PPT道路排水工程设计讲义

第九章道道路排水水工程设计计第九章道道路排水水工程设计计第一节概概述第二节路路基排水水设计第三节路路面排水水设计第一节概概述一、道路排排水的目的的及要求影响路基路路面的水可可分为地面面水和地下下水两类，，地面水水对路基产产生冲刷和和渗透，冲冲刷可能导导致路基整整体稳定性性受损害，，形成水毁毁现象。地地下水主要要对路基产产生影响，，轻者能使使路基湿软软，降低路路基强度；；重者会引引起冻胀、、翻浆或边边坡滑坍。。道路排水的的任务，就就是将路基基范围内的的土基湿度度降低到一一定的范围围内，保持持路基路面面常年处于于干燥、中中湿状态，，确保结构构的强度和和稳定，，以及避免免积水，延延长和确保保其正常使使用寿命。。二、排水设设计的一般般原则排水设计的的一般原则则a、根据具体情情况进行系系统分析，，遵循先主主后次，先先重点后辅辅助助，，先地下后后地面，先先排水后防防护原则b、排水设施要要因地制宜宜、全面规规划、合理理布局、综综合治理、、讲究时效效、注意经经济，并充充分利用有有利地形和和自然水系系c、各种路基排排水沟渠的的设置，应应注意与农农田水利相相配合d、设计前必必须进行行调查研研究，查查明水源源与地质质条件，，重点路路段要要进行行排水系系统的全全面规划划e、防止附近近山坡的的水土流流失，尽尽量不破破坏天然然水系，，f、结合当地地水文条条件和道道路等级级等具体体情况，，注意就就地取材材，以防防为主g、尽量阻阻止水进进入路面面结构，，并提供供良好的的排水措措施第二节路路基基排水设设计一、地面面排水设设施常用的路路基地面面排水设设施有边沟、截截水沟、、排水沟沟、跌水水与急流流槽、蒸蒸发池、、排水泵泵站等，必要要时还有有渡水槽、、倒虹吸吸及积水水池等。1、边沟边沟设置置在挖方方路基的的路肩外外侧或矮矮路堤的的坡脚外外侧，上上坡上路路堤靠上上坡一侧侧的坡脚脚应设置置不透水水的边沟沟。边边沟不宜宜过长，，横段段面形式式有：梯梯形、矩矩形、三三角形及及流线形形，如图图，各断断面形式式适用范范围（见见教材））表9-12、截水沟沟设置在挖挖方路基基边坡坡坡顶以外外，或深深路堑高高边坡分分台碎落落台上，，或护坡坡道上，，或山坡坡路堤上上方的适适当地点点。用以以拦截路路基上方方流向路路基的地地面径流流，减轻轻边沟的的水流负负担，保保证挖方方边坡和和填方坡坡脚不受受水流冲冲刷。下下图是设设置在路路堑边坡坡上方的的截水沟沟示意图图。山坡填方方路段可可能遭到到上方水水流的冲冲刷而破破坏，因因此必须须设置截截水沟，，以拦截截山坡水水流，保保护路堤堤。如图图：横断面形形式一般般为梯形形，沟的的边坡坡坡度，因因岩土条条件而定定，采用用1∶1.0～1∶1.5，如图所所示：位置尽量量与绝大大多数地地面水流流方向垂垂直沟底应具具有0.5％以上的的纵坡，，亦不宜宜超过3％截水沟下下游应有有急流槽槽3、排水沟沟用于排除除来自边边沟、截截水沟或或其他水水源的水水流，并并将其引引至桥涵涵或路基基范围以以外的指指定地点点。横断面形形式，一一般采用用梯形，，尺寸大大小应经经水利水水文计算算确定位置根据据需要并并结合当当地地形形条件而而定排水沟水水流注入入其它沟沟渠或水水道时，，应使原原水道不不产生冲冲刷或淤淤积。通通常应使使排水沟沟与原水水道两者者成锐角角相交，，即交角角不大于于45°，排水沟与与其它水水道衔接接示意图图如图：1、排水沟沟；2、其它沟沟渠；3、路基中中心线；；4、桥涵路基排水水沟渠的的加固类类型有多多种，下下图为沟沟渠加固固横断面面图，设设计时可可结合当当地条件件，根据据沟渠土土质、水水流速度度、沟底底纵坡和和使用要要求等按按《简明公路路施工手手册》选定。a)石灰三合合土抹平平层；b）干砌片片石（碎碎石垫平平）；c）平铺草草皮；d)浆砌片石石（碎石石垫平））；e）竖铺草草皮，砌砌石底；；f）砖砌水水槽；4、跌水与与急流槽槽为人工排排水沟渠渠的特殊殊形式，，用于陡陡坡地段段，沟底底纵坡可可达45°，跌水的的构造，，有单级级和多级级之分，，基本本构造可可分为进进水口、、消力池池和出水水口三个个组成部部分，如如图：多级跌水水如图，，其底宽宽和每级级长度依依地形和和需要而而定急流槽的的构造亦亦由进口口、主槽槽（槽身身）和出出口三部部分组成成，如下下图所示示。进出出口与主主槽连接接处，因因沟槽横横断面尺尺寸不同同，应设设置过渡渡段，以以便平顺顺衔接，，出口部部分设有有消力池池。急流流槽的基基础必须须稳固，，在槽底底设耳墙墙埋入地地面以下下，以防防止滑动动。当槽槽身较长长时，宜宜分段砌砌筑，每每段长5～10m，预留伸伸缩缝，，并用防防水材料料填塞。。1、耳墙;2、消力池池;3、混凝土土槽底;4、钢筋混混凝土槽槽底;5、横向沟沟渠;6、砌石护护底5、倒虹吸吸与渡水水槽当水流需需要横跨跨路基，，而又受受设计标标高限制制时，可可以采用用管道或或沟槽从从路基底底部通过过或上部部架空跨跨越，前前者为倒倒虹吸，，后者为为渡水槽槽当路线跨跨越沟渠渠，而沟沟渠水位位与路基基标高相相差不多多，既不不变设明明涵，又又不能修修建架空空渡水槽槽时，采采用倒虹虹吸是一一种可行行的方案案。倒虹虹吸布置置如下图图所示。。1、路基;2、原沟渠渠;3、洞身;4、垫层;5、竖井;6、沉淀池池倒虹吸借借助上下下游水位位差，采采用势能能迫使水水流降落落，经路路基下部部管道流流向路基基另一侧侧，再利利用动能能上升流流入下游游沟渠，，倒虹吸吸管有箱箱形和圆圆形两种种。以水水泥混凝凝土和钢钢筋混凝凝土结构构为主，，倒虹虹吸两端端设竖井井，井底底标高低低于管道道，起沉沉积泥沙沙和杂物物的作用用。渡水槽相相当于渡渡水桥，，如图所所示，作作用是在在路基上上空将两两侧沟渠渠连接起起来，以以保证水水流畅通通由进出水水口、槽槽身和下下部支承承三部分分组成,其中进出出水口构构造如图图：6、蒸发池池利用沿线线的集中中取土坑坑或专门门设置蒸蒸发池蒸发池与与路基边边沟（或或排水沟沟）间应应设排水水沟连接接。蒸发发池边缘缘与路基基边沟距距离不应应小于5m，面积较较大的蒸蒸发池不不得小于于20m。池中水水位应低低于排水水沟的沟沟底。二、地下下排水设设施常用的地地下排水水设施有有：暗（明））沟（管管）、渗渗沟、渗渗水隧洞洞、渗井井、仰斜斜式排水水孔、检检查疏通通井等。特点：排排水量不不大，主主要是以以渗流的的方式汇汇集水流流就近排排出。1、明沟针对路基基及边坡坡土体中中的上层层滞水或或埋藏很很浅的潜潜水和地地下承压压水，分分梯形断断面和矩矩形槽式式断面，，如图所所示，梯形断面面明沟一一般适用用于地下下水埋藏藏很浅的的潜水和和承压水水，深度度仅在1～2m之内；矩矩形槽式式断面明明沟一般般用于处处理地下下水埋藏藏相应较较深，或或地质不不良、水水沟边坡坡容易发发生滑塌塌的地方方，其深深度可达达3m左右。浆砌片石石梯形断断面明沟沟浆砌片片石矩矩形断断面明明沟2、盲沟沟盲沟又又称暗暗沟是是设在在地面面以下下引排排、集集中水水流的的沟渠渠，无无排渗渗水和和汇水水的作作用。。在水水利特特性上上属于于紊流流。一侧边边沟下下面所所设的的盲沟沟用以以拦截截流向向路基基的层层间水水，防防止路路基边边坡滑滑坍和和毛细细水上上升危危及路路基的的强度度和稳稳定性性。路基两两侧边边沟下下均设设盲沟沟用以以降低低地下下水位位，防防止毛毛细水水上升升至路路基工工作区区范围围内，，形成成水分分积聚聚而造造成冻冻胀翻翻浆，，或土土基过过湿而而降低低强度度等，，如图图所示示；一侧边边沟下下设盲盲沟两两侧侧边沟沟下设设盲沟沟下图设设在路路基挖挖方与与填方方交界界处的的横向向盲沟沟，用用以拦拦截和和排除除路堑堑下面面层间间水或或小股股泉水水，保保持填填方路路段不不受水水害。。1、盲沟沟;2、边沟沟;3、路堑堑;4、路堤堤简易盲盲沟的的排水水能力力较小小，不不宜过过长，，沟底底具有有1～2%的纵坡坡，出出水口口底面面标高高应高高出沟沟外最最高水水位20cm，以防防水流流倒渗渗。暗沟通通常在在以下下两种种情况况下设设置：：（1）路基基遇有有个别别泉眼眼，泉泉水外外涌，，路线线不能能绕行行（2）市区区或穿穿过集集、镇镇路段段的街街道污污水管管或雨雨水管管，以以及公公路中中央分分隔带带弯道道处的的排水水设施施3、渗沟沟采用渗渗透方方式将将地下下水汇汇集于于沟内内并通通过沟沟底通通道将将水排排至指指定地地点。。有三种种结构构形式式：盲盲沟式式、洞洞式和和管式式a)盲沟式式b)洞式c)管式渗沟设设洞或或管，，相当当于沟沟底埋埋置可可以渗渗水的的涵洞洞。下下图是是洞式式渗沟沟结构构图，，其洞洞宽b约20cm，高约约20~30cm；盖板板用条条石或或混凝凝土预预制板板，板板长约约为2b,板厚P≥15cm，并预预留渗渗水孔孔，以以便将将渗入入沟内内的水水汇集集于洞洞内排排出。。一般般将洞洞身埋埋置于于不透透水层层内，，洞身身埋在在透水水层中中时，，必要要时在在两侧侧和底底部加加设隔隔水层层，以以达到到排水水的目目的；；如果果地基基软弱弱，应应铺设设砂石石基础础；洞洞身应应具有有大于于0.5%的纵坡坡，使使集水水通畅畅排出出。1、浆砌砌块石石;2、碎砾砾石;3、盖板板;4、砂;5、双层层反铺铺草皮皮6、基础础当排除除地下下水的的流量量更大大，或或排水水距离离较长长，可可考虑虑采用用管式式渗沟沟。管管式渗渗沟的的排水水管可可采用用预制制渗水水管。。设于于边沟沟下的的管式式渗沟沟如图图所示示。4、渗井井汇集地地面不不深处处含水水层中中的地地下水水，使使其通通过不不渗水水层渗渗入更更深的的含水水层中中，以以降低低浅层层的地地下水水位或或全部部予以以排出出，疏疏干路路基采用渗渗井排排水措措施前前必须须探明明路基基下层层是否否存在在透水水层，，能否否通过过渗井井汇集集并排排走的的地下下水路基内内圆形形渗井井的结结构与与布置置如图图：三、路路基排排水系系统设设计1、路基基排水水的设设计，，必须须分别别情况况，因因地制制宜。。2、利用用边沟沟、截截水沟沟等排排水设设备分分段截截留，，引入入自然然沟谷谷、荒荒地、、取土土坑或或低洼洼处，，排出出路基基范围围之外外。3、丘陵陵及山山岭地地区除除边沟沟排水水须注注意挖挖方边边坡上上方水水流下下泄。。4、地下下水的的处理理，应应与地地面水水的排排除统统一考考虑，，因地地制宜宜5、排水水系统统综合合设计计，应应合理理选定定各种种排水水设备备的类类型和和位置置，恰恰当确确定排排水功功能。。6、在路路基排排水设设计中中，农农田用用水宜宜自成成系统统。注意问问题下图是是路基基综合合排水水系统统示例例地下水水的处处理，，应与与地面面水的的排除除统一一考虑虑，因因地制制宜。。设置置必要要的地地下排排水设设备，，充分分利用用地面面排水水沟渠渠，把把危及及路基基的地地下渗渗水、、泉水水予以以排除除。下下图是是路基基排水水综合合设计计的一一个简简例，，利用用渗沟沟将路路基上上方出出现的的泉水水汇集集经涵涵洞排排至路路基下下方。。第三节节路路面排排水设设计一、路路面表表面排排水目的：：通过过排水水设施施将降降落在在公路路用地地范围围内的的表面面水有有效地地汇集集，并并迅速速排出出路界界外，，同时时将可可能流流入路路界的的地表表水拦拦截在在路界界范围围外。。对于高高速和和一级级公路路通常常选用用拦水带带和急急流槽槽的排水水方式式，，对于于二级级及二二级以以下的的公路路通常常都采采用横向漫漫流分分散排水的的方式式。（1）分散散漫流流式路路表排排水主要是是依靠靠路面面及路路肩的的横坡坡及时时将降降水排排除路路面。。适用于于路线线纵坡坡平缓缓、汇汇水量量不大大，路路堤较较低、、且边边坡坡坡面不不会受受到冲冲刷的的路段段，主主要用用于等等级较较低的的公路路。通过在在行车车道和和路肩肩上设设置的的横向向坡度度，使使表面面水流流向路路基边边缘。。路面面横披披大，，有利利于迅迅速排排水，，但不不利于于行车车安全全。路路肩的的横披披值应应较行行车道道横披披值大大1％～2％。（2）集中中截流流式路路表排排水避免路路堤边边坡坡坡面受受排水水冲刷刷，在在硬路路肩外外测边边缘设设置拦拦水带带或路路肩排排水沟沟，将将路面面水拦拦在硬硬路肩肩范围围内，，通过过一定定距离离设置置的泄泄水口口和急急流槽槽排入入边沟沟。适用于于路堤堤较高高，边边坡坡坡面未未作防防护且且易遭遭受路路面表表面水水流冲冲刷，，或虽虽已采采取防防护措措施但但仍有有可能能受冲冲刷的的地段段，主主要应应用在在等级级较高高的公公路上上。路表排排水设设施主主要有有路拱及及路肩肩横坡坡、拦拦水带带、三三角形形或矩矩形集集水槽槽、泄泄水口口和急急流槽槽等。（一））拦水水带1、主要要形式式:一般由由沥青青混凝凝土、、水泥泥混凝凝土或或块石石制作作。a)沥青混混凝土土拦水水带;b)水泥混混凝土土拦水水带(1－硬路路肩边边缘)2、设置置原则则及构构造：：对于高高速公公路和和一级级公路路，过过水断断面内内的水水面只只能覆覆盖路路肩宽宽度，，对对于二二级及及二级级以下下公路路，，规定定过水水断面面内的的水面面不能能漫过过毗邻邻车道道的一一半宽宽度拦水带带的顶顶面应应略高高于过过水断断面的的设计计水位位高；；拦水水带的的设计计外露露高度度（即即过水水断面面的水水深）），还还取决决于设设计流流量和和路肩肩的横横向坡坡度，，可按按设计计流量量计算算确定定；（二）路肩肩排水沟在硬路肩宽宽度较窄或或爬车道占占用了路肩肩过水断面面，而路面面的汇水宽宽度或汇水水量都较大大，拦水带带的流水断断面不足时时，可在路路肩上设置置由U形水泥混凝凝土预制件件铺筑的路路肩排水沟沟。采用汇集路路面表面水水集中排放放的方式，，或在土土路肩上设设置边沟的的方式汇集集表面水1、路堤边沟沟1-行车道；2-硬路肩；3-碟形混凝土土边沟；4-基层；5-垫层2、路堑边沟沟1-硬路肩；2-三角形或皿皿形边沟3-沟底铺砌4-排水沟透水水性回填料料5-排水管6-标线7-沟底和坡面面铺砌8-砂砾路堑混凝土土边沟1-硬路肩；2-无铺面路肩肩3-碟形混凝土土边沟；4-基层；5-面层；6-基层7-底基层；8-边坡边沟可采用用三角形、、碟形、U形、梯形或或矩形断面面，按公路路等级、所所需排泄的的设计流量量、设置位位置和土质质或岩质选选定。高速速和一级公公路，宜采采用三角形形或碟形边边沟。（三）泄水水口1、主要形式式：开口式式、格栅式式和组合式式开口式对于于道路交通通的干扰和和受漂浮垃垃圾堵塞的的影响较少少；格栅栅式泄水口口适用于在在路上车辆辆不靠近路路缘石行驶驶，纵坡较较大（3％以上），，以及漂浮浮垃圾较少少的情况下下；复合式式泄水口适适用于设计计流量较大大的情况下下2、设置及构构造：可设设置成开口口（喇叭口口）式。长长度不得小小于50cm；间距设置置一般为20～50m；泄水口宜宜设在凹曲曲线的底部部、道路交交叉口、匝匝道口、与与桥梁等构构造物连接接处、超高高路段与一一般路段的的横坡转换换处。（四）路肩肩急流槽其纵坡应与与所在的路路基边坡坡坡度一致；；槽身的横横断面为槽槽形，多由由水泥混凝凝土预制构构件拼装、、砌筑而成成；进水口口为喇叭式式的簸箕形形二、路面内内部排水与与排水系统统路面内部排排水必要性性：长期积积滞在路面面结构内的的自由水对对路面产生生各种有害害影响，，侵蚀各结结构层材料料和路基土土，使其强强度降低变变形增加，，从而使路路面的承载载力降低。。设计通常从从泄水能力、、渗流时间间和渗流路路径、耐久久性三方面来综综合考虑。。（一）路面面结构内部部排水的要要求排水设施应应满足耐久久性要求渗入路面结结构内的自自由水可以以通过水平平（向两侧侧路肩）渗渗流方式和垂直（向向下）渗流流方逐渐排排除路面结构内内部排水的的要求自由水在路路面结构内内的渗流时时间不能太太长，渗流流路径不能能太长各项排水设设施应具有有足够的泄泄水能力，，以排除渗渗入路面结结构内的自自由水（二）路面面边缘排水水系统路面边缘排排水系统是是沿路面外外侧边缘设设置的纵向向集水沟和和集水、出出水管。路面边缘缘排水系系统可以以将面层层－基层层－路肩肩界间滞滞留的自自由水排排离路面面结构内内，常用