路基路面工程 第八版 课件10路基路面排水设计-演讲版-16：9

《路基路面工程》

PavementEngineering国家精品课程东南大学

道路与铁道工程

国家重点学科HighwayandRailwayEngineering,NationalKeyDiscipline21:39爱课程网址/sCourse/course_2658.html中国大学MOOC网址/course/SEU-1001753401第十章路基路面排水设计DrainageDesignforPavementEngineering21:39主要内容第一节概述第二节路界地表排水第三节路界地下排水第四节路面内部排水设计第五节排水设计流量计算21:39第一节概述核心内容水的来源及其影响排水设计的目的排水设计的内容排水设计的一般原则SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节概述1、水的来源表面渗入地下水毛细水作用渗流作用水的汽化边缘进入的水渗流水表面渗入的水Watertable地下水位面毛细水汽化水水位变化地面水

包括大气降水以及河、海、湖、水渠、水库水等

地下水

包括土层滞留水、潜水

及层间水等◆2、影响路基路面的水的类型第一节概述第一节概述表面水的渗入

--是路面水的主要来源一般的比例为:沥青路面:0.33to0.5水泥混凝土路面:0.5to0.67◆2、影响路基路面的水的类型第一节概述21:39◆2、影响路基路面的水的类型沥青路面表面水的渗入沥青路面表面裂缝导致水的渗入沥青路面空隙率导致水的渗入第一节概述21:39◆2、影响路基路面的水的类型沥青路面结构水的流动沥青路面结构自由水的流动对路基的影响

1）地面水对路基产生冲刷和渗透；

2）地下水使路基湿软、膨胀、冻胀、

翻浆、边坡滑坍、山坡滑坡等。对路面的影响

1）降低路面材料强度；

2）加快路面材料损坏；

3）唧浆、冲刷；

4）使路面因支撑不足而出现疲劳损坏。◆3、水对路基路面的影响第一节概述第一节概述4、与水有关的路面损害

可以划分为三类:路面结构层变弱;路面材料性能下降;

(沥青层的剥离,材料腐蚀,

水泥混凝土路面的D型开裂)层间粘结性能下降。路面撒盐路面浸水Localizedsettlement局部沉陷第一节概述◆4、与水有关的路面损害High-severitypothole严重的坑洞第一节概述◆4、与水有关的路面损害Frostheave引起路面冻胀第一节概述◆4、与水有关的路面损害第一节概述60708090100051015TotalDeflection总变形(mm)DegreeofSaturation饱和度,%6.2%fines9.1%fines11.5%finesGravelCrushedStone路基顶面弯沉与路基饱和度之间的关系（沥青路面）21:39◆4、与水有关的路面损害第一节概述60801000246810121416%Saturation,SResilientModulusMR,ksi100%AASHTO-T9995%AASHTO-T9940201030507090沥青混合料的饱水率与模量之间的关系21:39◆4、与水有关的路面损害1）把降落在路界范围内的表面水有效的汇集并迅速排除出路界；

2）把路界外可能流向路基的地表水拦截在路界范围以外以减小对路基路面的危害；3）隔断、疏干和降低影响路基稳定性的地下水，并将其引导到路基范围以外；4）排除路面结构层内的雨水，并将其引导到路面结构范围以外。◆5、排水的目的第一节概述路界地表排水；路界地下排水；路面内部排水；公路构造物、下穿道路及沿线设施排水；特殊地区及特殊路段排水等。◆6、路基路面排水设计的内容第一节概述设置厚的排水基层第一节概述◆6、路面地表排水的内容排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系；

路基排水沟渠的设置，应与农田水利相配合，必要时可适当地增设涵管或加大涵管孔径；

设计前必须进行调查研究，重点路段要进行排水系统的全面规划，做到路基路面综合设计和分期修建；

路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠；

路基排水要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；

为减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水，亦可建筑具有能承受荷载和雨水共同作用的路面结构。

◆7、路基路面排水的一般原则第一节概述节尾21:39第二节路界地表排水1、路界地表排水内容（1）坡面排水目的与目标设备与要求（2）路面表面排水目的与目标设备与要求（3）中央分隔带排水目的与目标设备与要求21:39第二节路界地表排水2、汇水面积计算和平均降雨强度（1）设计重现期（是某一预期强度的降雨重复出现的平均周期）设计降雨的重现期应根据公路等级和排水类型。设计降雨的重现期(单位:年)21:39第二节路界地表排水2、汇水面积计算和平均降雨强度（2）设计径流量（由设计降雨重现期和降雨历时的降雨引起的设计点径流量）路界内各项排水设施所需排泄的设计径流量可下式计算（3）汇流历时（径流从汇水区内最远点(按水流时间计)流至设计点所需的时间）坡面汇流历时可按下式计算21:39第二节路界地表排水2、汇水面积计算和平均降雨强度（4）平均降雨强度（考虑设计重现期的某一降雨历时的平均强度）当地气象站有10年以上自记雨量计资料时，宜利用气象站观测资料，经统计分析，确定相关参数后按下式计算设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度。当地缺乏自记雨量计资料时，可利用标准降雨强度等值线图和有关转换系数，具体看一看考现行《公路排水设计规范》（JTG/TD33）。21:39第二节路界地表排水3、路界地表路面排水基本原则包括路(桥)面表面、中央分隔带、坡面和由公路毗邻地带或交叉道路流入路界内的表面水的排除。路界地表路面排水基本原则：1）降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排流，避免行车道路路面范围内出现积水。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，应采用在路堤边坡上横向漫坡的方式排除路面表面水。21:39第二节路界地表排水3、路面表面排水基本原则3）在路堤较高，边坡坡面在未做防护而易遭受路面表面水流冲刷，或者坡面虽已采取防护措施但仍有可能受到冲刷时，应沿路肩外侧边缘设置拦水带，汇集路面表面水，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，在高速公路及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘，在二级及二级以下公路上不得漫过右侧车道中心线。21:39◆4、地面排水设备边沟

截水沟

排水沟

跌水急流槽

倒虹吸、渡水槽等第二节路界地表排水边沟的横断面形式示意图：a)、b)梯形；c)、d)流线形；e)三角形；f)矩形边沟(SideDitch)1:mbHa)1:n1:1bHb)R=0.3R=0.3R1=5.60.3~0.5c)R=0.3R=0.30.3~0.5d)1:nHe)1:n1:0.1bHf)第二节路界地表排水第二节路界地表排水路堑与高路堤衔接处的边沟排水布置图边沟(SideDitch)挖方段截水沟:1-截水沟；2-土台；3-边沟

边沟泄水流入涵前窨井剖面图（单级跌水）截水沟(InterceptingDitch)第二节路界地表排水

挖方路段弃土堆与截水沟关系图

填方路段上的截水沟示意图

截水沟的横断面图例:a)土沟；b)石沟

第二节路界地表排水截水沟(InterceptingDitch)排水沟与水道衔接示意图1-排水沟；2-其它渠道；3-路基中心线；4-桥涵排水沟（DrainageDitch）第二节路界地表排水第二节路界地表排水排水沟（DrainageDitch）排水沟（DrainageDitch）第二节路界地表排水第二节路界地表排水21:39路基路面排水沟第二节路界地表排水海绵道路21:39边沟与涵洞单级跌水连接图1-边沟；2-路基；3-跌水井；4-涵洞多级跌水纵剖面图（单位：m）1-沟顶线；2-沟底线跌水与急流槽（DropandChute）跌水构造示意图:1-护墙；2-消力槛

第二节路界地表排水急流槽构造示意图：1-护墙；2-消力槛1-耳墙；2-消力池；3-混凝土槽底；4-钢筋混凝土槽底第二节路界地表排水倒虹吸（InvertSiphon）21:39倒虹吸（InvertSiphon）倒虹吸管上游进口构造图第二节路界地表排水第二节路界地表排水渡水槽（Aqueduct）21:39渡水槽（Aqueduct）路基水槽防渗铺盖渡水槽图例

渡水槽进出口布置图第二节路界地表排水第二节路界地表排水适用于气候干旱、排水困难地段利用沿线集中取土坑或专门设置蒸发池排除地表水

蒸发池(EvaporationPond)第二节路界地表排水5、路面表面排水设施拦水带（Dike）拦水带可由沥青混凝土现场浇筑，或者由水泥混凝土预制块铺砌而成。采用水泥混凝土预制块拦水带时，应避免预制块影响路面内部水的排泄。拦水带的顶面应略高于过水断面的设计水面高（水深），按设计流量公式计算确定。21:39第二节路界地表排水21:39◆6、中央分隔带排水DrainageofMedianSeparator第二节路界地表排水21:39◆7、超高路段中央分隔带排水超高段排水第二节路界地表排水7、超高路段中央分隔带排水

三个要求（1）宽度小于3m且表面采用铺面封闭的中央分隔带排水，降落在分隔带上的表面水排向两侧行车道，其坡度与路面的横坡度相同；在超高路段上，可在分隔带上侧边缘处设置缘石或泄水口，或者在分隔带内设置缝隙式圆形集水管或碟形混凝土浅沟和泄水口（图7-31），以拦截和排泄上侧半幅路面的表面水。缘石过水断面的泄水口可采用开口式，格栅式或组合式；碟形混凝土浅沟的泄水口采用格栅式。21:39第二节路界地表排水7、超高路段中央分隔带排水（2）宽度大于3m且表面未采用铺面封闭的中央分隔带排水，降落在分隔带上的表面水汇集在分隔带中央的低洼处，并通过纵坡排流到泄水口或横穿路界的桥涵水道中。（3）表面无铺面且未采用表面排水措施的中央分隔带，降落在分隔带上的表面水下渗，由分隔带内的地下排水设施排除。21:39第二节路界地表排水7、超高路段中央分隔带排水21:39第二节路界地表排水7、超高路段中央分隔带排水21:39第二节路界地表排水21:39◆8、路肩边缘排水第二节路界地表排水9、排水路面21:39排水性路面Porous

asphalt

pavement

isaspecializedasphaltmixturecomprisedofbothfineandcoarseaggregatesboundtogetherbyabituminousbinder.Thesurfaceappearanceof

porous

asphalt

issimilartotraditionalasphalt,butithasaroughertexture.第二节路界地表排水10、桥面表面排水设施21:39节尾暗沟（管）渗沟（井）盲沟检查井地下排水设备特点：排水量不大，主要以渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。第三节路界地下排水设置条件：当地下水影响路基稳定或强度时，应设置暗沟、渗沟、渗井、渗水隧道或仰斜式排水管等地下排水设施，拦截、引排含水层的地下水，降低地下水位或疏干坡体内地下水。第三节路界地下排水盲沟（FilterDitch）21:39地下排水设备第三节路界地下排水◆地下排水设施路基路面排水全景-中央分隔带排水21:39第三节路界地下排水◆地下排水设施路基路面排水全景-路基排水21:39暗沟（BlindDrain）一侧边沟下设盲沟1-盲沟；2-层间水；3-毛细水；4-可能滑坡线二侧边沟下设盲沟

1-原地下水位；2-降低后地下水位；3-盲沟第三节路界地下排水地下排水设备暗沟BlindDrain）挖填交界处横向盲沟：a)平面；b)纵剖面1-盲沟；2-边沟；3-路堑；4-路堤第三节路界地下排水地下排水设备渗沟（Underdrain）渗沟结构图式：a)盲沟式；b)渗洞；c)渗水隧洞第三节路界地下排水地下排水设备渗沟（Underdrain）第三节路界地下排水洞式渗沟结构示意图：1-浆砌块石；2-碎砾石；3-盖板；4-砂；5-双层反铺草皮或土工布；6-基础地下排水设备渗沟（Underdrain）管式渗沟第三节路界地下排水地下排水设备渗井（PercolationWell）第三节路界地下排水渗井结构与布置图例节尾地下排水设备第四节路面内部排水设计沥青路面的水稳定性第四节路面内部排水设计路面结构内部水的危害（1）当水浸湿各结构层材料和路基土，易造成无黏结粒状材料和地基土的强度降低；（2）使水泥混凝土路面产生唧泥，随之出现错台、开裂和整个路肩破坏；（3）进入空隙的自由水在行车荷载的作用下，会形成高孔隙水压力和高流速的水流，引起路面基层的细颗粒产生唧泥，结果失去支承；（4）在冰冻深度大于路面厚度的地方，高地下水位会造成冻胀，并在冻融期间降低承载能力；（5）水使冻胀土产生不均匀冻胀；（6）与水经常接触将使沥青混合料剥落，影响沥青混凝土耐久性和产生龟裂。21:39第四节路面内部排水设计路面内部排水设置条件（1）年降水量为600mm以上的湿润和多雨地区，路基由透水性差的细粒土（渗透系数不大于10-5cm/s）组成的高速公路、一级公路或重要的二级公路。（2）路基两侧有滞水，可能渗入路面结构内。（3）严重冰冻地区，路基为由粉性土组成的潮湿、过湿路段。（4）现有路面改建或改善工程，需排除积滞在路面结构内的水份。21:39第四节路面内部排水设计设置要求（1）路面内部排水系统中各项排水设施的泄水能力均应大于渗入路面结构内的水量，且下游排水设施的泄水能力应超过上游排水设施的泄水能力。（2）渗入水在路面结构内的最大渗流时间，冰冻地区不应超过1小时，其它地区不应超过2小时（重交通）～4小时（轻交通）。渗入水在路面结构内的渗流路径长度不宜超过45m～60m。（3）各项排水设施不应被渗流从路面结构、路基或路肩中带来的细料堵塞，以保证系统的排水能力不随时间推移而很快丧失。21:39排水基层第四节路面内部排水设计排水基层21:39采用沥青处治碎石时,最小厚度不得小于60mm;采用水泥处治碎石时,最小厚度不得小于80mm;采用级配碎石时,最小厚度不得小于120mm。排水基层厚度要求第四节路面内部排水设计排水基层材料要求21:39排水基层的透水性材料可以采用经水泥或沥青处治,或者未经处治的开级配碎石材料。未处治碎石集料的透水性一般比水泥或沥青处治的要低,其渗透系数大致变动于60~1000m/d范围内。而水泥或沥青处治碎石集料的渗透系数则大致在1000~6000m/d范围内,其中沥青处治碎石的透水性略高于水泥处治碎石。级配要求及渗水系数要求见下表第四节路面内部排水设计21:39内部排水第四节路面内部排水设计21:39内部排水设备第四节路面内部排水设计21:39内部排水设备第四节路面内部排水设计21:39内部排水第四节路面内部排水设计1）排水路面◆设计方案21:39第四节路面内部排水设计1）排水路面◆设计方案21:39第四节路面内部排水设计2）普通沥青（AC）路面的排水基层GeotextileDrainagepipeACpavementACshoulderPermeablebaseSeparatorlayer◆设计方案21:39第四节路面内部排水设计3）全厚式沥青（AC）路面的排水基层GeotextileDrainagepipeACsurfaceACshoulderPATBACSeparator◆设计方案21:39第四节路面内部排水设计GeotextileDrainagepipeACpavementACshoulderPermeablebaseGeote