堰流要求的最小高度时，可利用图确 定开口的泄水量或最大水流。 （ 2）如不设低凹区，可按下式确定其泄水量： （ 3）当开口处水深超过净高的 1.4倍时，按下式确 定其泄水量 二 、 中央分隔带排水 高速、一级路 1、 宽度小于 3m且表面采用铺面封闭的中央分隔 带，在不设超高时，降落在分隔带上的表面水排向 两侧行车道，坡度与路面横坡相同 ; 在有超高路段，在分隔带上侧边缘设缘石或排 水口 ，或设置缝隙式圆型集水管或蝶形混凝土浅沟 和泄水口。 2 、 宽度大于 3m，且表面未采用铺面封闭的中 央分隔带 ,表面水汇集在中央分隔带中央低洼处， 并通过纵坡排流到泄水口或横穿路界的桥涵水 道中。 3 、 表面无铺面且未采用表面排水设施的中央分 隔带，地下水下渗，由分隔带内的地下排水设 施排除。 三 、路面内部排水 1 、 危害： 、下列情况设置： 公路排水设计规范（ JTJ 018 97) 、年降水量为以上的湿润多雨地区，路基土为透水性 差的土。 、路基两侧有滞水，可能渗入路面结构内。 、严重冰冻地区，路基为由粉性土组成的潮湿、过湿路段。 、现有路面改建或改善工程，需排除积滞在路面结构内的水分。 同时规定，路面内部排水系统设计应符合下列要求 : a、各项泄水设施的排水能力应大于渗入路面结构内的水量，并且 下游排水设施的泄水能力应超过上游的。 b、渗入水在路面结构内的最大渗流时间，冰冻地区不超过 1h，其 他地区不超过 2h(重交通 ) 4h（轻交通）。渗入水在路面结构内 的渗流路径长度不超过 45 60m c、各项排水设施不应出现堵塞 降 低 结 构 层 强 度 唧 泥 冻 胀 面 层 剥 落 四 、边缘排水系统： 五、排水基层的排水系统：透水性基层 （ 5）水流应遵循最短通路迅速排出路基范 围以外 （ 6）路基排水综合设计，须先做事先调查， 查明水源和有关现状，测绘现场图纸，进 行必要的水利水文计算，作出总体规划， 提出总体布置方案，逐项进行细部设计计 算，并进行效益分析和经济核算。 蓄水池： 当截水沟或边沟内汇集的水无法排引出路基 时，可在路旁设置蓄水池，用以拦蓄部分水，使 之自然渗透和蒸发。 3、各种底下排水构造物 明沟：设置在路基上方，拦截、引排或降 低埋藏不深的浅层地下水，并可兼起排地面水的 作用。 暗沟 :设在边坡坡体或山坡上，用以疏干及 引排坡体内的地下水。 渗沟 4、各种泄水构造物 穿越路基，将路基上方的水流宣泄到下方， 如桥梁、涵洞、渗水路堤和过水路面等。 5、河道整治工程 改善河道水流状况，防止冲刷路基下方的构 造物，如导流坝、人工渠道等 （二）具体布置步骤 1、把主要流向路基的天然沟和排水沟规划 成横向排水系统（垂直路线方向）。 2、拦截山坡水流，作为纵向排水系统，并汇集入 横向排水系统或拦蓄山坡水流作成纵向蓄水系统。 3、在横向和纵向排水沟渠之间的山坡上，根 据面积大小和地形，确定是否需要设置边沟和各 种排水系统沟渠，以构成排水网络。 4、在路基两侧设置边沟、排水沟等或利用取 土坑排水，以保证路基经常干燥 。 5、选定桥涵的位置，并使这些沟渠同桥涵联 成网 6、考虑是否需要设置地下排水系统 （三）地面排水设备设计 设计内容包括：确定位置、设计横断面和纵断 面 1、位置： 沟渠应设在地质上稳定和地形上较平缓的 地方。 沟渠 ：平面线形力求平顺，转折处尽量用 较大半径。 截水沟：应距路堑边坡坡顶边缘或路堤边坡 坡脚一定距离 2、横断面常用梯形，边沟也有三角形和矩形 （岩石路堑） 沟渠断面尺寸，应能保证排泄设计流量。 （沟渠端面能排泄的流量，按明渠均匀流的 计算公式） （截水沟 ，排水沟）边沟不用计算 3、纵坡 沟渠应没有一定的纵坡，使其中的水流能 顺畅的流出，不至于淤塞。沟渠最小纵坡通 常规定为 0.5%，特殊困难情况下可减小到 0.2% 4、长度 为防止冲刷，沟渠单向排水的长度限制在 300 500m，土质不良纵坡过大处，此长度还 应缩短，沟长超出范围时，应增设出水口，将 水引离。 5、在纵坡无法减小而必然引起冲刷时，应对沟 壁进行加固 加固试（草皮加固） （四）地下排水设备设计 在地下水位及路基稳定性 或严重降低时其强度的情况下 应根据具体情况采用不同方法 来处理地下水。 1、拦截地下水。 上侧坡体上有含水层出露时。 2、疏干坡体内地下水。 3、降低地下水位： 当地势低洼地下水很高时，路基上层受地下水 的影响而过分湿软，可在路基两侧地面下设置纵 向或横向渗沟以降低地下水位（疏干路基上层， 提高其高度） 明沟适用于地下水埋藏较深处（ 1 2m以内） 可用作拦截、疏导，降低地下水位，也可兼排地 下水。断面形式：矩形、梯形。 渗沟应用于地下水埋藏较深处。 渗沟内用大颗粒透水材料（碎石、砾石）填充以保证它有足 够的孔隙排除地下水 通常用两、三种不同的渗水材料在迎水石处做成反滤层，每 层厚度不小于 10 15cm 渗沟顶部用草皮倒置覆盖，铺上密实的黏土，以防止地面水 下渗。 底部可用石料砌成排水孔，地下水流较大时，可采用管壁带 有空的排水管。排水孔或管的底部应埋入不透水层内。 二、路面排水设计 原则：沿路面横向坡度两侧排水 任务：迅速把降落在路面和路肩表面的降水排 除防止路面积水而影响行车安全。 1 、路面排水（路肩排水） 路堑：横向排流的表面水汇集于边沟内