道路排水设计及桥涵方案设计

1、莇5 道路排水设计及桥涵方案设计羅 5.1 道路排水设计蒀 道路排水系统包括路基排水、路面排水和中央分隔带排水三部分。路基 排水系统包括边沟和排水沟。设计中通过边沟、排水沟、桥涵等排水构造物 将水排入天然河沟，以形成完整的排水系统。因此道路排水系统设计包括路 基排水设计、路面排水设计和中央分隔带排水设计。蝿 5.1.1 路基排水设计袅路基排水主要通过两侧的边沟和集水沟及挡水土堤来进行。 边沟将汇集 的路面水、路基边坡排入河沟或排入排水涵洞中，或用排水沟引离路基。路 线经过河塘地段时，设置填筑式边沟，或直接通过河塘排水，一般不应将水 排入鱼塘。螄路基路面排水的一般原则如下 :薀1）排水设施要因地

2、制宜、全面规划、合理布局、综合处置、讲究实效、 注意经济，并充分利用有利地形和自然水系；膀2）沟槽的顶面高度应高出设计水位0.10.2m。边沟纵坡一般不小于0.5%, 特殊情况下可减至0.3%。边沟长度原则上不超过300m最大不超过500m当 边沟与沟渠、道路发生交叉时,一般将边沟水直接排入排水沟,遇灌溉沟渠 时,则考虑将边沟水向两侧排除,当边沟必须穿越道路时,设置边沟过路涵 穿越。边沟（排水沟）出水口与较大河沟相接处,当可能发生冲刷时采用急 流槽将水引入河沟中。根据地势走向情况,以及周围天然河沟的分布情况, 同时在排水沟设计中尽量减少填方量。薆该路段排水沟设计如下，各段边沟起始桩号、沟底纵坡

3、列表（5.1 ）薃5.1.2中央分隔带排水蚀中央分隔带采用锯齿型，并植草绿化防目眩。为排除中央分隔带下渗水，采用纵向碎石盲沟结合横向塑料排水管排出中间带填土渗水。盲沟采用矩形 断面，宽60m深2038cm纵坡不小于0.3%，其沟底及侧壁、中间带土基 表面以及中央分隔带路面结构外侧采用 2cm厚水泥砂浆抹面并涂沥青防渗层 及铺设防渗土工布。碎石盲沟顶面铺一层透水土工布，以防中间带填土污染 碎石盲沟而降低透水功能，中央分隔带纵向碎石盲沟内贯穿埋设© 5cm中空耐 压塑料管，每间隔5070m设置较盲沟地面底20cm得集水槽，集水槽内埋设 带孔塑料三通管并于横向© 8cm聚氯乙烯硬

4、塑料排水管相接，将中央分隔带中 下渗水排出路基以外。芆5.1.3系统布置肄按照公路排水设计规范（JTJ 018-97 ）综合本路段道路平纵横设计, 综合考虑沿线地形地貌及桥涵设置情况拟定排水系统表（5.1 ）。芁表5.1边沟设计表螀序号蚇起讫桩号螆终点沟底 设计高程莄边沟位螀边沟长度肇边沟纵坡膄原地面 高程（m肃起点沟底 设计高程袀1葿袂右罿160V/、"/袀+0.3K0+00032.6432.00艿2KU+UUU蝿K0+160节左荿90膀+0.332.6032.48K0+00032.6432.00袃3K0+000膈K0+090袅右羂118蕿+0.332.6032.27K0+1623

5、2.6432.00膂4K0+162蒈K0+280膅左节188衿 +0.332.6032.35K0+09232.6132.00K0+28032.6032.56薂5袇K0+325KU+325蒄右蚁18U芈-0.332.6332.54KU+5U532.4332.UU袁6腿K0+325KU+325袄左羁65薇-0.332.6332.11Ivtr KU+39U32.6231.91芁7薆izn+c：n7KU+5U7膃右芀53羇-U.333钟433?uW8KUPU/K0+392kU+UT左168-U.332.6432.6U56UKU+16U32.6U32.109KU+562KU+U562右29U-U.432

6、.4132.6985UKU+85U32.U331.5310KU+562KU+562左312.7-U.432.4132.91872.7KU+872.732.U631.6611KU+85UKU+85U右348-U.332.U332.09K1+198K1+19832.U531.0512KU+872.7KU+872.7左335.5-U.332.U633.14K1+2U8K1+2U832.U631.4613K1+23UK1+23U右162+U.332.U531.55382K1+38232.U132.0414K1+2U8K1+2U8左1U3.3+U.332.U631.56333.5K1+333.532.U

7、431.8715K1+382K1+382右161+U.332.U131.71K1+521K1+52132.5U32.1916KU+872.7KU+872.7左2U2+U.332.U431.64K1+2U8K1+2U832.5232.2517K1+572.5K1+572.5右129-U.332.5632.4167UK1+67U32.5232.0218K1+515K1+515左144.8-U.332.5232.44659.8K1+659.832.5632.0619K1+671.5K1+671.5右73.3-0.332.5232.38744.8K1+744.832.4532.0520K1+660.8

8、K1+660.8左60.2-0.332.5632.23721K1+72132.4032.0021K2+090K2+090右215+0.331.0430.74305K2+30531.5231.3922K2+078K2+078左227+0.331.0530.75305K2+30531.5031.4323K2+306.5K2+306.5右143.5+0.431.5231.20450K2+45031.3331.7724K2+306.5K2+306.5左143.5+0.431.5231.20450K2+45031.3031.7725K2+454K2+454右252-0.431.3431.60686K2+

9、68631.4731.0926K2+454K2+454左212-0.431.3631.98666K2+66631.4231.0527K2+726K2+726右125.5-0.331.2531.38851.5K2+851.531.2131.0028K2+686K2+686左165.5-0.331.3031.50851.5K2+851.531.2131.0029K2+853K2+853右259-0.431.2831.99K3+112K3+11231.2330.9530K2+853K2+853左267-0.431.2831.97K3+120K3+12031.2530.90K3+112K3+112右3

10、1.2331.0031177.008K3+177.0065.008+0.331.2231.2032K3+120177.008K3+120左57.008+0.331.2531.00K3+177.0031.2231.178图5-1 边沟示意图(1) 边沟的尺寸见图51。(2) 路面水大部分沿路线纵坡和路面横坡漫流经路基边坡进入路基边 沟，排至路基之外，另一部分路面下渗水通过设置在水泥稳定碎石顶面的沥青封层表面和路肩下的碎石透水层以及每隔 1015m设置一道横向塑料排水 管排至防护的边坡，流入边沟。边沟沟内采用浆砌块石铺砌。5.1.4路基排水结构物设计路基排水采用浆砌片石明沟排水，排水横断面为梯形，

11、底宽 0.5米，沟 深0.5米，内侧边坡坡度1: 1,汇水长度取348米，沟底纵坡为0.5%,路基 最大填土高度为8米，边坡坡度取为1: 1.5，坡面流长计算汇水面积时1 )路界内各项排水设施所需排泄的设计径流量按式51计算。Q =16.67- qF(5 1)式中q 设计径流量，m/s ；q 设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度，mm/min径流系数；F 汇水面积，km。计算路界内各项排水设施的汇水面积。路面汇水面积：F = 12.5 X 348=4375m边坡汇水面积：F = 1.5 X 8.0 X 348=4176 m护坡道汇水面积F = 2.0 X 350=700总汇水面积：=4375

12、4176 700 =9251川查公路排水设计规范(JTJ 018 97)表3.0.8沥青混凝土路面径流系 数取书=0.95，坡面采用植草及拱形骨架护坡，径流系数 书=0.65，护坡道的 径流系数书=0.4，所以汇水区的径流系数为：2) 汇流历时假设汇流历时10min,路届内坡面排水设计降雨的重现期为15年。路面和 路肩表面的排水设计降雨的重现期为5年降雨强度以式(5 2)计算q 二 CpCtq5,10(52)式中 q5,io5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度，mm/min；Cp 重现期转换系数，为设计重现期降雨强度qp同标准重现期降雨强度q5的比值qp/q5；Ct 降雨历时转换系数，

13、为降雨历时t的降雨强度qt同10min降雨历 时的降雨强度qio的比值qt/ qi°。由公路排水设计规范(JTJ 018 97)表3.0.7-1查得该地区15年重 现期转换系数G=1.27，由公路排水设计规范(JTJ 018 97)图3.0.7-1 , 查得该地区5年重现期10min降雨历时的降雨强度为q5,io=2.5mm/min,由公 路排水设计规范(JTJ 018 97)图3.0.7-2查得该地区的60min降雨强度转 换系数©0=40,再由公路排水设计规范(JTJ 018- 97)表3.0.7-2查得10min 降雨历时转换系数C10=1.25。贝降雨强度：q =1

14、.27 1.0 2.5 =3175 (mm/min)设计径流：3) 检验汇流历时(1) 水力半径计算R = (53)P式中r 水力半径，mA沟渠的过水断面面积，(m2);P 湿周，按式5 1 7计算。=b Kh(54)式中b 沟底宽(m);h沟渠过水深度(m);K系数，按式5 8计算。K =2.1 m2(55)式中m沟渠边坡坡度。沟渠的过水断面面积： A =0.5 0.5 1 0.52 =0.5(m2)湿周：0.52<1120.5 =1.914所以：R = 0.50.26 m/1.914(2) 平均流速按公式56计算排水沟的平均流速：1 2 1式中：n(56)v 排水沟平均流速没m/s；

15、n 沟壁的粗糙系数；r水力半径mI 水力坡度。查规范公路排水设计规范(JTJ 018-97 )表8.1.3浆砌片石粗糙系数n=0.025所以：1 2 21v0.26 30.005 21.07 m/s0.025查公路排水设计规范(JTJ 018-97)8.1.4浆砌片石边沟最大允许流速为2.0m/s，明沟的最小允许流速为0.4m/s,所以1.07m/s可以满足要求3)检验汇流历时t1 = 1.445边坡坡面的汇流历时按公式5 7计算:(57)式中：t1 坡面汇流历时，min；i s 坡面流长度，mm1 地表粗度系数；is 坡面流的坡度取为0.013 ；沥青路面的汇流历时横坡为2%坡面长度为12.

16、5m,路基坡面(坡度为1： 1.5，坡面流长12m护坡道的汇流历时(坡面流长为2m坡度为4% 根据沟内平均流速tt2 t3 t4 =1.54 0.68 1.98 5.45 =9.65min < 15min(4)流量检验沟渠内的泄水能力按下式(5-8)计算：Qc =v A(5 8)式中：Qc 沟渠泄水能力,m3/s ;v 平均流速,m/s ;A 过水断面，m2。Qc =1.07 0.5 =0.535 (nn/s )> Q计=0.38 (吊/s )所以边沟泄水能力大于设计径流量5)流速的比较由公路排水设计规范 （JTJ 018 97）8.1.4 查得明沟的最小允许流速 为0.4m/s。

17、最大允许流速为2.0m/s，边沟的设计流速 0.4m/s < v=1.07m/s < 2.0m/s，所以边沟设计流量速满足最小、最大允许流速的规定。综合泄水能力与流速的验算，边沟截面尺寸符合排水要求。5.1.6 路面排水设计1）路面排水设计应遵循以下原则：（1）降落在路面上的雨水，通过路面横向坡度向两侧排流，避免行车道 范围内出现积水。（2）在路线纵坡平缓、汇水量不大、路堤较低且边坡坡面不会受到冲刷 的情况下，采用在路堤边坡上横向漫流的方式排除路面水。（3）在路堤较高，边坡坡面未做防护而易遭受路面表面水冲刷，或者坡 面已采取措施但仍有可能受到冲刷时，沿路肩外侧边缘设置拦水带，汇集表

18、 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 公路上不得漫过右侧车道外边缘2）一般路段路面排水 一般路段，路面水由路拱向两侧经土路肩自然排除，为防止水流对土路肩和路堤边坡的冲刷，土路肩设置浆砌片石护肩结合铺朝草皮防护。路面排 水采用分散排水方式。3）路面面层下封层结合土路肩排水 大气降水在路面上径流，绝大部分已分散排走，为防止少量下渗水浸湿 路面面层和土基而造成了路面基层或土基强度降低，在水泥稳定碎石层顶面 铺设乳化沥青下封层。在土路肩种植土下设置纵向碎石盲沟，然后每隔 2.5m 间距在石砌护肩或骨架护坡的石砌镶边中埋设横向 

19、9; 5cm硬塑料管，以排除一 般路段路面渗水。5.2 桥涵方案设计5.2.1 桥涵设计原则1）根据公路的使用任务、性质和将来的发展需要，按照适用、经济、安 全和美观的原则进行设计；2）桥型的选择该符合因帝制宜、就地取材和便于施工、养护的原则；3）公路桥涵适当考虑农田排灌的需要；4）新建桥梁尽量采用标准化装配式结构；6）桥涵的跨径均在60m以下，采用标准路径。522桥涵方案设计1）大、中桥设计大、中桥桥位均符合路线总体走向，路桥综合考虑，并适应地方的各种 规划（城镇、路网、水利等）。在选定桥位时，首先结合路线布设进行综合比 较，取得合理的桥位和理想的线路线位，桥孔布设除满足设计流量水位和通 航

20、要求外，一般不压缩河床，对有防洪和通航要求的河堤，留有人、车通行 道。2）小桥涵设计凡路线跨越人工河流时，小桥涵的布设以河渠为基础，以不打乱现有排 灌系统为原则，排灌渠尽量分别设置桥涵，对于渠道过于密集位置相距不远， 且具有合并条件的沟渠，应予以适当合并和改移，并铺以线外改建水渠相连 接，以保证水渠的排灌功能，并使涵洞设置不至于因距离太近而带来施工困 难。5.2.3涵洞设计根据道路沿线车辆，行人的通行要求和沟渠排水要求，结合当地地形设 计桥梁、通道的设计方案如表（5.2 ）。表5.2桥涵方案设计表桥涵位置跨径（m建筑高度（m）结构形式K0+129K1312一钢筋混凝土管涵K0+285K0+32

21、52X 200.5预应力混凝土空心板梁桥K0+469K0+4712一钢筋混凝土管涵K0+558K0+5624一钢筋混凝土箱形通道K0+619K0+6212一钢筋混凝土管涵K0+868K0+8724一钢筋混凝土箱形通道K1+198K1+2302X 160.5预应力混凝土空心板梁桥K1+3813832一钢筋混凝土管涵K1+559K1+5612一钢筋混凝土管涵K1+669K1+6712一钢筋混凝土管涵K1+757.5 K2+087.512X 302预应力混凝土箱形梁桥K2+304K2+3062一钢筋混凝土管涵K2+450K2+4544一钢筋混凝土箱形通道K2+682K2+7303X 160.5预应力

22、混凝土空心板梁桥K2+852K2+8542一钢筋混凝土管涵K3+115K3+1172一钢筋混凝土管涵524通道设计由于高速公路的全封闭性要求，决定了高速公路设计过程中每个一定距 离设一条通道，以供高速公路两边行人、车辆、农机耕具通行。通道的设计 主要考虑其净空要求，同时应考绿到远景年限两边的通行要求。依据规范通道净空要求列表（5.3）。表5.3 通道最小净空通道类型净空要求> 2.7m> 2.2m汽车通道> 3.2m机耕通道 人行通道6.1道路工程量计算6.1.1 土石方量计算6.道路工程量计算土石方量计算公式用平均断面法计算如式（6- 1）V = F1F2l（ 6-1）式中

23、 V 土方量，m3；F1, F2 填挖方面积，m;L 距离，m。表6.1徐州大吴地区就 JK段高速公路土石方量桩号2横断面面积（m）横断面平均面积填方挖方填方K0+800167.770.27155.97K0+820144.160.48143.02K0+840141.880.5141.50K0+860141.120.24141.24K0+880141.360143.54K0+900145.720.02150.55K0+920155.380159.55K0+940163.720.01169.56K0+960175.390.79180.11K0+980184.830.24190.28K1+00019

24、5.730.33灭（mb间距（m）土石方（m）挖方填方挖方0.38203119.37.50.49202860.49.80.372028307.40.12202824.82.40.01202870.80.20.012030110.20.012031910.10.40203391.180.52203602.210.30.29203805.65.7195.65K1+020195.570.38202.53K1+040209.490.67213.79K1+060218.080.83219.46K1+080220.840.94233.80K1+100246.751.19251.56K1+120256.361.32261.43K1+140266.51.64277.23K1+160287.952.16281.36K1+180274.762.45290.64K1+240306.520.7307.60K1+260308.680.54310.