路基路面设计和综合排水设计.doc

目目 录录 1.1. 绪论绪论 1 1.1 总体情况概述1 1.1.1 设计任务 .1 1.1.2 任务要求 .1 1.1.3 设计标准 .1 1.1.4 路线起迄点、地形地貌情况 .1 1.1.5 沿线气候水文特征 .1 1.2 总体设计2 1.2.1 总体设计原则 .2 1.2.2 技术标准与技术指标的的总体适用情况 .2 1.3 道路设计软件说明2 1.3.1 本系统概况 .2 1.3.2 系统的特点 .2 2.2. 路基路面设计路基路面设计 4 2.1 设计简介4 2.1.1 设计说明 .4 2.1.2 新建路面结构设计步骤 .4 2.1.3 路面结构综合设计 .4 3.3. 路堤边坡稳定性验算路堤边坡稳定性验算14 3.1 参数分析 .14 3.2 边坡稳定性验算分析 .14 3.2.1 路基横断面的标准设计 14 3.2.2 将车辆荷载换算成土柱高（当量高度） 15 4.4. 挡土墙设计挡土墙设计27 4.1 绪言.27 4.2 挡土墙的设计及验算 27 4.2.1 基础资料 27 4.2.2 设计资料 27 4.2.3 墙背土压力计算 29 4.2.4 破裂面计算 30 4.2.5 破裂面验算 30 4.2.6 主动土压力计算 30 4.2.7 墙身截面性质计算 31 4.2.8 挡土墙的稳定验算及强度验算 32 4.3 采取措施.35 4.3.1 基础加固措施 35 4.3.2 排水措施 35 4.3.3 沉降缝与伸缩缝的设置 35 4.3.4 墙顶与路面的衔接 35 4.3.5 车辆安全行驶保障措施 35 4.3.6 材料要求 35 4.4 设计参数.36 4.4.1 设计参数的选取 36 4.4.2 安全系数的选取 36 4.4.3 墙面坡的选取 36 4.4.4 墙背坡的选取 36 4.4.5 设计控制重点 36 5.5. 路基路面排水设计路基路面排水设计37 5.1 排水设计一般原则.37 5.2 综合排水设计.37 5.3 路基排水设计.37 5.3.1 地表排水设备的类型 37 5.3.2 边沟设计 37 5.3.3 确定边沟布置断面形式及尺寸 38 5.3.4 确定截水沟布置断面形式及尺寸 41 5.4 其他排水设计.41 结结 论论42 致致 谢谢43 参参 考考 文文 献献44 附附 录录 1.1. 绪论绪论 1.11.1 总体情况概述总体情况概述 1.1.11.1.1 设计任务设计任务 本设计为平凉至定西高速公路路基路面及综合排水设计。本标段工程位于兰州市 到白银市会宁县，施工里程为K84+600K86100，全长约147km。在整个设计任务主 要包括：路面工程的设计（沥青混凝土路面结构设计）；挡土墙设计（路堤边坡稳定 性的验算）；路基路面排水专题研究等。 1.1.21.1.2 任务要求任务要求 通过本设计要求能够综合运用专业所学的知识并尽量联系实际，根据有关的设计 规范掌握各设计阶段的设计内容，掌握设计过程中设计原始资料的采集方法于内容， 掌握路面设计参数的确定、选用及计算方法，掌握道路设计软件程序及方法，将计算 机这新世纪科技操作技术灵活运用于公路建设中，以达到熟练从事公路专业的工作能 力。 1.1.31.1.3 设计标准设计标准 公路等级：双向四车道高速公路； 设计车速：80km/h； 路基宽度：整体式24.5m，分离式212.25m； 极限最小平曲线半径：250m； 最大纵坡：5%； 桥涵设计荷载：公路I 级； 设计洪水频率：特大桥1/100。 1.1.41.1.4 路线起迄点、地形地貌情况路线起迄点、地形地貌情况 平定高速公路，全长 258.22km，分东西两段(中间为宁夏段)，东段起于庆阳市宁 县长庆桥，途经平凉市泾川县、崆峒区，止于宁甘界沿川子；西段起于静宁县司桥， 途经平凉市静宁县、白银市会宁县，止于定西市安定区的十八里铺。河道常年有水， 河谷地层由砂砾、砾卵石及亚砂土组成。本段通过山区，为中低山地貌，山体岩层风 化，山顶部有黄土覆盖，两侧山体坡面较缓，覆盖层较薄。山体地质自下而上为强风 化砂砾岩，全风化砂砾岩，砂砾卵石，黄土层，均为 V 级围岩地质。 1.1.51.1.5 沿线气候水文特征沿线气候水文特征 项目区属暖温带半湿润、半干旱大陆季风性气候区。夏短冬长，四季分明。多年 平均气温13，一月平均气温-1，七月平均气温26，极端最低气温-16.7，极端 最高气温41.4。盆地及河谷区无霜期210天，深山区无霜期不足100天。区内年平均 降雨量701mm，降雨多集中在七月至九月，是关中西部雨水较多地区。路线所经区域属 于黄河流域，其大部分路段沿渭河干流和支流布设。地震基本烈度为度。 1.21.2 总体设计总体设计 1.2.11.2.1 总体设计原则总体设计原则 设计在满足工程经济的前提下既要符合高速公路标准的要求，尽可能采用较高的 技术指标，还要综合考虑工程造价，施工技术条件，地质气候，材料来源等其它影响 因素。 1.2.21.2.2 技术标准与技术指标的的总体适用情况技术标准与技术指标的的总体适用情况 本项设计方案各项技术指标均符合公路工程技术标准（JTG B012003）， 公路路线设计规范（JTG D20-2006），公路路基设计规范（ JTG D30-2004）, 公路排水设计规范（JTJ018-97）,公路水泥混凝土设计规范（JTG D40- 2002），公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006） 的要求。 1.31.3 道路设计软件说明道路设计软件说明 1.3.11.3.1 本系统概况本系统概况 本系统是根据现行公路沥青路面设计规范JTJ014-97 和公路水泥混凝土路面 设计规范JTG D40-2002 的有关内容编制的，共包括如下九个程序： （1）沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序 HLS （2）改建路段原路面当量回弹模量计算程序 HOC（适用于沥青路面设计） （3）沥青路面设计程序 HMPD （4）沥青路面及土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算程序 HMPC （5）改建路段原路面当量回弹模量计算程序 HOC1 （6）新建单层水泥混凝土路面设计程序 HCPD1 （7）新建复合式水泥混凝土路面设计程序 HCPD2 （8）旧混凝土路面上加铺层设计程序 HCPD3 （9）水泥混凝土路面基（垫）层及土基竣工验收弯沉值计算程序 HCPC 1.3.21.3.2 系统的特点系统的特点 （1）采用 Visual Basic 6.0 for Windows 语言编程，在 Windows 系统下运行，有良 好的用户界面； （2）功能齐全，凡公路路面设计与计算所需的程序应有尽有； （3）计算速度快，精度高； （4）数据输入采用可视化、全屏幕的窗口输入方式，操作简单方便，一目了然。所有 程序既可人机对话输入，又可用数据文件输入，计算结束立即在输出窗口显示设计计 算成果文件内容，并可根据用户要求打印输出，十分方便； （5）具有随机帮助以及自动识别错误并提出警告和提示的功能，让学生无后顾之忧。 2.2. 路基路面设计路基路面设计 2.12.1 设计简介设计简介 2.1.12.1.1 设计说明设计说明 设计计算根据公路沥青路面设计规范JTGD 502004； 本设计采用路面弯沉值作为设计指标，并验算基底拉应力； 部分未知参数可查表及规范得出。 采用软件进行设计。 路基设计按高速公路双向四车道进行设计。 路基设计及路面设计都要说明设计过程，并绘制设计图表。 2.1.22.1.2 新建路面结构设计步骤新建路面结构设计步骤 新建沥青路面通常按一下步骤进行路面结构设计： 根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内一个车道的累 计当量轴次和设计弯沉值。 路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段（在一般情况下路段长度不宜小于 500m，若为大规模机械化施工，不宜小于 1km） ，确定各路段土基回弹模量值。 根据已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几种可能的路面结构组合与厚度方案， 根据选用的材料进行配合比试验及测定各机构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确 定个结构层材料设计参数。 根据设计弯沉值计算路面厚度。对高速公路沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基 层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，或调整路面 结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再 重新计算。上述计算应采用弹性多层体系理论编制的程序进行。路面设计流程如图 2.1 所示。 对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，尚应验算防冻厚度是否满足要求。 2.1.32.1.3 路面结构综合设计路面结构综合设计 资料：资料： 公路等级：高速 自然区划： 土基回弹模量：40MPa 交通增长率：5% 车辆组成及交通量见表 2.1 否 验算 验算 否 不满足 是 有 否 没有 是 否 收集或调整交通量 并及时累计标准轴 次 气象资料 材料调查及 混合料试验 根据公路等级、面 层，基层类型及 并计算设计弯 e N 沉值 土基类型 划分、确定 土基回弹模量 拟 定 路 面 结 构 方 案 是否验算 防冻 厚度 计算层底拉应力 mR 是 否有以 下结构方 AAANN 案案 案 是否 增 加厚度 是否调整 材料配比 提高 提高 提高 进行技术经济比较确 定采用的路面结构方案 验算防冻厚度 确定材料模量 按设计弯沉值计算路面厚度 拉应力 进行劈裂试验确定抗拉强度 确定容许拉应力 否 是 图 2.1 路面设计流程图 表 2.1 车辆组成及交通量 序 号 车型名称 前轴重 (KN) 后轴重 (KN) 后轴 数 后轴轮组数 后轴 距(m) 交通量 (次) 1黄河 JN16358.61141双轮组600 2长征 CA16045.283.72双轮组( JTG D30-2004)，车辆荷载为计算的方便,可简化换算为 路基填土的均布土层,并采用全断面布载。 换算土层厚: m 0 12.5 0.658 19 q h 其中： 2 2010 (108)1012.5/ 102 qKNm 为墙后填土容量 3 19/KNm 土壤地质情况土壤地质情况 填土为砂性土，土的粘聚力C=23kpa，内摩擦角 =35，墙背与填土间的摩擦角 =/2=17.5 ,容重为 。 3 18/KNm 粘性土地基,容许承载力为=400KPa, 基底摩擦系数f=0.5。 0 墙身材料墙身材料 采用7.5 号砂浆,25 号片石,砌体容重为k=23KN/m3; 按规范:砌体容许压应力为 =600KPa, 容许剪应力为=100KPa, 容许拉应力为wl=60Kpa。 a 4.2.34.2.3 墙背土压力计算墙背土压力计算 对于墙趾前土体的被动土压力Ep ，在挡土墙基础一般埋深的情况下，考虑到各种 自然力和人畜活动的作用， 以偏于安全， 一般均不计被动土压力,只计算主动土压力。 本设计任务段的路堤挡土墙，采用一级台阶,分析方法采用“力多边形法”，按粘 性土的公式来计算土压力；边坡坡度为1：1.5，（3342） 1 () 1.5 arctg 4.2.44.2.4 破裂面计算破裂面计算 假设破裂面交于荷载中部,则: Ao=(a + H + 2ho)(a + H)/2 =(2.0 + 8.0 + 20.694)(2.0 + 8.0)/2 =56.940 Bo=ab/2 + (b + d)ho + H(H + 2a + 2ho)tg/2 =2.03.0/2 + (3.0 + 0)0.694 + 8.0(8.0 + 22.0 + 20.694)0.25/2 =18.470 ()() Bo tgtgctgtgtg Ao =-tg3758+ 46.628 (353828 )(3828 ) 107.338 ctgtgtg =0.876 其中：351730 1402 =3828 破裂角=4113 4.2.54.2.5 破裂面验算破裂面验算 （H+a）tg=(8.0+2.0)tg4113 =8.76m -Htg a+b+d=8.00.25+3.0=5.0m -Htg a+b+d+10=8.00.25+3.0+7.5=12.5m 所以5.08.7512.5 假设满足要求。 4.2.64.2.6 主动土压力计算主动土压力计算 Ea= 00 cos() () sin() A tg =18(107.3380.876-46.628) cos(4113 35 ) sin(4113 3828 ) =149.987KN/m Ex=Eacos()=149.987cos(1402+1730)=149.787KN/m Ey=Easin()=149.987sin(1402+1730)=7.755KN/m 主动土压力系数： Ka= 2 2 2 cos ()sin() sin()sin() coscos() 1 cos()cos() = 2 2 cos (351402 ) cos ( 140230 )cos( 1402 3342 ) +17 =0.471 土压力作用点位置确定 h1=(b-atg)/( tg+)=(3.0-2.00.876)/（0.876+0.25）=1.108m tg h2=d/( tg+)=0tg h3=H-h1-h2=8.0-1.108-0=6.892m 所以土压力作用点到墙趾的水平距离为 Zy= 3222 3 110 2 103 (3)3 3(22) HHh Hhh h HHhh h = 3222 2 82.0 (83 1.108 8 1.108 )3 0.694 6.6892 382 2.0 82.0 1.1082 0.694 6.892 =2.233m Zx=2.4-Zy=2.4-2.2330.25=1.842mtg 4.2.74.2.7 墙身截面性质计算墙身截面性质计算 截面面积 =2.0=13.44 1 A8.02.4 / 50.8 =2.02 2 A2.42.4 / 50.250.8 =0.61 3 A2.42.4 / 50.252.4 / 5/ 2 =16.07 123 AAAA 各截面重心到墙趾的水平距离: X1=2.4+8.00.26-2.0/2-（8.0-2.4/5-0.8）0.25/2=2.56m X2=（2.4+2.4/50.25）/2+0.8/20.25=1.36m X3=2.4+(2.4+2.4/50.25)/2=1.64m 所以墙身重心到墙趾的水平距离为： Zg=2.347m ii i A X A 墙身重力：G=2316.07=369.61KN. ki A 4.2.84.2.8 挡土墙的稳定验算及强度验算挡土墙的稳定验算及强度验算 挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证 墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。因此在拟 定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算。挡墙的验算方法有二种： 一种是采用分项安全系数的极限状态法，另一种是总安全系数的容许应力法。目前国 内多数应用容许应力法设计挡土墙。下面是采用容许应力法进行挡土墙验算的简介。 抗滑稳定性验算抗滑稳定性验算 验算采用“ 极限状态分项系数法”。 挡土墙沿基底的滑动稳定系数Kc应不小于1.3。 Ke= 00 00 cossin() cos()sin GEf EG = 369.61 cos1118 149.987sin( 14021118 ) 0.4 149.987cos( 1402 171118 )369.61 sin1118 +17 =2.738Kc=1.3 所以抗滑稳定性满足要求。 抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算 验算采用“ 极限状态分项系数法”。 挡土墙绕墙趾的倾覆稳定系数Ko应不小于1.5。 K0= gyx xy GZE Z E Z 369.61 2.3747.755 1.842 149.787 2.233 =2.581K0=1.5 式中：ZxEy对墙趾O点的力臂 (m)，ZyEx对墙趾O点的力臂 (m)，Zgg 对墙趾O点的力臂 (m)。 所以抗滑稳定性满足要求。 基底应力及合力偏心距验算基底应力及合力偏心距验算 基底的合力偏心距e。计算公式为： e=B/2-Zn=B/2-（WZw+EyZx-ExZy）/（W+Ey） 在土质地基上，eB/6；在软弱岩石地基上，eB/5；在不易风化的岩石地基上， eB/4。 当 eB/6 时，墙趾和墙踵处的法向压应力为： 1,2=（W+Ey）（16e/B）/B 式中， 地基土修正后的容许承载力（KPa） = o+K11（B-2） 式中，o 地基土的容许承载力（KPa），K1 地基土容许承载力随基 础宽度的修正系数，1 地基土的天然容重（KN/m3）。 当 eB/6 时，基底出现拉应力，考虑到一般情况下地基与基础间不能承受拉力， 故不计拉力而按应力重分布计算基底最大拉应力： 1=2（W+Ey）/ 3Zn 若出现负偏心，则上式的Zn改为（B-Zn）。 基础地面的压应力（ 偏心荷载作用时） 作用于基底的合力偏心距e 为 =0.391=0.408 2 N B eZ 2.45 1.616 2 2.45 6 式中： 0gyyxxr N y GZE ZE ZMM Z NGE 369.61 2.3747.755 2.233 149.787 1.842 369.61 7.755 =1.616 倾斜基底的宽度： B=2.45m 2.4 cos1119 则： 1 max min 6 (1) Ne P AB = 356.7886 0.391 (1) 2.452.45 =Kpa=350Kpa 285.074 6.182 0 其中：N1= 11 00 cossin GGyQX GrrEr E =（369.610.9-1.07.755）cos1119+1.3149.787sin1119 =356.788 A=B1.0=2.45 所以 基底合力偏心距满足要求； 基底应力符合要求。 截面应力验算截面应力验算 墙面与墙背互相平行,截面的最大应力出现在接近基底处。由基底应力验算可知, 偏心距和基底应力都满足地基的要求。墙身截面应力也应该满足墙身材料的要求,所以 不做验算。 所以,通过上述验算各项符合要求,决定采用此截面。 4.34.3 采取措施采取措施 完成了挡土墙截面设计及稳定、强度验算之后，必须采取必要的措施，以保证挡 土墙的安全性。 4.3.14.3.1 基础加固措施基础加固措施 1 为减少基底压应力，增加抗倾覆的稳定性，在墙趾处伸出一台阶，以拓宽基底。 墙趾台阶的宽度不小于 20cm，台阶高宽比可采用 3:2 或 2:1。 2 地基为软弱土层时，可用砂砾、碎石、矿渣或灰土等质量较好的材料换填，以 扩散基底压应力，满足设计要求。 4.3.24.3.2 排水措施排水措施 对于浆砌石挡土墙，应在墙前地面以上设置一排泄水孔。墙较高时，可在墙上部加 设泄水孔。泄水孔采用 1010cm 的方孔或圆孔，孔眼间距 23m，上下排泄水孔错开 设置。泄水孔进水口应设置反滤材料。 4.3.34.3.3 沉降缝与伸缩缝的设置沉降缝与伸缩缝的设置 为避免地基不均匀沉降引起墙身开裂，需按墙高和地基性质的变异，设置沉降缝， 同时，为了减少圬工砌体因收缩硬化和温度化作用而产生裂缝，需设置伸缩缝。挡土 墙的沉降缝和伸缩缝设置在一起，每隔 1015m 设置一道，缝宽 23cm，自墙顶做至 基底，缝内宜用沥青麻絮、沥青竹绒或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿墙的内、 外、顶三侧填塞，填塞深度不小于 15cm。 4.3.44.3.4 墙顶与路面的衔接墙顶与路面的衔接 当墙顶宽大于土路肩宽度时，挡土墙侵入土路肩部分应预留出相当于路面结构厚 度部分以铺筑路面。 4.3.54.3.5 车辆安全行驶保障措施车辆安全行驶保障措施 对于路肩墙，其墙顶面以下 50cm 采用 C20 砼浇筑，并预埋钢筋，在其上设置防撞 栏或防撞墙。 4.3.64.3.6 材料要求材料要求 石料须经过挑选，质地均匀，无裂缝，不易风化。 石料的抗压强度应不低于 30MPa。 尽量采用较大的石料砌筑，块石应大致方正，其厚度不小于 15cm，宽度和长度相应 为厚度的 1.52.0 倍和 1.53.0 倍。 采用 7.5 号砂浆砌筑，10 号砂浆勾缝。 4.44.4 设计参数设计参数 4.4.14.4.1 设计参数的选取设计参数的选取 因用于主动土压力的库伦较适用于砂性土，而对于粘性土的压力计算会存在一定的 误差，所以对于以粘性土做填料的挡土墙计算，设计参数如填料的内摩擦角等的取值 应相对保守。由于库伦理论是一种简化的土压力计算，所以对于以砂性土做填料的挡 土墙，设计参数也应根据实际情况取相对保守值。 4.4.24.4.2 安全系数的选取安全系数的选取 对墙高6m 的挡土墙，实际设计时建议将安全系数提高 20%，以保证其安全性。 4.4.34.4.3 墙面坡的选取墙面坡的选取 出于美观和施工方便的考虑，一段挡土墙通常都采用一个墙面坡。对于山区公路挡 土墙，采用较陡的墙面坡，可有效减小墙高，节省材料。一般情况下，重力式挡土墙 （俯倾式）、衡重式挡土墙墙面坡取 1:0.05，仰斜式挡土墙的墙面坡取 1:0.25，均能 满足设计要求。 4.4.44.4.4 墙背坡的选取墙背坡的选取 仰斜式挡土墙的墙背坡一般不超过 1:0.3，具体结合开挖的临时边坡选取。 俯斜式挡土墙的墙背坡一般取 1:0.2，随着墙高增加，墙顶宽度相应增大。 对于衡重式路肩挡土墙，当墙高8m 时，上墙背坡取 1:0.25，墙高8m 而10m 时，上墙背坡取 1:0.3；下墙背坡取 1:0.25。若为路堤墙，则上墙背坡应相应加大。 4.4.54.4.5 设计控制重点设计控制重点 对于俯斜式挡土墙，由于所受土压力较大，所以设计时应注意其稳定和抗倾覆的验 算。对于衡重式挡土墙，一般较容易满足稳定要求，墙身断面的强度成为挡土墙设计 中主要的控制指标，所以一定要采用高强度的材料砌筑。 5.5. 路基路面排水设计路基路面排水设计 5.15.1 排水设计一般原则排水设计一般原则 各种路基排水沟渠的设置和连接应尽量不占或少占良田，并与当地农田水利建设 相配合，必要时可适当加大涵管孔径或增设涵管以利于农田排灌。 必须进行调查研究，以使排水系统的规划和设计做 到正确合理。 排水设计要因地制宜、经济适用。排水沟渠应选择地形地质较好的地区范围内通 过，以节约加固工程。对于排水困难和地质不良地段应进行特殊设计。 排水沟渠的出水口应尽可能引接至天然河沟，以减少桥涵 工程，不应直 接使水 流 入农田损害农业生产。 排水沟造物的设计，应贯彻因地制宜就地取材的原则，要能有效的排除路基范围 内“有害水” ，以免影响路基的强度和稳定性，保证公路运输畅通。 5.25.2 综合排水设计综合排水设计 路基排水的设计，必须分别情况，因地制宜。有些路段（由回头弯、地质不良或高 填深挖等处） ，尚应对路基排水系统进行整体规划、综合设计。 照顾当地农田水利规划使路基排水综合设计的一个重要原则。为此，必须先摸清路 基附近的排灌现状及其规划意图，以便在防范路基水害的同时，不致损坏农田水利。 在综合设计中，对于地面水的排出，可利用边沟、截水沟等排水设备，将流向路基 的山坡水和路基表面水分段截留，引入自然沟谷、荒地、取土坑或低洼地，排出路基 范围之外。自然沟谷及沟渠与涵洞等排水设备，既密切配合又各自分工，充分发挥其 效用，达到排水顺畅，避免造成对路基的冲刷，又不致形成淤积而危害路基。 对地下水的处理，应与地面水的排出统一考虑，因地制宜，设置必要的地下排水设 备，充分利用地下排水沟渠，把危及路基的地下渗水与泉水予以排除。 排水系统综合设计，应合理选用各种排水设备类型和位置，恰当确定排水功 能。 此外，还应密切注意各种排水设备的衔接，使之构成统一的完整的排水系统。例如， 设置桥涵时，其位置、孔径、流水标高等，应能满足排水路基的需要。 在路基排水设计中，农业用水宜自成系统。当农用灌溉沟渠传过路基时，可设制渡 水槽、倒虹吸或管道等灌溉设备。 5.35.3 路基排水设计路基排水设计 5.3.15.3.1 地表排水设备的类型地表排水设备的类型 （1）边沟：设置在挖方路基的路肩外侧，或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除 路基范围内和流向路基的少量地面水。 （2）排水沟：用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。 5.3.25.3.2 边沟设计边沟设计 5.3.35.3.3 确定边沟布置、断面形式及尺寸确定边沟布置、断面形式及尺寸 边沟的排水量不大，一般不需进行水文和水力计算。依据沿线情况，选用标准横断 面形式。边沟的纵坡一般与路线纵坡一致。边沟横断面采用梯形，内测边坡坡率为 1，5.1外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。由于该公路位于东南潮热区，降雨量较大， 梯形边沟的底宽和深度都采用 0.6m。由于水量较大，边沟采用浆砌片石铺砌，砌筑用 砂浆 M7.5 号。 边沟断面如图 5.1 所示： 图 5.1 边沟构造图 5.3.45.3.4 确定截水沟布置、断面形式和尺寸确定截水沟布置、断面形式和尺寸 截水沟的位置应尽量与绝大多数的地面水流方向垂直，以提高截水沟的效能和缩 短截水沟的长度。沟底采用 0.5%的纵坡。截水沟截面采用对称梯形，沟的边坡坡度采 用 1，5.1沟底采用干砌片石铺筑。对截水沟断面尺寸采用试算法进行水力计算，以获 得最佳断面。 （1） 设计参数：纵坡 i=0.005，坡率 m=1.5，粗糙系数 n=0.025，设计流量 S Q =1.10m3/s。 （2） 假定沟底宽度 b=0.4m；由表 1.5 可得 b/h=0.61,取 h=0.66m； 表 5.1 水力最佳断面宽深比 边坡率 m00.250.50.751.001.251.502.003.00 b/h21.561.241.000.830.700.610.470.32 （3） 水流断面积： (1-1) 2 bhmh 由 得，=0.92m2； 2 bhmh 断面系数： (1-2)K 2 2 1Km 由 得，=3.6； 2 2 1KmK 湿周： (1-3)bKh 由 得，=2.78m；bKh 水力半径： (1-4)RR 由 得，=0.33m；R R （4） 指数： (1-5)y 2.50.130.750.10ynRn 由 得，=0.24； 2.50.130.750.10ynRny 流速系数： (1-6)C 1 y CR n 由 得，=32.05； 1 y CR n C 水流断面流速 ： (1-7)vvC Ri 由 得 =1.3m/s；vC Riv 断面流量： (1-8)QQv 由 得，=1.2 m3/s；QvQ （5） 验算 沟底铺砌采用干砌片石。 则由表 1.6 可得最大容许设计流速为=2.0m/s；maxV 表 5.2 容许流速表 沟渠类 型 最大容许设计流速 （m/s） 沟渠类 型 最大容许设计流速 （m/s） 粗砂0.8草皮护 面 1.6 黏土质 砂 1.0干砌片 石 2.0 高限黏 土 1.2浆砌片 石 3.0 石灰岩4.0混凝土4.0 假设水中主要含土类为中细沙，取 =0.5； 最小容许流速： (1-9)minV 12 minVR 由得=0.26 m/s； 12 minVRminV 因为设计结果=1.3 m/s，介于与值之间，所以流速符合要求。VmaxVminV 又因为计算流量=1.2 m3/s，与 =1.10m3/s 相差为超过 10%，一般可认为符合Q S Q 设计要求。 综上可知：因为流量和流速均符合要求，本截水沟可采用底宽 0.4m，而沟深 H， 应为水深 h 加安全高度 h=0.100.20m，本设计取 h=0.14m，所以沟深 H=h+h=0.66+0.14=0.8m。 截水沟断面如图 1.3 所示： 图 5.2 截水沟构造图 5.45.4 其他排水设计其他排水设计 道路的排水设施主要包括路基排水和路面排水。 常用的路基地面排水设施，除了已经进行设计的边沟和截水沟外，还包括排水沟、 跌水与急流槽。这些排水设备，分别设在路基的不同部位，各自的排水功能、布置要 求和构造形式均有所