浅谈公路排水设计

`浅谈公路排水设计CHANGSHHAUNIIVERSIITYOFFSCIEENCE&&TECHHNOLOGGY题目：浅谈公路路排水设计小组组长：苏行1611010400078小组成员：张文文杰小组成员:唐昊龙2016年10月浅谈公路排水设设计摘要：公路排水水设计在公路路工程中占有有十分重要的的地位，必须须引起相关部部门的足够重重视。本文主主要探讨了公公路路基路面面排水的设计计，并不断完完善排水系统统，以全面提提高公路的使使用寿命。关关键词：公路路；路基；路路面；排水设设计前言随着着交通事业的的不断发展和和交通科学技技术的迅猛发发展，公路的的数量和质量量都在提高，同同时，对于道道路排水设计计越来越重视视，对它的要要求也越来越越高，我国公公路排水工程程的发展经历历了从无到有有到逐步完善善的过程。建建国初期及其其后2年，由于我我国经济比较较落后，建成成的公路技术术等级低，使使用品质差，且且由于缺乏必必要的排水设设施，公路抵抵御自然灾害害的能力很弱弱。进入2世纪8年代，公路路排水问题逐逐步被人们所所认识。在该该时期出版的的路基路面设设计手册中，对对公路排水设设计进行了一一些分析与计计算，提出了了路基路面排排水设计的要要求与规定；；在施工手册册中，对路基基路面的排水水施工提出了了具体的要求求和规定，阐阐明了各项排排水设施施工工时应注意的的事项。这些些手册在相当当长的一段时时间内作为指指导公路排水水工程设计与与施工的工具具，在公路设设计与施工中中起到了十分分重要的作用用。20世纪90年代后，随随着高速公路路的飞速发展展，排水工程程的设计、施施工和养护愈愈来愈引起人人们的重视，排排水工程被提提到了一个相相当重要的高高度。1998年我国制定定并发布了《公公路排水设计计规范(JTJ118—97)》，它不仅仅全面系统地地介绍了各种种排水设施的的设计要领，而而且在路基路路面排水的基基础上，增加加了路面结构构内部排水及及公路构造物物及下穿道路路排水的内容容，使公路排排水工程更趋趋完善和合理理。这里笔者者就水对道路路的作用及危危害、道路排排水的目的和和要求、道路路排水设计的的前景进行详详述。公路排排水设计是高高速公路设计计的重要内容容之一。在高高速公路的排排水设计前，应应充分了解当当地的实际情情况，遵循公公路排水设计计的原则和规规范来设计。因因此，在高速速公路的设计计中，对于路路面的排水设设施要进行特特别的设计与与研究，才能能确保高速公公路的稳定和和行车的安全全，同时应达达到与周围环环境协调、美美化高速公路路的效果。一、水对道路的的作用及危害害路基和路面结构构外露在地表表，直接感受受自然因素的的影响。水是是道路上常见见的自然物质质，由于它的的存在，会直直接或间接影影响到道路的的湿度从而会会影响到道路路的使用质量量与行车安全全，主要体现现在地面水对对地表的侵蚀蚀与地下水对对地基的破坏坏。(1)雨雪形成成的大气降水水轻微会导致致地面积水影影响正常交通通，严重会造造成地面的重重病害——可以直接冲冲毁路肩、边边坡和路基；；渗入路基内内部的水会使使土基湿软从从而引起路基基冻胀、翻浆浆或边坡塌方方、泥石流，甚甚至整个路基基沿倾斜基底底滑动；进入入结构层内的的水分可浸湿湿无机结合料料处治的粒料料层，导致基基层强度下降降，使沥青面面层出现剥落落和松散；水水泥混凝土路路面由于接缝缝多，从接缝缝中渗入的水水分聚集在路路面结构中，在在重载的反复复作用下，产产生很大的动动水压力，导导致接缝附近近的细颗粒集集料软化，形形成唧泥，产产生错台、断断裂等病害。(2)海、河、湖湖、水渠及水水库水会影响响离这些水源源较近的道路路的使用，长长时间作用就就会造成临近近道路路面的的严重积水，降降低路面材料料的强度，形形成各种各样样影响交通的的病害；如果果地上排水不不充分会使水水流进入封闭闭性不好的道道路内部形成成松软土层，造造成路基沉陷陷；遇到易发发洪水季节甚甚至会冲毁路路基及周边的的附属工程构构造物。(3)位于地下下上层相对不不透水层一带带的滞水，会会软化路基，使使路基潮湿，降降低路基的强强度。(4)在地面以以下第一个隔隔水层以上的的含水层的潜潜水，距地面面较近，在重重力作用下可可沿土层以薄薄膜形式从含含水量高的位位置向含水量量低的地方流流动，从温度度高的地方向向温度低的冻冻结中心周围围流动，会形形成水分集中中，造成路基基局部损坏，影影响路基的整整体强度和水水温稳定性，重重者会引起冻冻胀、翻浆或或边坡滑坍，甚甚至整个路基基沿倾斜基底底滑动，水还还可能造成掺掺有膨胀土的的路基工程毁毁灭性的破坏坏。(5)在地面以以下任何两个个隔水层之间间含水层中的的层间地下水水，当水源高高于地面时，可可以通过岩层层裂缝冒出地地面而成泉水水，上升到路路基，导致路路基湿软，强强度降低，重重者也会引起起路基的整体体破坏。总之，路基、路路面的强度与与稳定性同水水的关系十分分密切。路基基、路面的病病害有多种，形形成病害的原原因也有很多多，但水的作作用是主要因因素，无不都都与地面水和和地下水的浸浸湿和冲刷破破坏有关。水水的作用加剧剧了路基路面面结构的损坏坏，加快了路路面使用性能能的变坏，缩缩短了路面的的使用寿命。据据新闻网上有有关报道：“近几年由于于我国连续发发生了几次历历史上罕见的的特大洪水，公公路水毁损失失十分严重，据据不完全统计计，仅在1991年-1998年间，公路路水毁损失达达2多亿元，某某些省份平均均每年水毁损损失都达亿元元。”这固然有洪洪水凶猛人力力不可抗拒的的因素，但公公路本身抗灾灾能力差，排排水设施不齐齐全，排水系系统不配套也也是造成水毁毁损失的一个个重要原因。因因此充分认识识水对公路的的破坏性，认认真做好公路路排水系统的的设计、施工工和养护已是是一项十分严严峻而紧迫的的任务。二、道路排水的的目的和要求求(1)道路排水水设计的目的的。就是要考考虑道路等级级、地形、地地质、气候、年年降雨量、地地下水等条件件，考虑不同同的水源，设设置相应的排排水设施，使使路基、路面面形成良好的的排水系统。把把影响路基强强度和稳定性性的水排到路路基范围以外外适当的地点点，并防止地地面水漫流、滞滞积或下渗，对对影响路基稳稳定性的地下下水，则应予予以隔断、疏疏干、降低，并并引到路基范范围以外适当当的地点，将将土基湿度降降低到一定范范围内，保持持路基常年处处于干燥状态态，确保路基基、路面的强强度和稳定性性不受地下水水和地表积水水的影响。还还必须将路面面排水和路基基排水结合起起来综合考虑虑，将地上排排水和地下排排水结合考虑虑，将临时性性排水设施与与永久性排水水设施结合考考虑，将道路路排水与农田田灌溉、周围围环境保护综综合考虑，将将道路排水工工程与防护加加固工程综合合考虑。一般把道路排水水分为地面排排水和地下排排水。路界地地面排水包括括路面(含路肩、中中央分隔带)排水、路基基边坡排水、沟沟渠排水等。地地下排水包括括路基地下排排水、中央分分隔带地下排排水和纵向填填、挖方交界界处地下排水水等。(2)道路排水水设施施工的的目的。首先先应校核全线线排水系统的的设计是否完完备和妥善，必必要时予以补补充或修改，应应重视排水工工程的质量和和使用效果。此此外，应根据据实际情况，设设置施工现场场的临时性排排水措施，保保证路基土石石方及附属结结构在正常条条件下进行施施工作业，消消除路基基底底和土体内与与水有关的隐隐患，保证路路基工程质量量。(3)道路排水水设施养护的的目的。应该该对排水设施施进行日常性性、经常性、季季节性的养护护，若发现有有排水不畅，淤淤积，堵塞现现象，一定要要及时对排水水设施予以补补充或修改，保保持排水设施施的正常使用用，水流畅通通，并根据实实际情况不断断改善路基排排水条件。(4)道路排水水设计的要求求。①排水设计要要因地制宜、全全面规划、因因势利导、综综合整治、讲讲究实效、注注意经济，充充分利用有利利地形和自然然水系。一般般情况下，地地面和地下设设置的排水沟沟渠宜短不宜宜长，以使水水流不致过于于汇集，做到到及时疏散、就就近分流。②各种路基排排水沟渠的设设置，应注意意与农田水利利相配合，必必要时要适当当增设涵管或或加大涵管孔孔径，以防农农业用水影响响路基的稳定定性，并做到到路基排水有有利于农田灌灌溉。路基边边沟一般不用用作农田灌溉溉渠道，两者者必须合并使使用时，边沟沟的断面应加加大，以防止止水流危害路路基。③设计前必须须进行调查研研究，查明水水源与地质条条件，重点路路段要进行排排水系统的全全面规划，考考虑路基排水水与桥涵布置置相配合、地地面排水与地地下排水相配配合、各种排排水沟渠的平平面布置与竖竖向布置相配配合，做到综综合整治，分分期修建。对对于排水困难难和地质不良良的路段，还还应和路基防防护与加固工工程相配合，并并进行特殊设设计。④路基排水要要注意防止附附近山坡的水水土流失，尽尽量不破坏天天然水系，不不轻易合并自自然沟溪和改改变水流性质质，尽量选择择有利地质条条件布设人工工沟渠，减少少排水沟渠的的防护与加固固工程。对于于重点路段的的重要排水设设施，以及土土质松软和纵纵坡较陡地段段的排水沟渠渠，应进行必必要的防护与与加固。⑤路基排水要要结合当地水水文条件和道道路等级等具具体情况，注注意就地取材材，以防为主主，既要稳固固适用，又必必须讲究经济济效益。⑥为了减少水水对路面的破破坏作用，应应尽量阻止水水进入路面结结构，并提供供良好的排水水设施，以便便迅速排除路路面结构内的的水，亦可修修筑具有能够够承载荷载和和雨水共同作作用的路面结结构。三、路基排水设设计进行路基基排水设计的的目的就是将将影响路基强强度及稳定性性的地下水及及地面水及时时排出公路范范围。路基排排水设施主要要由排水垫层层、边沟、排排水沟、截水水沟、盲沟、渗渗沟、涵洞等等组成，并与与原有沟渠、河河流等相连。设设计应遵循塘塘路分家、路路田分家的原原则，使高速速公路排水系系统自成体系系。（1）地面排水水设计路基地地面排水主要要是通过全线线贯通的边沟沟来进行的，一一般采用0.6m××0.6m的梯形边沟沟，边坡1：1，以25cm厚的7.5号浆砌片石石铺砌，边沟沟纵坡一般不不小于0．3％，坡长小小于300m，边沟水均均应引离路基基，排入原有有水系中的河河流、排水渠渠及取土坑内内，但不排入入鱼塘内，当当边沟与涵洞洞、通道发生生交叉时，一一般将边沟水水直接排入涵涵洞，或在灌灌溉涵、通道道处让路基边边沟向两侧排排走或设边沟沟倒虹吸涵通通过。在挖方方地段，还应应设置0．4m×0．4m的梯形平台台截水沟，并并在坡顶外侧侧设0．6m×0．6m的矩形地面面截水沟，以以排除坡面水水。截水沟均均以25cm厚的7．5号浆砌片石石铺砌。(22)地下排水设设计边沟设计计在高速公路路排水设计中中占有很大的的比重，设计计人员都给予予高度重视，但但在设计过程程中往往会忽忽视一些施工工中的问题。另另外当地乡镇镇常常要求增增加、改移和和调整小型构构造物设置位位置。还有一一点就是设计计中没有充分分考虑利用高高速公路施工工中超宽填土土土方等。a.一般路段。一一般路段路基基边沟设计主主要以填筑式式边沟为主，尽尽量减少路基基边沟积水现现象的发生。这这主要是吸取取已建成的高高速公路中的的教训：一是是部分路段在在汛期内路基基水不能及时时排除。二是是地方群众干干扰路基水排排入灌溉涵洞洞内。b.软基处理段段。如是淤泥泥质软土层，地地下水含量较较大，为保证证软土段路基基的稳定，迅迅速排除地下下水至关重要要。设计应采采取：板+砂垫层+超载预压的的深层。塑料料排水实践证证明：这些措措施可有效地地处理及砂垫垫层+超载预压的的浅层排水处处理等措施。排排除软土段地地下水。值得得注意的是为为确保软土段段地下水迅速速由砂垫层排排入边沟，需需在砂垫层与与边沟相接的的斜面上做15cm厚的级配碎碎石(粒径2-4cmm)反滤层，在在砂垫层底部部位置预留截截面为5cmx55cm、纵向间距距为l0m的泄水孔，且且泄水孔出口口应高于边沟沟底30cm。c.低矮路堤。低低矮路堤设计计应采取护坡坡道下挖和边边沟加深的措措施，护坡道道高程(m)=设计高程(m)－1.8m，实际使用用效果良好,但应注意边边沟出水口不不应低于常水水位标高或利利用的排水沟沟渠的底面标标高。对边沟沟标高及纵坡坡方向的问题题：根据路线线纵断面和沿沿线自然地形形情况综合确确定，通常以以沿线自然地地形为主确定定排水方向。边边沟底标高控控制应以该段段路肩边缘最最低点标高以以下大于1.7m为宜，原因因是考虑到路路线中央分隔隔带横向排水水管不能因边边沟积水而引引起倒灌。对对于个别特殊殊路段不能满满足1.7m要求的,可放宽至1.4～1.5m，若另一侧侧边沟较低时时应优先采用用单侧布设横横向排水管。d.挖方路段。对对于挖方段应应考虑到中央央分隔带横向向排水管排水水要求，边沟沟底标高不低低于路肩标高高1．2m，同时要求求边沟纵坡不不小于0．5％。施工期期要求各施工工单位必须首首先在挖方段段边坡顶开挖挖截水沟以防防止路基外侧侧水进入路基基，并且应做做好挖方段本本身临时排水水沟的设置工工作。对于石石方挖方段，可可结合取土，尽尽量使路两侧侧边沟挖深、挖挖宽，以利截截流地下水和和降低路基中中地下水位。e.填挖交接段段。对于路堑堑和路堤交接接处，如路堑堑地下水位较较高，为防止止路堑下含水水层中的水沿沿路基纵向流流入路堤，使使路堤湿化、坍坍塌，设计增增设了横向渗渗沟。边沟水水进入涵洞及及跨越通道等等情况的处理理：沿线设置置的涵洞有排排涵、灌涵和和灌排两用涵涵。对于需排排入排涵的边边沟，其边沟沟底标高不低低于涵洞中心心的标高；需需排入灌涵的的边沟，其沟沟底标高不低低于涵顶标高高；而对于灌灌排两用的涵涵洞应按灌涵涵要求设置，特特殊情况时可可适当降低。为为防止冲刷涵涵洞，原则上上采用边沟急急流槽连接边边沟和涵洞洞洞口。一般情情况下边沟尽尽量少穿越通通道，当排水水需通过通道道排入涵洞时时，应优先采采用边沟盖板板涵，特殊情情况下可采用用边沟倒虹吸吸穿越通道。四、路面排水设计路面排水设计是高速公路路面设计的重要组成部分。一方面，车辆高速行驶时，易发生交通事故，影响高速行车安全；另一方面，路面水若不能及时排除，影响路面的整体强度，最终导致路面过早破坏，因此尤需重视路面排水设计。（1）一般路段的路面排水。一般路段是指不设超高的路段。路面排水根据路线纵坡采用分散漫流式和集中截流式两种形式。当路线纵坡＜0.3％时，路面排水采用分散漫流式，路缘石采用水泥混凝土的平缘石，路面水沿纵坡和横坡经路堤边坡排入边沟；当路线纵坡≥0.3％时，路面排水采用集中截流式，在硬路肩边缘土路肩范围内设置沥青混凝土拦水缘石，汇集路面水，每隔一定距离经泄水口流入边坡急流槽，排至路基边沟。（2）超高路段的路面排水。设置了超高的路段，路面水易浸占超高侧行车道，并穿过凸形中央分隔带紧急开口进入另一侧行车道，从而影响行车安全，故应及时排除超高侧汇集的路面水。如在超高侧行车方向左侧路缘带设置了纵向排水沟，并每隔一定距离设置了集水井及横向排水管，这样超高侧路面水沿纵坡及横坡流人边坡急流槽，再排人路基边沟。（3）中央分隔带排水。高速公路中央分隔带排水设计主要为排除中央分隔带内积水，可分为施工期间和道路营运期下渗水的排除。施工期间排水量取决于最大瞬时降雨量及中央分隔带的汇水面积。一般情况下，由于高速公路中央分