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、渗心沟采用冰渗透先方式吨将地苗下水域汇集犯于沟特内并哑通过济沟底列通道压将水桨排至殃指定费地点财。有三杀种结等构形绑式：欣盲沟活式、锹洞式垂和管母式a)盲沟倍式b)洞式c)管式渗沟经设洞熟或管情，相乒当于宏沟底痛埋置按可以圈渗水休的涵拣洞。佳下图桃是洞她式渗胞沟结授构图探，其沿洞宽b约20仗cm，高瞎约20丈~3饱0c迫m；盖捷板用用条石菊或混汤凝土羽预制吃板，辞板长痕约为2b常,板厚P≥15度cm，并营预留霞渗水鹊孔，窗以便纷将渗磨入沟杰内的伟水汇祸集于励洞内丢排出络。一推般将桃洞身防埋置经于不裁透水兽层内敲，洞鸭身埋逗在透深水层兽中时都，必针要时扎在两库侧和连底部券加设斤隔水粒层，痒以达趋到排疑水的摄目的秆；如逝果地周基软主弱，序应铺召设砂虎石基义础；趁洞身彻应具互有大泽于0.谦5%的纵滋坡，陵使集皆水通良畅排扯出。1、浆效砌块驼石;2、碎菠砾石;3、盖纱板;4、砂;5、双有层反絮铺草告皮6、基怒础当排另除地枕下水裹的流芳量更勇大，途或排扒水距网离较精长，无可考卸虑采拢用管窝式渗昌沟。姨管式贩渗沟滚的排错水管窄可采且用预躲制渗写水管舱。设炮于边店沟下劣的管这式渗惠沟如均图所绕示。4、渗信井汇集逆地面猜不深歉处含锦水层损中的月地下叶水，啊使其悟通过惧不渗即水层靠渗入若更深壁的含黄水层队中，猾以降导低浅讯层的祥地下酸水位边或全傲部予溉以排贷出，莫疏干旁路基采用丛渗井培排水慎措施梅前必芝须探漆明路爪基下题层是助否存膛在透岭水层酬，能巴否通篇过渗寸井汇高集并威排走狮的地勇下水路基茶内圆缝形渗面井的舞结构哪与布疏置如糊图：三、枕路基扣排水盏系统注设计1、路辟基排斑水的慨设计询，必取须分鹿别情忽况，备因地膏制宜膏。2、利扯用边喂沟、捕截水专沟等萍排水专设备牵分段程截留那，引焦入自皱然沟暂谷、怜荒地面、取温土坑斗或低伞洼处宏，排崭出路班基范稳围之蚊外。3、丘禾陵及欺山岭刊地区为除边聪沟排款水须圣注意钥挖方走边坡笋上方输水流您下泄米。4、地选下水乞的处蚂理，受应与政地面承水的宏排除谊统一梯考虑淡，因银地制淘宜5、排违水系遍统综册合设录计，世应合唱理选融定各烟种排幕水设蝇备的委类型盐和位怜置，补恰当说确定婚排水剥功能劣。6、在哑路基市排水苏设计稍中，版农田烫用水钢宜自篮成系亏统。注意逝问题下图同是路眼基综感合排许水系殃统示登例地下爬水的火处理象，应坟与地至面水宪的排吸除统铸一考血虑，弊因地浊制宜撕。设你置必迫要的食地下茫排水既设备晨，充鸽分利锦用地绝面排某水沟同渠，皱把危携及路旬基的性地下妄渗水羡、泉鞭水予趁以排盾除。蝇下图精是路越基排涉水综轨合设薪计的坡一个纯简例语，利哑用渗腹沟将拣路基化上方点出现度的泉随水汇提集经弄涵洞圈排至鸦路基粮下方畜。第三齿节解路面肆排水刷设计一、漏路面砖表面逃排水目的眼：通云过排吸水设猾施将纸降落配在公眼路用薪地范质围内链的表倘面水行有效世地汇助集，语并迅丢速排恢出路怖界外嗽，同内时将编可能糊流入丑路界倚的地情表水疲拦截诉在路搭界范献围外驳。对于锁高速唱和一总级公丑路通馒常选蛙用拦水刑带和粘急流敬槽的排双水方拌式严，对刚于二匀级及多二级躬以下便的公剂路通阶常都堆采用横向内漫流量分散排水冻的方候式。（1）分舒散漫革流式穷路表鼓排水主要乡丰是依禁靠路嫌面及毅路肩碗的横诞坡及毯时将丹降水放排除韵路面筒。适用机于路遭线纵物坡平来缓、鸽汇水暂量不湿大，霉路堤巨较低咱、且赔边坡假坡面宵不会腐受到机冲刷五的路扇段，绵主要痛用于逃等级专较低转的公牲路。通过落在行始车道代和路蹲肩上蚂设置夫的横锈向坡蓝度，植使表趴面水饲流向久路基假边缘困。路看面横授披大赚，有岭利于优迅速丢排水剩，但饰不利拖于行蹦车安论全。牢路肩班的横址披值转应较粒行车躺道横恩披值浊大1％～2％。（2）集卷中截励流式尖路表话排水避免渴路堤艇边坡庄坡面冷受排励水冲跃刷，规在硬悦路肩倒外测付边缘赵设置壤拦水框带或窃路肩覆排水谢沟，涂将路隆面水勿拦在智硬路禾肩范抛围内到，通倒过一休定距泛离设啊置的轰泄水园口和乘急流吹槽排踢入边余沟。适用取于路名堤较妥高，热边坡传坡面址未作也防护牲且易乳遭受午路面朴表面董水流来冲刷跃，或末虽已者采取纸防护严措施抄但仍承有可搞能受奔冲刷手的地助段，柔主要狂应用另在等船级较涌高的辞公路免上。路表肆排水葡设施赔主要蝇有路拱箱及路由肩横缺坡、掌拦水羞带、洗三角纪形或辽矩形株集水诊槽、机泄水次口和骑急流松槽等。（一岔）拦咬水带1、主告要形恋式:一般戒由沥东青混塑凝土臭、水粉泥混息凝土冈或块剂石制许作。a)沥青塑混凝国土拦疲水带;b惑)水泥侍混凝凝土拦青水带(1－硬陵路肩属边缘)2、设扩置原队则及银构造侨：对于导高速与公路调和一恩级公呜路，烧过水更断面熟内的夹水面里只能聋覆盖陶路肩勿宽度嚷，事对于姓二级烘及二储级以秃下公雾路良，规逼定过摊水断源面内晃的水只面不果能漫被过毗辈邻车偷道的足一半萌宽度拦水烦带的哀顶面拖应略撞高于租过水打断面段的设敬计水架位高伏；拦捉水带度的设挪计外团露高锈度（原即过悬水断圣面的誓水深更），括还取找决于佩设计晒流量之和路党肩的娇横向挖坡度简，可添按设据计流车量计迷算确虽定；（二差）路看肩排波水沟在硬灿路肩调宽度覆较窄脏或爬淹车道胸占用斧了路蚕肩过租水断脸面，秃而路贴面的险汇水寄宽度灵或汇扑水量乐都较理大，袖拦水倾带的杜流水阁断面出不足摊时，畜可在战路肩纲上设怨置由U形水片泥混峰凝土费预制染件铺益筑的朵路肩倒排水叛沟。采用灿汇集漆路面棍表面惩水集条中排转放的改方式录，领或在蛾土路含肩上奸设置扬边沟愉的方特式汇检集表雾面水1、路辈堤边法沟1-行车们道；2-硬路味肩；3-碟形姨混凝猪土边旁沟；4-基层扫；5-垫层2、路鸣堑边福沟1-硬路杀肩；2-三角粱形或裕皿形洽边沟3-沟底催铺砌4-排水例沟透揭水性笼回填挣料5-排水答管6-标线7-沟底吃和坡尸面铺用砌8-砂砾路堑沈混凝撕土边猎沟1-硬路椒肩；2-无铺漆面路纺肩3-碟形绕混凝责土边惭沟；4-基层乏；5-面层露；6-基层7-底基应层；8-边坡边沟逐可采让用三云角形具、碟集形、U形、遵梯形用或矩携形断礼面，断按公突路等缠级、羡所需宫排泄飞的设凳计流气量、苍设置鼠位置培和土鄙质或逐岩质狂选定沫。高舍速和寒一级逮公路调，宜料采用斤三角擦形或仙碟形辈边沟岛。（三身）泄尚水口1、主负要形埋式：纲开口撑式、势格栅龙式和币组合摸式开口惕式对线于道熊路交豪通的沙干扰兄和受傍漂浮柄垃圾掉堵塞伤的影库响较趟少表；格车栅式孕泄水恶口适番用于赔在路妙上车习辆不康靠近支路缘浪石行毫驶，映纵坡抖较大亏（3％以慨上）市，以省及漂暖浮垃柳圾较尝少的炭情况滚下；两复合泰式泄折水口房诚适用条于设胃计流品量较替大的汽情况窄下2、设葛置及肃构造厅：可拆设置臂成开捕口（么喇叭铺口）纪式。乘长度晃不得虑小于50现cm；间鞋距设丛置一姐般为20～50缩慧m；泄孝水口区宜设赵在凹陶曲线丈的底展部、宋道路叠交叉始口、钓匝道池口、丛与桥季梁等怨构造靠物连扰接处荷、超迫高路趟段与唯一般箱路段最的横治坡转惊换处晃。（四普）路灭肩急汽流槽其纵羞坡应庭与所般在的借路基洽边坡首坡度糟一致是；槽马身的蓝横断胜面为管槽形农，多被由水升泥混脆凝土贵预制谜构件摘拼装困、砌督筑而敬成；河进水该口为仪喇叭船式的娘簸箕落形二、膊路面秋内部菜排水灿与排脆水系道统路面慈内部贪排水和必要迹性：君长期础积滞哄在路态面结营构内逢的自喷由水败对路珠面产玩生各判种有特害影挪响庸，侵于蚀各誓结构泻层材纷料和瓶路基蒸土，虎使其稠强度车降低批变形昏增加嫌，从紫而使融路面庄的承往载力切降低司。设计行通常问从泄水供能力筒、渗晓流时歌间和球渗流渔路径迟、耐鼠久性三方感面来丝式综合艘考虑安。（一甲）路华面结摸构内梁部排熔水的粒要求排水形设施德应满邪足耐慨久性液要求渗入拌路面散结构腥内的值自由制水可敢以通奇过水灵平（搂向两按侧路逮肩）量渗流科方式和垂盗直（现向下转）渗煮流方只逐渐炕排除路面誓结构强内部祖排水涝的要戚求自由将水在停路面壶结构久内的暖渗流耐时间爷不能拆太长所，渗售流路汪径不惊能太适长各项忙排水烂设施减应具卖有足馆够的财泄水做能力温，以同排除刊渗入娘路面播结构颂内的远自由政水（二秒）路掌面边道缘排穿水系禾统路面傻边缘球排水夜系统宇是沿拢路面修外侧迎边缘样设置背的纵厨向集蜓水沟茄和集党水、摩出水含管。路面从边缘筐排水堆系统攀可以救将面辟层－色基层悲－路辅肩界芒间滞紫留的禽自由赠水排负离路咏面结塞构内沫，常戚用于帮基层远透水北性小贝的水痒泥混益凝土凑路面溉。（三占）排贩水层锤系统常设计定义鬼：直御接在禁路面屿内部芽设置伪透水东性排言水层帜，渗六入路稍面结飘构中勺的水勾分，劳先通届过竖少向渗象流进兄入透跟水层患，然征后横恢向渗别流到洁路基哨边坡甚以外阔，或猪进入应纵向颤集水稀沟和盗管，隆再由染横向挠出水嚼管排雹引出编路基羽。1、排钢水层绞组合锡形式拆：全身宽式誓排水仆层和及组合员式排粮水基振层（1）全若宽式春排水串层。排水砖层可厉修筑会成全迷宽式闯，渗行入层静内的光水分役横向洁直接况排流吊到路希基边筝坡坡舞面以皇外，民见下强图。奶