路基路面排水PPT课件

.,1,第七章路基路面排水设计,.,2,1,2,3,4,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,目录（contents）,.,3,7-1概述,7路基路面排水设计,.,4,7-1概述,7路基路面排水设计,.,5,7-1概述,7路基路面排水设计,.,6,7-1概述,7路基路面排水设计,.,7,7-1概述,7路基路面排水设计,.,8,7-1概述,7路基路面排水设计,.,9,7-1概述,7路基路面排水设计,.,10,7-1概述,7路基路面排水设计,.,11,7-1概述,7路基路面排水设计,.,12,7-1概述,7路基路面排水设计,.,13,7-1概述,7路基路面排水设计,.,14,7-1概述,7路基路面排水设计,水泥混凝土路面的唧泥,.,15,7-1概述,7路基路面排水设计,水泥混凝土路面的唧泥,.,16,7-1概述,7路基路面排水设计,水泥混凝土路面的错台,.,17,7-1概述,7路基路面排水设计,开裂处再次错台,.,18,7-1概述,7路基路面排水设计,水泥混凝土路面的板角开裂,.,19,7-1概述,7路基路面排水设计,水泥混凝土路面传力杆锈蚀,.,20,7-1概述,7路基路面排水设计,路面冻胀,.,21,5、排水的重要性1）.地面水渗入路基路基强度降低2）.地面水对边坡冲刷路基整体稳定性受到威胁3）.地下水浸入路基强度降低（冻胀，翻浆、滑坍滑动）4）.降水渗入路面降低材料的强度；高压水冲刷使承载力下降。6、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。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,7路基路面排水设计,.,22,7、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，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，修改。增加临时排水措施。,7路基路面排水设计,7-1概述,.,23,7路基路面排水设计,7-1概述,.,24,7-2路基排水设备的构造与布置,路基排水工程：地面排水，地下排水一、地面排水设备（边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽、倒虹吸、渡水槽等）1.边沟：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少量的地面水，不宜与其它沟渠合并使用。1)形式：梯形、矩形、三角形、流线型2)尺寸：一般底、高为0.40.6m，特殊时局部加大尺寸。3)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0.5%。,7路基路面排水设计,.,25,.,26,边沟横断面示意图,7路基路面排水设计,.,27,4)出水口(1)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。,7路基路面排水设计,.,28,7路基路面排水设计,.,29,2.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2)尺寸：按实际流量计算3)长度：200-500m为宜4)出水口A.沿等高线布置B.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。,7路基路面排水设计,.,30,5)截水沟离开路基的距离的确定6)截水沟的沟槽加固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。,7路基路面排水设计,.,31,7路基路面排水设计,.,32,7路基路面排水设计,.,33,3.排水沟: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、天然河沟或远离路基指定地点。1)形式：一般梯形2)尺寸：经水力水文计算确定。B、h大于等于0.5m3)布置：离路基尽可能远，距路基坡脚一般不宜小于34m，高速公路高路堤，坡脚排水沟不小于2m，纵坡应保证水流畅通，不产生冲刷或淤积，一般不小于0.3%，不大于3%4)长度：小于500m,7路基路面排水设计,.,34,5)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1020m。6)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45的锐角或园曲线朝下游与其它水道相接。,7路基路面排水设计,.,35,.,36,4.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峻的地段跌水：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能量或改变水流方向。1)形式：一般矩形，浆砌片石或混凝土预制块砌筑2)尺寸：根据地形、地质条件等，一般需水力计算3)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。4)出口连接：桥涵、自然沟、排水沟,7路基路面排水设计,.,37,5)单级跌水：适用于排水沟渠连接处，由于水位落差较大，需要消能或改变水流方向（如路基边沟水流通过涵洞排泄时）。6)多级跌水：适用于较长陡坡地段的沟渠，为减缓水流速度，并予以消能。,7路基路面排水设计,.,38,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，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。沟底纵坡可达45度。1)形式：矩形，浆砌片石或混凝土预制块砌筑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3)构造：进水口、主槽、出水口4)出水连接：桥涵、自然沟、排水沟,7路基路面排水设计,.,39,7路基路面排水设计,.,40,7路基路面排水设计,.,41,5.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。倒虹吸：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。倒虹吸是利用上下游沟渠水位差作用，管道为有压管道，水流条件较差，结构要求高，应谨慎使用。,7路基路面排水设计,.,42,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强度和排水要求防止冲刷和渗漏。1)构造：倒虹吸：进水口、沉淀池、出水口、管身渡水槽：进出水口、槽深、下部支撑2)尺寸：需水力计算6.蒸发池：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。,7路基路面排水设计,.,43,7路基路面排水设计,.,44,7路基路面排水设计,.,45,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,.,46,二、地下排水设备(暗沟、渗沟、渗井等)1.暗沟(亦称盲沟)1)作用：设在地面以下引导水流的沟渠，无渗水和汇水作用，地下排水沟。2)使用条件：a.路基范围内的个别泉眼，泉水外涌；b.市区污水管、雨水管；c.公路中央分隔带弯道超高处。3)构造：进水口（泉井）、暗沟沟身和盖板。圆形和矩形。4)纵坡和出水口：纵坡不小于1%。出口处沟底应高出边沟最高水位20cm以上，不容许出现倒灌现象。,7路基路面排水设计,.,47,5)注意事项：(1)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）(2)暗沟流量一般不予计算。,7路基路面排水设计,.,48,7路基路面排水设计,.,49,2.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)作用：是降低地下水位或拦截地下水，其水力特性是紊流。2)分类：盲式、管式、洞式3)构造：渗水层、封闭层、反滤层、排水层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。5)使用条件：盲沟式：一般用于流量不大、渗沟不长的地段。设计时应考虑淤塞失效问题，排水层阻力大，其纵坡不应小于1%，一般可采用5%。管式渗沟：设于地下引水较长的地段。但渗沟过长时，应加设横向泄水管，将纵向渗沟内的水流，迅速的分段排除。洞式渗沟：当地下水流量较大，或缺乏水管时，采用石砌涵洞，洞口大小依设计流量而定。,7路基路面排水设计,.,50,6)平面布置：渗沟尽可能与地下水流方向相互垂直，使能拦截更多的地下水。,.,51,7路基路面排水设计,.,52,3.渗井：是竖直方向的地下排水设备1)作用：是汇集离地面不深处含水层中的地下水，通过竖井，渗入下层，疏干路基土。2)使用条件：(1)路基下层是否存在透水层，能否排走汇集的地下水。(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置时采用。3)构造：由上部集水构造和下部排水构造两部分组成,7路基路面排水设计,.,53,集水部分构造与渗沟相同，于井的四周设反滤层，顶上为覆盖层（封闭层）。下部排水构造，采用粗粒材料做充填物渗井断面采用圆柱形或方柱形。,7路基路面排水设计,.,54,一、路面排水的分类1)路界地表排水：(1)路面表面排水：横坡漫流、拦水带+急流槽、u形沟+急流槽(2)中央分隔带排水：中央分隔带渗水、超高路段排水(3)坡面排水：边沟、截水沟等2)路面内部排水：(1)路面边缘排水(2)透水基(垫)层排水(3)多孔隙面层排水3)地下排水（降低路基地下水位）暗沟（盲沟）渗沟渗井,7-3路面排水设计,7路基路面排水设计,.,55,二、路面表面排水1.任务：迅速排除降水，避免积水。2.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流，避免行车道路路面范围内出现积水。2)在汇水量不大，路堤较低且边坡不会被冲刷的情况下，应采用路堤边坡上横向漫流方式排除路表面水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U型沟，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。,7路基路面排水设计,.,56,3.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4.U形沟的构造：尺寸和泄水口间的距离需验算,7路基路面排水设计,.,57,三、中央分隔带排水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面漫流过来的表面水。2.中央分隔带的形式：1)按缘石形式分：凸形、凹形2)按表面形式分：有铺面封闭型、无铺面封闭型3)根据需要，宽度也不同,7路基路面排水设计,.,58,3.一般路段中央分隔带1)有铺面封闭型：2)无铺面封闭型：4.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，应有拦截上侧路幅的表面水的功能。1)凸形中央分隔带2)凹形中央分隔带5.通过计算确定排水设施的尺寸,7路基路面排水设计,.,59,7路基路面排水设计,.,60,7路基路面排水设计,.,61,四、路面内部排水1.重要性：路面渗水主要途径有以下几种：1)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；2)路面材料使用过程中出现的松散；3)原先面层混合料较大的孔隙等：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裂缝最为严重。,7路基路面排水设计,.,62,2、路面结构内部水的危害：（1）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；（2）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；（3）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，结果失去支承；（4）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；（5）水使冻胀土产生不均匀冻胀；（6）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。,7路基路面排水设计,.,63,3.分类：边缘排水系统、排水基层排水系统、面层排水结构4.路面结构表面渗水量：水泥混凝土路面沥青路面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异，根据达西定律计算,7路基路面排水设计,.,64,五、边缘排水系统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，横向出水管和过滤织物组成的排水系统。2)构造：集水沟、横向出水管、过滤织物、纵向排水沟3)使用条件：适用于改建路面、基层透水性小的路面结构面、水泥混凝土路面4)尺寸：管的直径一般为7-15cm，按水力计算确定。,7路基路面排水设计,.,65,7路基路面排水设计,.,66,六、排水基层的排水系统1)定义：直接在面层下设置透水性排水基层。在边缘设置纵向集水沟和排水管以及横向出水管所组成的排水系统。2)适用条件：新建路面中采用。3)构造：水泥砼的路面、沥青路面4)尺寸：管的直径一般为7-15cm，按水力计算确定,7路基路面排水设计,.,67,7路基路面排水设计,.,68,1,2,3,概述,路基排水设备的构造与布置,路面排水设计,小结,.,69,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？,.,70,一、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。计算方法：1)经验法A.汇水面积为主要因素（F10km2）：B.降雨量和汇水面积为主要因素：,7-4明渠的水文水力计算,7路基路面排水设计,.,71,2)推理方法降雨强度q计算方法1）当地气象站有10年以上自记雨量资料时汇流历时t计算（1）坡面汇流历时（2）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关转换系数，计算降雨强度,7路基路面排水设计,.,72,二、水力计算明渠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：1.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；3.水流为恒定流，且沿程流量不变。1)明渠均匀流的基本公式：2)流速系数C,7路基路面排水设计,.,73,3)容许的最小与最大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。4)常用沟渠横断面的水力要素断面要素：沟底宽度b、水深h及平均边坡坡率m（不对称时为m1和m2）湿周指水流与沟底及两侧在横断面上的接触长度水力半径R为水流横断面面积与湿周之比。,7路基路面排水设计,.,74,(1)水流横断面面积(2)湿周(3)水力半径,7路基路面排水设计,.,75,5)最佳水力横断面的水力要素最佳水力横断面指在既定设计流量的条件下，与容许流量相对应的水流最小横断面面积。即：在固定条件下（即Qs、V、C与m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h与水流横断面面积的关系,7路基路面排水设计,.,76,三、跌水内容：进水口、消力池和出水口,关键是确定消力池的长度和深度1.进水口,7路基路面排水设计,.,77,2.消力池1)按自由射流公式计算射流长度2）水跃长度计算,7路基路面排水设计,.,78,3）消力池的深度3.出水口出水口部分的侧墙，一般以扩散角30左右形成渐变段。多级跌水计算,7路基路面排水设计,.,79,五、急流槽急流槽纵坡超过水流的临界坡度1.临界纵坡槽中水流的正常水深等于临界水深时的底坡,7路基路面排水设计,.,80,2.急流槽长度3.水面曲线长度,7路基路面排水设计,.,81,六、倒虹吸的水力计算按能