道路排水工程设计讲义

第九章道路排水工程设计第九章道路排水工程设计

第一节概述第二节路基排水设计第三节路面排水设计第一节概述一、道路排水的目的及要求影响路基路面的水可分为地面水和地下水两类，地面水对路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基整体稳定性受损害，形成水毁现象。地下水主要对路基产生影响，轻者能使路基湿软，降低路基强度；重者会引起冻胀、翻浆或边坡滑坍。道路排水的任务，就是将路基范围内的土基湿度降低到一定的范围内，保持路基路面常年处于干燥、中湿状态，确保结构的强度和稳定，以及避免积水，延长和确保其正常使用寿命。

二、排水设计的一般原则排水设计的一般原则

a、根据具体情况进行系统分析，遵循先主后次，先重点后辅助，先地下后地面，先排水后防护原则b、排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究时效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系c、各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合d、设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划e、防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，f、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g、尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施第二节路基排水设计一、地面排水设施常用的路基地面排水设施有边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽、蒸发池、排水泵站等，必要时还有渡水槽、倒虹吸及积水池等。1、边沟

边沟设置在挖方路基的路肩外侧或矮路堤的坡脚外侧，上坡上路堤靠上坡一侧的坡脚应设置不透水的边沟。边沟不宜过长，横段面形式有：梯形、矩形、三角形及流线形，如图，各断面形式适用范围（见教材）表9-12、截水沟设置在挖方路基边坡坡顶以外，或深路堑高边坡分台碎落台上，或护坡道上，或山坡路堤上方的适当地点。用以拦截路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷。下图是设置在路堑边坡上方的截水沟示意图。山坡填方路段可能遭到上方水流的冲刷而破坏，因此必须设置截水沟，以拦截山坡水流，保护路堤。如图：

横断面形式一般为梯形，沟的边坡坡度，因岩土条件而定，采用1∶1.0～1∶1.5，如图所示：位置尽量与绝大多数地面水流方向垂直沟底应具有0.5％以上的纵坡，亦不宜超过3％截水沟下游应有急流槽3、排水沟

用于排除来自边沟、截水沟或其他水源的水流，并将其引至桥涵或路基范围以外的指定地点。横断面形式，一般采用梯形，尺寸大小应经水利水文计算确定位置根据需要并结合当地地形条件而定排水沟水流注入其它沟渠或水道时，应使原水道不产生冲刷或淤积。通常应使排水沟与原水道两者成锐角相交，即交角不大于45°，

排水沟与其它水道衔接示意图如图：1、排水沟；2、其它沟渠；3、路基中心线；4、桥涵路基排水沟渠的加固类型有多种，下图为沟渠加固横断面图，设计时可结合当地条件，根据沟渠土质、水流速度、沟底纵坡和使用要求等按《简明公路施工手册》选定。a)石灰三合土抹平层；b）干砌片石（碎石垫平）；c）平铺草皮；d)浆砌片石（碎石垫平）；e）竖铺草皮，砌石底；f）砖砌水槽；4、跌水与急流槽为人工排水沟渠的特殊形式，用于陡坡地段，沟底纵坡可达45°，跌水的构造，有单级和多级之分，基本构造可分为进水口、消力池和出水口三个组成部分，如图：多级跌水如图，其底宽和每级长度依地形和需要而定

急流槽的构造亦由进口、主槽（槽身）和出口三部分组成，如下图所示。进出口与主槽连接处，因沟槽横断面尺寸不同，应设置过渡段，以便平顺衔接，出口部分设有消力池。急流槽的基础必须稳固，在槽底设耳墙埋入地面以下，以防止滑动。当槽身较长时，宜分段砌筑，每段长5～10m，预留伸缩缝，并用防水材料填塞。1、耳墙;2、消力池;3、混凝土槽底;4、钢筋混凝土槽底;5、横向沟渠;6、砌石护底5、倒虹吸与渡水槽当水流需要横跨路基，而又受设计标高限制时，可以采用管道或沟槽从路基底部通过或上部架空跨越，前者为倒虹吸，后者为渡水槽当路线跨越沟渠，而沟渠水位与路基标高相差不多，既不变设明涵，又不能修建架空渡水槽时，采用倒虹吸是一种可行的方案。倒虹吸布置如下图所示。1、路基;2、原沟渠;3、洞身;4、垫层;5、竖井;6、沉淀池倒虹吸借助上下游水位差，采用势能迫使水流降落，经路基下部管道流向路基另一侧，再利用动能上升流入下游沟渠，倒虹吸管有箱形和圆形两种。以水泥混凝土和钢筋混凝土结构为主，倒虹吸两端设竖井，井底标高低于管道，起沉积泥沙和杂物的作用。渡水槽相当于渡水桥，如图所示，作用是在路基上空将两侧沟渠连接起来，以保证水流畅通由进出水口、槽身和下部支承三部分组成,其中进出水口构造如图：6、蒸发池利用沿线的集中取土坑或专门设置蒸发池蒸发池与路基边沟（或排水沟）间应设排水沟连接。蒸发池边缘与路基边沟距离不应小于5m，面积较大的蒸发池不得小于20m。池中水位应低于排水沟的沟底。二、地下排水设施常用的地下排水设施有：暗（明）沟（管）、渗沟、渗水隧洞、渗井、仰斜式排水孔、检查疏通井等。特点：排水量不大，主要是以渗流的方式汇集水流就近排出。1、明沟针对路基及边坡土体中的上层滞水或埋藏很浅的潜水和地下承压水，分梯形断面和矩形槽式断面，如图所示，梯形断面明沟一般适用于地下水埋藏很浅的潜水和承压水，深度仅在1～2m之内；矩形槽式断面明沟一般用于处理地下水埋藏相应较深，或地质不良、水沟边坡容易发生滑塌的地方，其深度可达3m左右。浆砌片石梯形断面明沟

浆砌片石矩形断面明沟2、盲沟

盲沟又称暗沟是设在地面以下引排、集中水流的沟渠，无排渗水和汇水的作用。在水利特性上属于紊流。一侧边沟下面所设的盲沟用以拦截流向路基的层间水，防止路基边坡滑坍和毛细水上升危及路基的强度和稳定性。路基两侧边沟下均设盲沟用以降低地下水位，防止毛细水上升至路基工作区范围内，形成水分积聚而造成冻胀翻浆，或土基过湿而降低强度等，如图所示；一侧边沟下设盲沟两侧边沟下设盲沟

下图设在路基挖方与填方交界处的横向盲沟，用以拦截和排除路堑下面层间水或小股泉水，保持填方路段不受水害。1、盲沟;2、边沟;3、路堑;4、路堤简易盲沟的排水能力较小，不宜过长，沟底具有1～2%的纵坡，出水口底面标高应高出沟外最高水位20cm，以防水流倒渗。暗沟通常在以下两种情况下设置：（1）路基遇有个别泉眼，泉水外涌，路线不能绕行（2）市区或穿过集、镇路段的街道污水管或雨水管，以及公路中央分隔带弯道处的排水设施3、渗旨沟采用渗伟透方式蚁将地下烂水汇集轧于沟内眨并通过慕沟底通蒸道将水迟排至指曾定地点随。有三种削结构形吓式：盲望沟式、贫洞式和殿管式a)盲沟双式b)洞式c)管式渗沟色设洞散或管歌，相危当于荒沟底倍埋置咬可以流渗水嫂的涵乳洞。供下图透是洞冠式渗喜沟结瓜构图煎，其锯洞宽b约20c智m，高约20课~3巴0c啄m；盖水板用叉条石遥或混如凝土示预制产板，呼板长无约为2b么,板厚P≥15混cm，并搜预留耐渗水喇孔，劣以便比将渗较入沟壮内的纯水汇馒集于壤洞内捏排出比。一椒般将虏洞身醋埋置招于不辅透水该层内不，洞安身埋腹在透芳水层乘中时蒜，必醒要时损在两港侧和好底部笼加设塑隔水崭层，菌以达庄到排失水的躺目的希；如臭果地算基软冷弱，钞应铺败设砂哑石基歉础；栽洞身慕应具祸有大韵于0.界5%的纵坡火，使集培水通畅习排出。1、浆砌深块石;2、碎砾臣石;3、盖板;4、砂;5、双仔层反嗽铺草货皮6、基岭础当排除晴地下水困的流量音更大，调或排水绳距离较青长，可累考虑采揉用管式疑渗沟。娱管式渗贫沟的排那水管可亦采用预叉制渗水趋管。设跳于边沟辅下的管屑式渗沟仍如图所件示。4、渗垦井汇集嫩地面畜不深壮处含柿水层器中的诸地下滋水，架使其袋通过峰不渗孤水层然渗入缝更深叮的含晴水层猛中，觉以降没低浅渗层的匙地下刃水位置或全贫部予封以排日出，饱疏干外路基采用丢渗井而排水垦措施畏前必贤须探芝明路其基下丈层是悼否存管在透吩水层变，能佛否通畏过渗肺井汇蛇集并斤排走谷的地登下水路基宵内圆祖形渗忙井的要结构捐与布虑置如胡图：三、乓路基牺排水熔系统哥设计1、路笨基排否水的锻设计耳，必棉须分顶别情族况，洲因地鼻制宜柳。2、利耐用边芦沟、泻截水羽沟等欣排水胖设备含分段足截留侍，引寻入自景然沟晴谷、狐荒地颤、取盗土坑监或低润洼处到，排增出路上基范衡围之护外。3、丘陵麻及山岭冈地区除圆边沟排惹水须注党意挖方规边坡上锹方水流迅下泄。4、地下信水的处身理，应熟与地面把水的排湖除统一踢考虑，端因地制庭宜5、排鸡水系福统综羽合设秤计，磨应合传理选富定各牛种排论水设罢备的族类型枣和位竭置，遣恰当棕确定抵排水度功能凉。6、在路授基排水则设计中小，农田若用水宜凡自成系址统。注意问却题下图渔是路糖基综躺合排循水系冻统示按例地下水郑的处理微，应与狱地面水指的排除绍统一考沟虑，因浪地制宜陈。设置锯必要的追地下排陆水设备态，充分们利用地荡面排水欣沟渠，遍把危及件路基的店地下渗侨水、泉姐水予以扒排除。手下图是快路基排舰水综合喇设计的谜一个简愿例，利范用渗沟垫将路基幸上方出东现的泉籍水汇集缝经涵洞判排至路陪基下方凤。第三节绑路面茎排水设宝计一、佳路面饭表面坚排水目的：垃通过排闻水设施胖将降落亭在公路纹用地范萝围内的倍表面水忌有效地殊汇集，驴并迅速嚷排出路铁界外，叶同时将爱可能流假入路界卧的地表葱水拦截织在路界衣范围外顷。对于召高速拾和一凤级公唤路通妖常选允用拦水带妖和急流有槽的排水玻方式为，对于隔二级及介二级以她下的公榴路通常狱都采用横向漫春流分散排水骨的方蹈式。（1）分散元漫流式尿路表排阿水主要圾是依忍靠路竟面及锦路肩糕的横炉坡及策时将疮降水纽奉排除乏路面拣。适用杀于路颤线纵歇坡平点缓、冻汇水所量不柴大，植路堤触较低惨、且寸边坡达坡面蹄不会锻受到石冲刷幅的路袭段，祥主要吵用于庸等级冲较低软的公芹路。通过在布行车道借和路肩芒上设置扰的横向疑坡度，孕使表面聚水流向湿路基边墙缘。路口面横披滴大，有幻玉利于迅易速排水跌，但不蒙利于行龄车安全校。路肩寇的横披性值应较腊行车道众横披值泡大1％～2％。（2）集巩中截侮流式胳路表倚排水避免路沿堤边坡舟坡面受吸排水冲碰刷，在石硬路肩唐外测边罩缘设置术拦水带悟或路肩泳排水沟幼，将路六面水拦超在硬路金肩范围融内，通羡过一定陪距离设没置的泄协水口和题急流槽当排入边纲沟。适用于繁路堤较不高，边忧坡坡面荷未作防戚护且易借遭受路耀面表面片水流冲疼刷，或素虽已采赛取防护隶措施但仪仍有可绵能受冲守刷的地域段，主国要应用湖在等级饿较高的烘公路上耗。路表排扒水设施高主要有路拱仍及路容肩横秘坡、偿拦水碌带、僵三角卫形或初矩形易集水完槽、鉴泄水牛口和里急流润槽等。（一）萌拦水带1、主要葛形式:一般由议沥青混盏凝土、窜水泥混锯凝土或拼块石制岂作。a)沥青混察凝土拦料水带;b捧)水泥混谢凝土拦助水带(1－硬路践肩边缘)2、设置咽原则及设构造：对于高径速公路诱和一级肝公路，怖过水断泊面内的访水面只势能覆盖冬路肩宽衔度，趋对于二欧级及二役级以下那公路辽，规定缎过水断轰面内的肾水面不羽能漫过慈毗邻车榨道的一尘半宽度拦水带宪的顶面非应略高的于过水领断面的冤设计水爪位高；谈拦水带下的设计未外露高葬度（即座过水断衔面的水谢深），康还取决扩于设计桑流量和纱路肩的洒横向坡痰度，可填按设计凯流量计筝算确定爬；（二）确路肩排呜水沟在硬路多肩宽度乐较窄或淘爬车道搅占用了控路肩过瓶水断面槐，而路迈面的汇谅水宽度垫或汇水虽量都较扁大，拦讽水带的怠流水断黑面不足孩时，可袖在路肩泼上设置妈由U形水泥启混凝土杀预制件仗铺筑的谨路肩排耐水沟。采用汇抛集路面挖表面水遥集中排伏放的方宇式，准或在土颜路肩上约设置边荣沟的方篇式汇集辞表面水1、路堤肿边沟1-行车凳道；2-硬路照肩；3-碟形同混凝雅土边蹄沟；4-基层刘；5-垫层2、路堑赛边沟1-硬路肩受；2-三角形殖或皿形盘边沟3-沟底铺绑砌4-排水沟纠透水性替回填料5-排水愧管6-标线7-沟底和恢坡面铺巡寿砌8-砂砾路堑述混凝瞎土边负沟1-硬路肩僻；2-无铺标面路西肩3-碟形混贿凝土边已沟；4-基层；5-面层；6-基层7-底基层问；8-边坡边沟派可采尖用三馅角形舒、碟甘形、U形、梯蜜形或矩不形断面战，按公蛇路等级蹦、所需都排泄的大设计流佩量、设醋置位置既和土质锦或岩质姿选定。般高速和谁一级公显路，宜嘉采用三渠角形或混碟形边焰沟。（三）声泄水口1、主要杏形式：晶开口式龄、格栅砖式和组屋合式开口式尽对于道延路交通认的干扰摆和受漂欲浮垃圾永堵塞的深影响较河少；蜂格栅式苍泄水口哪适用于贿在路上帽车辆不阁靠近路誉缘石行岗驶，纵循坡较大列（3％以上昨），以顿及漂浮固垃圾较锁少的情跨况下；北复合式欠泄水口耍适用于璃设计流励量较大秧的情况晋下2、设置拔及构造惹：可设秃置成开慌口（喇守叭口）字式。长挥度不得围小于50c翻m；间娃距设缝置一著般为20～50状m；泄炼水口统宜设舱在凹泻曲线截的底窄部、锐道路伸交叉味口、秩匝道竞口、腔与桥球梁等陶构造呼物连拾接处图、超宫高路诞段与政一般彼路段馅的横雹坡转突换处熔。（四谜）路旧肩急粗流槽其纵坡量应与所团在的路加基边坡速坡度一凑致；槽副身的横杂断面为耳槽形，漠多由水盏泥混凝秧土预制肝构件拼贤装、砌出筑而成娘；进水余口为喇垃叭式的俯簸箕形二、路周面内部度排水与丹排水系物统路面切内部炉排水坚必要炮性：叹长期顿积滞奖在路轨面结滔构内即的自苦由水箱对路意面产骄生各葱种有础害影漏响泪，侵危蚀各迷结构捞层材见料和妇路基胁土，晚使其油强度挠降低滩变形营增加以，从慕而使魔路面乡丰的承享载力炎降低款。设计通蜡常从泄水释能力眠、渗滴流时箩间和串渗流阴路径辈、耐狡久性三方面荡来综合柳考虑。（一斑）路舒面结说构内纤部排知水的漠要求排水设总施应满况足耐久宵性要求渗入谋路面泼结构宵内的口自由舅水可侧以通碎过水归平（南向两指侧路热肩）庙渗流哈方式和垂直床（向下宇）渗流刻方逐渐爸排除路面结前构内部茄排水的鼻要求自由水妙在路面高结构内肃的渗流阀时间不质能太长画，渗流到路径不鞠能太长各项排足水设施浴应具有裙足够的些泄水能绸力，以脉排除渗微入路面揪结构内册的自由融水（二）述路面边璃缘排水否系统路面边弦缘排水脖系统是耳沿路面劝外侧边练缘设置摆的纵向颂集水沟给和集水求、出水暗管。路面箩边缘赢排水具系统珠可以焦将面邪层－虾基层正－路用肩界偏间滞千留的沸自由需水排键离路即面结苍构内轨，常堤用于皱基层捧透水邀性小勾的水迎泥混俭凝土叫路面载。（三）喇排水层星系统设常计定义：筐直接在固路面内塘部设置夹透水性碧排水层鹊，渗入蜻路面结贪构中的肝水分，援先通过敌竖向渗维流进入僚透水层路，然后浩横向渗工流到路汪基边坡妥以外，艺或进入广纵向集吐水沟和颂管，再拳由横向律出水管尊排引出绿路基。1、排打水层竿组合走形式牢：全贝宽式哀排水漆层和盼组合上式排遥水基醋层（1）全宽漂式排水衬层。排水症层可滴修筑丈成全誓宽式口，渗羊入层笨内的套水分紫横向漆直接忆排流表到路资基边下坡坡晨面以殃外，睁见下波图。碰这种狗形式饿便于迟施工召，但滥存在衡一个芒主要杏缺