C07排水设计课件

1、路基路面工程HongxiaTAN2021-11-20第7章 路基路面排水设计 排水设施示意图路基路面工程HongxiaTAN2021-11-20路基路面工程HongxiaTAN2021-11-20路基路面工程HongxiaTAN2021-11-207.1 水对路基路面的危害 （1）使路基湿软，强度降低； （2）冲刷路基，影响路基整体稳定性； （3）降低路面材料的强度； （4）水泥混凝土路面的唧泥、唧浆； （5）沥青路面唧泥、唧浆； （6）沥青混合料的剥落； （7）可能引起冻胀、翻浆，路基路面承载力下降。路基路面工程HongxiaTAN2021-11-20秋雨泡塌千米路基边坡水土流失路基路面工程

2、HongxiaTAN2021-11-20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7.2 排水的目的路基路面工程HongxiaTAN2021-11-207.3 路基路面排水设计的一般原则 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，应与农田水利相配合，必要时可适当地增设涵管或加大涵管孔径；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，做到路基路面综合设计和分期修建；路

3、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，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠；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；为减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，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水共同作用的路面结构。路基路面工程HongxiaTAN2021-11-207.4 路基路面排水系统的分类 排水基层（垫层）；边缘排水系统；排水面层（开级配磨耗层）。路面内部排水路面表面排水；中央分隔带排水；坡面排水。地表排水暗沟、渗沟、渗井等路基地下排水边沟、截水沟、排水沟等路基地面排水排水基层（垫层）；边缘

4、排水系统；排水面层（开级配磨耗层）。路面内部排水路面表面排水；中央分隔带排水；坡面排水。地表排水暗沟、渗沟、渗井等路基地下排水边沟、截水沟、排水沟等路基地面排水路基路面工程HongxiaTAN2021-11-207.5 路基地面排水设施 1）边沟 ：设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路 中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。 断面形式：梯形、矩形、三角形、流线形。 尺寸：底宽、深度0.40.6m。 纵坡：不小于0.5%。路基路面工程HongxiaTAN2021-11-202）排水沟）排水沟排水沟的主要用途在排水沟的主要用途在于引水，将路基范围内于引水，将路基范

5、围内各种水源的水流（如边各种水源的水流（如边沟、截水沟、取土坑、沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近积水），边坡和路基附近积水），引至桥涵或路基范围以引至桥涵或路基范围以外的指定地点。外的指定地点。路基路面工程HongxiaTAN2021-11-20 3）截水沟）截水沟 断面：梯形；断面：梯形； 尺寸：计算确定；尺寸：计算确定； 长度：长度：200500m。路基路面工程HongxiaTAN2021-11-204）跌水、急流槽用于陡坡地段，沟底纵坡可达45。由于纵坡陡、水流速度快、冲刷力大，要求跌水与急流槽的结构必需稳固耐久，通常应采用浆砌块石或水泥混凝土预制块砌筑，并具有相应的防护加固措施。急流

6、槽：山区公路回头曲线沟通上下线路基排水及沟渠出水口的一种常见设施。路基路面工程HongxiaTAN2021-11-205）倒虹吸、渡槽 当水流需要横跨路基，同时受到设计标高的限制，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，后者为渡水槽，分别相当于涵洞和渡水桥，两者属于路基地面排水的特殊结构物，并且多半是配合农田水利所需而采用。6）蒸发池（渗透、蒸发）路基路面工程HongxiaTAN2021-11-207.6 路基地下排水设施 1）盲沟）盲沟常用的路基地下排水设备有:盲沟、渗沟、渗井、渗水隧洞。特点：排水量不大，主要以渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。路基路面工程Hon

7、gxiaTAN2021-11-20作用：作用： 拦截流向路基的地下水；拦截流向路基的地下水； 降低地下水位；降低地下水位； 拦截路堑下的层间水或泉水拦截路堑下的层间水或泉水路基路面工程HongxiaTAN2021-11-202）渗沟（填石、管式、洞式渗沟）渗沟（填石、管式、洞式渗沟）采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，此种地下排水设备统称为渗沟。它的作用是降低地下水位或拦截地下水，其水力特性是紊流，但在构造上与前述简易盲沟有所不同。路基路面工程HongxiaTAN2021-11-203）渗井：竖向排水设施渗井：竖向排水设施 渗井属于水平方向的地下排水设备，当地下存在

8、多层含水层，其中影响路基的上部含水层较薄，排水量不大，且平式渗沟难以布置，采用立式（竖向）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予以排除。路基路面工程HongxiaTAN2021-11-207.7 路面排水设施路面表面排水中央分隔带排水路面内部排水系统路面边缘排水排水基层或面层排水路基路面工程HongxiaTAN2021-11-201）路面表面排水路面表面排水拦水带、路肩排水沟、泄水口、急流槽（边坡）拦水带、路肩排水沟、泄水口、急流槽（边坡）路基路面工程HongxiaTAN2021-11-202）中央分隔带排水）中央分隔带排水路

9、基路面工程HongxiaTAN2021-11-203）路面结构内部排水）路面结构内部排水路基路面工程HongxiaTAN2021-11-204）路面边缘排水系统）路面边缘排水系统路基路面工程HongxiaTAN2021-11-205）排水基层或面层排水路基路面工程HongxiaTAN2021-11-20路基路面工程HongxiaTAN2021-11-207.8 明渠设计流量计算 路基路面工程HongxiaTAN2021-11-20径流系数由地表种类确定。平均降雨强度由设计重现期和降雨历时确定。路基路面工程HongxiaTAN2021-11-20aqtb有气象观测资料时路基路面工程Hongxia

10、TAN2021-11-207.9 明渠水力计算 3）容许流速最小流速（控制淤积）minVR最大流速（控制冲刷）maxV4）水力要素计算()b mh hbh22 1bm h 2bh R2bhRbh0.2mH h 水力半径湿 周过水面积矩形沟梯形沟水力半径湿 周过水面积矩形沟梯形沟1）水力要素计算路基路面工程HongxiaTAN2021-11-201）基本公式 流速 VC Ri m/s 流量 QVC Ri m3/s 2）流速系数 满宁公式 2) m3/s 2）流速系数 满宁公式 1YCRn 其中，n粗糙系数 y指数，2.50.130.75(0.10)ynRn 加固沟渠，近似取 y=1/6； 未加固

11、沟渠， y=1/4。 路基路面工程HongxiaTAN2021-11-203）容许流速最小流速（控制淤积）minVR最大流速（控制冲刷）maxV4）水力要素计算()bmh hbh22 1bmh 2bh R2bhRbh0.2mHh 水力半径湿周过水面积矩形沟梯形沟水力半径湿周过水面积矩形沟梯形沟见表714路基路面工程HongxiaTAN2021-11-205）明渠设计示例例如，对称梯形排水沟，已知30.005,1.5,0.025,2.10m /ssimnQ试设计排水沟的尺寸。解：采用试算法，设0.5m,0.8mbh，则2220.253()1.36m2 13.384m0.402m1131.850.

12、0251.428m/s1.36 1.4281.94m /sYsbmh hbmhRCRRnVC RiQVQ可见沟渠尺寸偏小。再设0.5m,0.83mbh，同样计算得31.448 1.4622.12m /ssQVQ符合设计要求，故可确定该排水沟底宽0.5m，水深0.83m，沟深为0.83+0.2=1.03m。路基路面工程HongxiaTAN2021-11-20最佳水力断面确定 1、 最佳水力断面的概念 2、水力最佳断面的宽深比（表715） 3、最佳断面面积： 4、最佳断面的容许最大流速：10 .51 .2 500 .50 .512ysyQBiBnKm0.51.250yvB路基路面工程Hongxia

13、TAN2021-11-207.10 暗沟设计流量计算 按 达 西 定 律 计 算渗 水 量WKIt渗 流 速 度WVKIt渗 流 量QVKI1） 完 整 式 渗 沟 （ 沟 底 在 含 水 层 以 下 ）00()QKL HhIm3m/sm3/s1）完整式渗沟（沟底在含水层以下）00()QKL HL I路基路面工程HongxiaTAN2021-11-202）不完整式渗沟（沟底在含水层以内）不完整式渗沟（沟底在含水层以内）含水层无限含水层无限 0 02lnHK LQHI r 含水层有限含水层有限 00 02()lnLI KHTQHI r路基路面工程HongxiaTAN2021-11-207.11

14、暗沟水力计算（填石渗沟）1）基本公式渗流速度mVKi渗流流量mQVKi其中，i沟底纵坡；Km紊流状态渗流系数(m/s)，由经验公式计算：14(20)mKdd2）渗沟设计示例例如，已知30.013m /s,3%Qi填料平均粒径1cm，孔隙率为6，试确定该填石渗沟的尺寸。解：由于1cm,6%d21414(20)(20) 6%10.36m/s10.0130.208m0.360.03mmKddQKi若盲沟底宽取0.4m，则深度为0.2080.52m0.41420mKdd路基路面工程HongxiaTAN2021-11-201）基本公式渗流速度mVKi渗流流量mQVKi其中，i沟底纵坡；Km紊流状态渗流系数(m/s)，由经验公式计算：14(20)mKdd2）渗沟设计示例例如，已知30.013m /s,3%Qi填料平均粒径1cm，孔隙率为6，试确定该填石渗沟的尺寸。解：由于1cm,6%d21414(20)(20) 6%1 0.36m/s10.0130.208m0.360.03mmKddQKi若盲沟底宽取0.4m，则深度为0.2080.52m0.42) 渗沟设计示例渗沟设计示例路基路面工程HongxiaTAN2021-11-20本章基本要求w熟悉路基路面排水要求及设计一般原则、路基排水设备的构造与布置、熟悉路基路面排水要求及设计一般原则、路基排水设备的构造与布置、