路基排水 2020 2 17 2 水是危害路基路面的主要自然因素 分析路基沉陷 沖刷 坍塌 翻漿 瀝青路面松散 剝落 龜裂 水泥路面唧泥 錯臺 斷裂等病害 都不同程度地與地表水和地下水的侵蝕有關(guān) 水的作用加劇了路基路面結(jié)構(gòu)損壞 加快了路面使用性能的變壞 縮短了它們的使用壽命 路基路面排水設(shè)計是公路工程設(shè)計的重要組成部分 對保證公路的使用性能和使用壽命具有重要作用 7 1 1路基排水的目的與要求大氣降水至地表后分成兩部分 形成地表徑流滲入地層 地下水 7 1排水設(shè)計的目的 要求及原則 2020 2 17 3 地面涇流將順如下路徑進(jìn)入受水體 路面兩側(cè)路基基身 下側(cè)溝渠 河道在此過程中 地面水浸濕和沖刷路基的各個組成部分 削弱其強度 抗變形能力和穩(wěn)定性 而地下水則使地基或坡體的巖 土 層受到軟化 潛蝕 管涌等破壞作用 7 1 1 1路基排水設(shè)計的目的目的 匯集路表范圍內(nèi)的地表水 迅速排出路界減少地表水對路基路面的危害 對行車安全的威脅攔截路界外可能流入的地表水 2020 2 17 4 要求 攔截路基上方的地面水和地下水 迅速匯集基身內(nèi)的地面水 把它們導(dǎo)引入順暢的排水通道 并通過橋涵等將其宣泄到路基的下方 而在排引有困難時 也可將地面水?dāng)r蓄在坡頂 降落在路基基身范圍內(nèi)的水 則應(yīng)將其迅速匯集 并引導(dǎo)和宣泄至路基下方 以免停滯在基身范圍內(nèi)浸濕基身而降低強度和穩(wěn)定性 對于路基下方 應(yīng)采取措施妥善處理 路基上方宣泄下來的水流或者路基下方水道內(nèi)的水流 應(yīng)防止它們沖刷路基坡腳 危及路基穩(wěn)定性 7 1 1 2施工過程路基排水的要求校核全線范圍排水系統(tǒng)的設(shè)計是否完備和妥善 必要時應(yīng)予以補充或修改 重視排水工程的質(zhì)量和使用效果 設(shè)置施工現(xiàn)場的臨時性排水措施 保證路面和路基正常條件下進(jìn)行施工作業(yè) 消除路面路基和土體內(nèi)與水有關(guān)的隱患 保證公路工程質(zhì)量 提高施工效率 2020 2 17 5 7 1 1 3養(yǎng)護(hù)過程路基排水的要求定期檢查與維修排水設(shè)施 保持排水設(shè)施正常使用 水流暢通根據(jù)實際情況不斷改善路基路面排水條件 7 1 2路基排水設(shè)計的一般原則排水設(shè)計要因地制宜 全面規(guī)劃 因勢利導(dǎo) 綜合治理 講究實效 注意經(jīng)濟(jì)充分利用有利地形和自然水系一般情況下地面和地下設(shè)置的排水溝渠 宜短不宜長 以使水流不過于匯集 做到及時疏散 就近引流 各種路基排水溝渠的設(shè)置 應(yīng)注意與農(nóng)田水利相配合 必要時可適當(dāng)增設(shè)涵管 加大孔徑 以防農(nóng)業(yè)用水影響路基穩(wěn)定 并做到路基排水有利于農(nóng)田排灌 路基邊溝一般不應(yīng)用作農(nóng)田灌溉渠道 兩者必需合并使用時 邊溝的斷面應(yīng)加大 并予加固 以防水流危害路基 2020 2 17 6 設(shè)計前必須進(jìn)行調(diào)查研究 查明水源與地質(zhì)條件 重點路段要進(jìn)行排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃 考慮路基排水與橋涵布置相配合 地下排水與地面排水相配合 各種排水溝渠的平面布置與豎向布置相配合 綜合治理分期修建 對于排水困難和地質(zhì)不良的地段 應(yīng)與路基防護(hù)加固相配合 進(jìn)行特殊設(shè)計 防止水土流失 盡量不破壞天然水系 不輕易合并自然溝渠和改變水流性質(zhì) 重點路段的主要排水設(shè)施 以及土質(zhì)松軟地段和陡坡地段的排水溝渠 應(yīng)注意必要的防護(hù)和加固 路基排水要結(jié)合當(dāng)?shù)厮臈l件和道路等級等具體情況 就地取材 以防為主 既要穩(wěn)固適用 又必須講究經(jīng)濟(jì)效益 可以考慮先重點后一般 先地下后地面 實行分期修建和逐步完善步驟 但要注意不應(yīng)遺留后患而導(dǎo)致短期內(nèi)路基 路面的嚴(yán)重破壞 從而影響交通和造成經(jīng)濟(jì)等方面的損失 2020 2 17 7 7 1 3排水設(shè)計的一般原則降落在路面上的雨水或融化的雪水 通過路面橫坡向兩側(cè)排流 避免行車道路面范圍內(nèi)出現(xiàn)積水 在路線縱坡平緩 匯水量不大 路提較低且邊坡坡面不會受到?jīng)_刷的情況下 采用在路堤邊坡上橫向慢流的方式排除路面表面水 在路堤較多 邊坡坡面未做防護(hù)而遭受路面表面水流沖刷 或者坡面雖已采取防護(hù)措施 但仍有可能受到?jīng)_刷時 沿路肩外側(cè)邊緣設(shè)置攔水帶 匯集路面表面水 然后通過泄水口和急流槽排離路堤 攔水帶過水?dāng)嗝鎯?nèi)的水面 高速公路及一級公路上不得漫過右側(cè)車道外邊緣 二級及二級以下公路上不得漫過右側(cè)車道中心線 2020 2 17 8 7 2 1地面排水設(shè)備常用地面排水設(shè)備 邊溝 截水溝 排水溝 跌水 急流槽 攔水帶 蒸發(fā)池 7 2 1 1邊溝邊溝 挖方路基路肩外側(cè)及低填方路基坡腳外側(cè)和路肩外緣均設(shè)置的縱向人工溝渠 功能 匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水 保證路基穩(wěn)定 7 2路基排水設(shè)備構(gòu)造和布置 2020 2 17 9 作用和要求 邊溝排水量不大 一般不需要進(jìn)行水文水力計算 依沿線具體條件 直接選用標(biāo)準(zhǔn)橫斷面即可 邊溝由于緊靠路基 通常不允許其它排水溝渠的水流進(jìn)入 亦不能與其它人工溝渠合并使用 邊溝不宜過長 應(yīng)盡量使溝內(nèi)水流就近排至路旁自然水溝或低洼地帶 必要時增設(shè)涵洞 將邊溝水引入路基另一側(cè)排出 邊溝的縱坡 出水口附近除外 一般與路線縱坡一致 平坡路段 邊溝仍應(yīng)保持0 3 0 5 的最小縱坡 邊溝出水口附近 以及排水困難路段 如回頭曲線和路基超高較大的平曲線等處 邊溝應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計 邊溝按公路等級 所需排泄的流量 設(shè)置位置和土質(zhì)或巖質(zhì)選用三角形 碟形 梯形或矩形橫斷面 如圖7 1 高速公路及一級公路 宜采用三角形或蝶形邊溝 二級及二級以下公路 可采用梯形橫斷面 2020 2 17 10 邊溝形狀示意圖 2020 2 17 11 截水溝布置示意圖 2020 2 17 12 7 2 1 2截水溝截水溝 又稱天溝 設(shè)置在挖方路基邊坡頂以外或山坡路堤的上方的適當(dāng)位置 攔截路基上方流向路基的地面水的人工溝渠 功能 減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān) 保護(hù)挖方邊坡和填方坡腳不受水流沖刷和損害 上圖為路塹段挖方邊坡上方設(shè)置的截水溝示例之一 圖中距離d 一般為5m 土質(zhì)不良地段可取10 0m或更大 截水溝下方一側(cè) 可堆置挖溝的土方 要求做成頂部向溝傾斜2 的土臺 路塹上方設(shè)置棄土堆時 位置及斷面尺寸 如圖7 3所示 2020 2 17 13 功能和要求降水量較多 且暴雨頻率較高 山坡覆蓋層比較松軟 坡面較高 水土流失比較嚴(yán)重的地段 應(yīng)設(shè)置截水溝 必要時可設(shè)置兩道或多道截水溝 山坡填方路段可能遭上方水流作用時 必設(shè)截水溝攔截山坡水流保護(hù)路堤 圖7 4 截水溝與坡頂之間 間距不小于2 0m 并做成2 向溝內(nèi)傾斜的橫坡 截水溝應(yīng)結(jié)合地形和地質(zhì)條件沿等高線布置 將攔截的水順暢地排向自然溝谷或水道 長度200m 500m為宜 超過500m時 可在中間適宜位置處增設(shè)泄水口 由急流槽或急流管分流排引 斷面一般為梯形 邊坡坡度為1 1 0 1 1 5 溝底寬度及溝深度均不宜小于0 5m 2020 2 17 14 7 2 1 3排水溝排水溝 用于排除來自邊溝 截水溝或其它水源的水流 并將其引至路基范圍以外的指定地點 排水溝布置應(yīng)結(jié)合地形條件 因勢利導(dǎo) 離路基盡可能遠(yuǎn) 力求短捷平順 直線為宜 必須轉(zhuǎn)向時 盡可能采用大半徑 10 20m以上 徐緩改變方向 排水溝距路基坡腳距離一般不小于3 4m 不超過300m 溝底縱坡以1 3 縱坡大于3 時 應(yīng)采取加固措施 大于7 時 應(yīng)改用跌水或急流槽 斷面一般為矩形 也可采用其它形式 圖7 5 截面尺寸由水力 水文計算確定 2020 2 17 15 7 2 1 4跌水與急流槽跌水與急流槽的溝底縱坡可達(dá)450 是山區(qū)公路路基排水常見的結(jié)構(gòu)物 由于縱坡陡峭 水流湍急 沖刷嚴(yán)重 要求跌水與急流槽的結(jié)構(gòu) 穩(wěn)固耐久 通常采用漿砌塊石或結(jié)構(gòu) 并且有相應(yīng)的防護(hù)加固措施 單級跌水適用于排水溝渠連接處 路基邊溝水流通過涵洞排泄時 多采用單級跌水 相當(dāng)于雨水井 圖7 6 較長陡地段的溝渠 為減緩水流速度 并予以消能 可采用多級跌水 圖7 7 溝底縱坡1 2 斷面尺寸由水文水力計算確定 急流槽是山區(qū)公路回頭展線 勾通上下線路基排水溝渠出水口的一種常見排水設(shè)施 其縱坡比跌水的平均縱坡更陡 結(jié)構(gòu)的堅固穩(wěn)定性要求更高 急流槽主體部分縱坡 依地形而定 一般可達(dá)1 1 5 急流槽縱坡陡于1 1 5時 宜采用管徑至少20cm的金屬管 2020 2 17 16 7 2 1 5攔水帶攔水帶 是排除路基橫斷面為路堤時其路面表面水的排水設(shè)施 設(shè)置在路肩外側(cè)處 其主要作用是將路面表面水匯集在攔水帶同路肩鋪面 或者路肩和部分路面鋪面 組成的淺三角形過水?dāng)嗝鎯?nèi) 然后通過按一定間距設(shè)置的泄水口和急流槽集中排放到路基范圍以外 高速公路 一級公路 在路堤較高 縱坡較大且土質(zhì)疏松時 在已采用護(hù)面防護(hù)的情況下 仍要選擇攔水帶和急流槽的排水方式 攔水帶頂面應(yīng)略高于過水?dāng)嗝娴脑O(shè)計水位高 設(shè)計外露高度 即過水?dāng)嗝娴乃?取決于設(shè)計流量和路肩橫坡 高速及一級公路路堤邊緣設(shè)防撞護(hù)攔時 攔水帶的高度一般不超過15cm 在不設(shè)防撞護(hù)攔時 攔水帶的高度不應(yīng)大于10cm 且迎車面的斜坡坡度不宜陡于1 2 以使車輪能滾過攔水帶 2020 2 17 17 為避免匯集在攔水帶內(nèi)的路表水橫向流過相交的道路 匝道 超高段路面 橫坡變換處 流經(jīng)相銜接結(jié)構(gòu)物處均應(yīng)設(shè)置泄水口 圖7 11 以排除匯集的水流 泄水口的間距取決于過水?dāng)嗝嫠媛鲗挾鹊囊蠛托顾诘男顾芰?根據(jù)流量確定 以保證降水時路面積水能迅速排除 泄水不進(jìn)入車行道為原則 在凹形豎曲線的底部 須設(shè)置3個泄水口 7 2 1 5蒸發(fā)池蒸發(fā)池 氣候干旱 排水困難地段 可利用沿線的集中取土坑或?qū)ｉT開挖的凹坑修筑蒸發(fā)池 以匯集路表水 并通過蒸發(fā)和滲漏使之消散 要求 蒸發(fā)池邊緣距路基邊溝的距離不應(yīng)小于5m 面積較大的蒸發(fā)池不得小于20m 蒸發(fā)池與邊溝或排水溝之間設(shè)排水溝相連 池中水位及容量以一個月內(nèi)的地表水匯入池中的水量能及時完成滲透和蒸發(fā)為依據(jù) 低于排水溝溝底 每個蒸發(fā)池的容量不超過200m3 300m3 蓄水深度不超過1 5m 2 0m 2020 2 17 18 路基范圍內(nèi)露出地下水或地下水位較高 影響路基路面強度或邊坡穩(wěn)定時 應(yīng)設(shè)置地下排水設(shè)施加以排除 常用的地下排水設(shè)備有暗溝 管 滲溝 排水管等 地下排水設(shè)備的類型 設(shè)置地點及尺寸應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的要求而決定 地下排水設(shè)備埋置于地面以下 不易維修 投入使用后又難以查明其失效情況 因此地下排水設(shè)備應(yīng)保證暢通 牢固 有效 7 2 2地下排水設(shè)備 2020 2 17 19 暗溝 管 又稱盲溝 可利用其透水性將地下水匯集到溝內(nèi) 并沿溝排至指定地點 水力特性為紊流 路基底部范圍有泉水外涌或要排除地下集中水流時 應(yīng)設(shè)置暗溝或暗管將水引排至路堤坡腳外或路塹邊溝內(nèi) 暗溝縱坡不宜小于1 出水口應(yīng)高出地表排水溝常水位0 2m 寒冷地區(qū)的暗溝 應(yīng)作防凍保溫處理或?qū)禍显O(shè)在凍結(jié)深度以下 要求 1 一側(cè)邊溝下設(shè)置暗溝 以攔截流向路基的層間水 防止路基邊坡滑坍和毛細(xì)水上升危及路基的強度與穩(wěn)定性 2 路基兩側(cè)邊溝下均設(shè)暗溝 用以降低地下水位 防止毛細(xì)水上升到路基工作區(qū)范圍內(nèi) 形成水分積聚而造成凍脹和翻漿 或土基過濕而降低強度 3 設(shè)在路基挖方與填土交界處的橫向暗溝 用以攔截和排除路塹下面層間水或小股泉水 使路堤填土不受水害 7 2 2 1暗溝 管 圖7 12 13 14 2020 2 17 20 為降低地下水位或攔截地下水 可在地面以下設(shè)置滲溝 水量較大時 滲溝底部可增設(shè)排水管 孔 管式滲溝 攔截含水層地下水或降低地下水位 圖7 15 洞式滲溝 路基范圍外攔截地下水圖7 17 邊坡滲溝 疏干潮濕土質(zhì)路塹邊坡坡體 引排邊坡上方局部出露的上層滯水或泉水 圖7 18 滲溝的埋置深度由地下水的高程 為保證路基或坡體穩(wěn)定 地下水位需下降的深度并根據(jù)含水層介質(zhì)的滲透系數(shù)等因素考慮確定 含水層內(nèi)的細(xì)粒有可能隨滲流進(jìn)入溝內(nèi)而堵塞滲溝時 應(yīng)在滲溝的迎水面溝壁處設(shè)置反濾織物 洞式滲溝底部 以片石漿砌成矩形排水槽 槽頂覆蓋水泥條形蓋板 形成排水洞 橫斷面尺寸 按設(shè)計滲流量的要求確定 7 2 2 2滲溝 2020 2 17 21 為排引山坡土體內(nèi)的地下水 以解除靜水壓力 保證坡體穩(wěn)定 可采用平式鉆孔排水管排水 采用鉆孔直徑75mm 150mm 鉆深可達(dá)180m的鉆機 在挖方邊坡平臺上水平向鉆入坡體含水層 后在鉆機內(nèi)推入直徑50mm帶槽孔的塑料排水管 也可將塑料排水管放在鉆桿內(nèi)一起鉆入后抽回鉆機 7 2 2 3排水管 2020 2 17 22 7 3路面排水設(shè)計 降落在路表面的水 將通過各種途徑進(jìn)入路面結(jié)構(gòu) 如路面接縫或裂縫滲水 路肩滲水 邊坡滲水等 另外 當(dāng)?shù)叵滤惠^高時 地下水將通過毛細(xì)作用進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)下部 中央分隔帶及道路兩側(cè)有臨時滯水時 水分也有可能進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部 有研究表明 即使是全厚式密實型瀝青路面也不可能完全避免水分進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部 一般情況下 進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)的自由水 可由路基下部及兩側(cè)路肩的鋪面結(jié)構(gòu)滲流排除 但當(dāng)下基層為滲透性系數(shù) 10 3m s的低透水材料時 每排除0 1m3的自由水需1天以上的時間 而當(dāng)路基土的滲透系數(shù) 10 5m s時 路基土則可視為不透水材料 在有水分進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)的情況下 路面結(jié)構(gòu)似乎被置于被封閉的水中 2020 2 17 23 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分會浸濕各結(jié)構(gòu)層材料和路基土 使整個路面結(jié)構(gòu)體系強度下降 變形增加 路面結(jié)構(gòu)的層間結(jié)合處易出現(xiàn)空隙 進(jìn)入該空隙的自由水 在行車荷載的作用下 將產(chǎn)生壓力達(dá)69KPa 流速達(dá)0 15 0 90m s的高壓高速水流 在此高壓水流的反復(fù)沖刷作用下 基層材料中的細(xì)料將在路面的裂縫或接縫處 形成細(xì)料漿 這些細(xì)料漿在高速行車的作用下 被逐漸擠出裂縫或接縫 進(jìn)而形成唧泥現(xiàn)象 水泥路面的接縫給大氣降水進(jìn)入路面提供了途徑 封閉的路肩 傳統(tǒng)的路槽式構(gòu)造和密實不透水的基層使?jié)B入的水分聚集在路面結(jié)構(gòu)中 從而出現(xiàn)前所述及的唧泥現(xiàn)象 唧泥現(xiàn)象使路面板的板底在邊角部位出現(xiàn)脫空現(xiàn)象 形成不均勻支承 使路面板斷裂 進(jìn)而使路面板多處開裂 至完全失去路用性能 堅固密實的基層材料 如無機結(jié)合料穩(wěn)定粒料 穩(wěn)定土及密配粒料等 不僅不透水 在有些情況下還易受到水的侵蝕 7 3 1水損壞現(xiàn)象 2020 2 17 24 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)有過多水分時 在行車荷載的重復(fù)作用下易出現(xiàn)斷裂 而開裂的面板又為大氣降水的進(jìn)入提供了新的途徑 如此循環(huán)過程 加速了水泥路面的損壞 使其出現(xiàn)不同程度的破壞 如唧泥 錯臺 板塊斷裂等 瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部由于排水不暢處于水飽和狀態(tài)時 基層和底基層內(nèi)將產(chǎn)生較高的孔隙水壓力和高速水流 使路面結(jié)構(gòu)承載能力降低 沖刷導(dǎo)致的唧漿現(xiàn)象加速了裂縫的發(fā)生和發(fā)展 并出現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)下陷現(xiàn)象 季節(jié)性冰凍地區(qū)的冰凍期 地下水排水不暢易導(dǎo)致凍融現(xiàn)象的出現(xiàn) 如基層和底基層采用了易凍脹材料 路面結(jié)構(gòu)又由于水的作用而處于飽和狀態(tài)時 地下水將由于毛細(xì)作用向凍結(jié)區(qū)移動 形成冰晶體 冰晶體體積的不斷增大 引起面層的隆起現(xiàn)象 特別是出現(xiàn)不均勻凍脹時 路面將嚴(yán)重?fù)p壞 春季氣溫上升 凍融作用也將對路面產(chǎn)生不利的影響 這一時期 冰晶自上而下逐漸融化 路基土處于飽水狀態(tài) 在車輛荷載的作用下 出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象 如不能及時處理 則使路面提早損壞 2020 2 17 25 地下水的存在還將引起土質(zhì)路基內(nèi)土體附加應(yīng)力增加和土體自身抗剪強度的下降 使得土體抗剪強度不足 最終有可能出現(xiàn)路基失穩(wěn)甚至坍塌 路面結(jié)構(gòu)中截留的水分對于路基 路面結(jié)構(gòu)的損害主要表現(xiàn)在如下方面 降低松散粒料和路基土的強度 使水泥路面產(chǎn)生唧泥現(xiàn)象 繼而出現(xiàn)錯臺 斷裂和路肩破壞等病害 高速行駛的車輛使積存在層間結(jié)合處的水高速流動 產(chǎn)生較高的動水壓力 使瀝青路面基層中的細(xì)小顆粒出現(xiàn)唧漿現(xiàn)象 導(dǎo)致整個路基路面結(jié)構(gòu)承載能力下降 季節(jié)性冰凍地區(qū)冰凍厚度超過路面結(jié)構(gòu)厚度時 高地下水位處 將造成凍脹和翻漿 引起路面結(jié)構(gòu)破壞 使膨 凍 脹路基產(chǎn)生不均勻膨 凍 脹 水的長期作用 使瀝青和礦料之間失去粘結(jié)作用 降低瀝青的路面耐久性 并出現(xiàn)龜裂 2020 2 17 26 7 3 2路面排水系統(tǒng)的組成 為使?jié)B入路面結(jié)構(gòu)的表面水降至最少 并迅速地將其排除 需設(shè)置完善而有效的路面排水系統(tǒng) 路面排水系統(tǒng)的組成 路面排水系統(tǒng)中央分隔帶排水路面結(jié)構(gòu)內(nèi)排水 路面排水 邊緣排水系統(tǒng)基層排水系統(tǒng) 7 3 2 1路面排水系統(tǒng) 路面表面排水設(shè)施主要由路面橫坡 攔水帶 或矩形邊溝 泄水口和急流槽組成 其主要目的是迅速排除降落在路面和路肩表面的大氣降水 以減少表面水下滲并防止路表積水影響行車安全 挖方路段 橫向漫流填方路段 坡面漫流 集中排水 表面排水形式 2020 2 17 27 7 3 2 2漫流排水在路線縱坡平緩 匯水量不大 路堤不高且坡面有較強耐沖刷能力時 應(yīng)優(yōu)先采用橫向漫流分散排放的排水方式 不同的坡面防護(hù)型式 具有不同的耐沖刷能力 工程上常以容許流速來表示坡面的耐沖能力 表7 2對不同防護(hù)措施的坡面容許流速作了具體規(guī)定 采用橫向漫流分散排水方式排除路表水時 應(yīng)計算坡面流速 并根據(jù)計算結(jié)果采取相應(yīng)的防護(hù)措施 也可根據(jù)擬采用防護(hù)類型由表5 2確定坡面容許流速 然后根據(jù)計算坡面流速確定應(yīng)采用的排水方式 7 3 2 3路面表面排水在表面水有可能沖刷路堤邊坡坡面的情況下 應(yīng)采用將路表水匯集于攔水帶內(nèi) 由泄水口和急流槽集中排放的方式 2020 2 17 28 如圖7 10所示 攔水帶頂面高度應(yīng)略高于過水?dāng)嗝娴脑O(shè)計水深 可按設(shè)計流量公式 7 1 計算確定 為提高泄水口的泄水能力 需在硬路肩邊緣外側(cè)設(shè)置逐漸加寬的低凹區(qū) 圖7 11 泄水口各部分尺寸應(yīng)由泄水口的水力計算確定 縱坡路段上的開口式泄水口 泄水量隨泄水口各部分尺寸而變化 圖7 19 可利用圖7 20查取截流率Qo Qc后 按過水?dāng)嗝娴男顾芰c確定其泄水量Qo 設(shè)置在凹形豎曲線底部的開口式泄水口 按泄水口處的水深和尺寸確定其泄水能力 有三種情況 詳見教材P155 7 1 2020 2 17 29 中央分隔帶排水是高速公路及一級公路地表排水的主要內(nèi)容 其排水設(shè)施由排水溝 明溝 暗溝 滲溝 雨水井 集水井 橫向排水管等組成 設(shè)置中央分隔帶排水設(shè)施時 應(yīng)根據(jù)分隔帶寬度 綠化和交通安全設(shè)施的形式和分隔帶表面的處理方式等 選擇不同的排水方式 7 3 4中央分隔帶排水 2020 2 17 30 7 3 4 1一般路段中央分隔帶排水一般路段的中央分隔帶 其排水系統(tǒng)的主要作用是排除中央分隔帶范圍內(nèi)的表面水 中央分隔帶寬度小于3米 表面用薄層現(xiàn)澆水泥或水泥預(yù)制塊封閉時 采用與兩側(cè)路面相同坡度的雙向橫坡 使降落在中央分隔帶表面的水排向兩側(cè)行車道 進(jìn)入路面表面排水設(shè)施 圖7 23 中央分隔帶寬度大于3米 表面未封閉時 將中央分隔帶的表面水匯集在中央分隔帶的低洼處 通過縱坡排流至泄水口或橋涵水道中 中央分隔帶表面無封閉 未設(shè)表面排水設(shè)施時 降落在中央分隔帶的表面水將下滲至中央分隔帶內(nèi)的地下排水設(shè)施內(nèi)排除 多采用縱向排水滲溝并通過按一定間距設(shè)置橫向排水管將縱向滲溝內(nèi)的水排出路界 在降雨強度較大的地區(qū) 中央分隔帶范圍內(nèi)的設(shè)計徑流量可能大于表面水的滲入量 而造成較多的水流沿中央分隔帶縱向流動 故應(yīng)在凹形曲線低部的流水匯集處設(shè)置隔柵式泄水口 然后通過橫向排水管將這部分水流排出 圖7 25 2020 2 17 31 7 3 4 2超高路段中央分隔帶排水高等級公路超高路段上側(cè)半幅路面的表面水不得橫向漫流經(jīng)過下側(cè)半幅路面 超高路段上的中央分隔帶 除應(yīng)滿足一般路段上中央分隔帶排水所具有的一切功能和要求外 還應(yīng)設(shè)置攔截和排泄上側(cè)半幅路面水流的排水設(shè)施 凸形中央分隔帶 在分隔帶緣石外側(cè)設(shè)置縱向格柵式蓋板溝 并在分隔帶內(nèi)設(shè)集水井 通過集水井及與集水井相連的橫向排水管將水排出路基范圍以外 圖7 26 凹形中央分隔帶 在分隔帶內(nèi)設(shè)置縱向格柵蓋板溝 上側(cè)半幅路面的表面水直接漫流進(jìn)入中央分隔帶內(nèi)的格柵式蓋板溝內(nèi) 并沿溝底縱坡排入集水井 最后通過與集水井相連的橫向排水管排出路基范圍以處 圖7 27 這種排水系統(tǒng)不僅能順暢地排除上側(cè)半幅路面的路表水 還能有效地排除中央分隔帶內(nèi)的積水 但其匯水面積及設(shè)計徑流量均相應(yīng)較大 故在設(shè)計中應(yīng)合理地確定橫向排水管的管徑及間距 以確保其泄水能力 2020 2 17 32 1 下列情況應(yīng)設(shè)置路面內(nèi)部排水系統(tǒng) 年降水量600mm以上的濕潤多雨地區(qū) 路基由透水性差的細(xì)粒土 滲透系數(shù)不大于10 5cm s 組成的高速公路 一級公路或重要的二級公路 路基兩側(cè)有滯水 可能滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi) 嚴(yán)重冰凍地區(qū) 由粉性土組成的潮濕 過濕路段 現(xiàn)有路面改建或改善工程 需排除積滯在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分 2 路面內(nèi)部排水系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足下列要求 路面內(nèi)部排水系統(tǒng)中各項排水設(shè)施的泄水能力均應(yīng)大于滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水量 且不游排水設(shè)施的泄水能力應(yīng)大于上游排水設(shè)施的泄水能力 滲入水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的最大滲流時間 冰凍地區(qū)不應(yīng)超過1h 其它地區(qū)不應(yīng)超過2h 重交通 4h 輕交通 滲入水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的滲流路徑長度不宜超過45m 60m 各項排水設(shè)施不應(yīng)被滲流從路面結(jié)構(gòu) 路基或路肩中帶來的細(xì)料堵塞 以保證系統(tǒng)的排水能力不隨時間的推移而很快喪失 7 3 5道路內(nèi)部排水系統(tǒng) 2020 2 17 33 3 表面水的滲入量及滲流時間 降落在路表面的水 一部分通過路表面排水系統(tǒng)排除 而另一部分將沿各種縫隙或空隙 滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi) 表面水的滲入量除了與路面的類型有關(guān)外 還與如下因素有關(guān) 接縫或裂縫的寬度以及縫隙被填塞的程度 它們將影響到接縫或裂縫的攜水能力 接縫或裂縫的數(shù)量及各條裂縫的匯水面積 基層材料的透水性 降雨歷時和強度 2020 2 17 34 4 表面水滲入量計算 路面結(jié)構(gòu)表面的滲水量 按不同的路面類型 分別由下列公式計算 水泥混凝土路面Qi Ic nz nhB l 7 7 瀝青路面 Qi IbB 7 8 進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水 可由路基下部滲流排走 滲流速度與路基土的滲透性及地下水位有關(guān) 可利用Darcy滲流定律 以不同滲透性路基土的排水時間進(jìn)行分析 自由水在排水層內(nèi)滲流時間的計算方法詳見P159 例7 1某單向車道一級公路 水泥砼路面 路面寬7 5m 設(shè)有3條縱縫 橫向接縫間距5m 路面無縱橫向裂縫 試計算表面水滲入量 解 取滲入率Ic 0 36 安全系數(shù)為2 則縱向每延米路面表面水滲入量 Qi Ic ni nbB L 2 0 36 3 1 7 5 5 3 24M3 d m 2020 2 17 35 1 構(gòu)成沿路面外側(cè)邊緣設(shè)置縱向集水溝和集水管即構(gòu)成邊緣排水系統(tǒng) 滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分 首先沿著路面結(jié)構(gòu)的層間空隙或某一透水層次橫向流入由透水材料組成的縱向集水溝 并匯入溝中的帶孔集水管內(nèi) 再由間隔一定距離布設(shè)的橫向出水管引出路基 圖7 28 透水材料由多孔水泥 水泥處治 瀝青處治或未經(jīng)處治的開級配碎石或礫石組成 2 作用邊緣排水系統(tǒng)常用于水泥砼路面特別是用于改善排水狀態(tài)不良的舊水泥砼路面 它可將面層 基層 路肩界面處積滯的自由水排出路面結(jié)構(gòu) 在不擾動原路面結(jié)構(gòu)的情況下可以改善舊水泥砼路面排水狀態(tài) 達(dá)到提高路面使用性能并延長使用壽命的目的 7 3 6邊緣排水系統(tǒng) 2020 2 17 36 3 效果設(shè)置邊緣排水系統(tǒng)后 路基內(nèi)水分可橫向移動到縱向排水管內(nèi) 從而使路基土濕度降低 28 左右 強度提高 模量提高18 63 路面壽命也隨之提高 4 注意事項邊緣排水系統(tǒng)的縱向集水溝易被細(xì)小顆粒堵塞失效 特別是當(dāng)舊面層含有大量細(xì)粒時 這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重 資料表明邊緣排水系統(tǒng)的排水量約為降水量的24 25 也就是說 邊緣排水系統(tǒng)僅能排除浸入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的一部分自由水 另一部分自由水仍有可能被封閉在路面結(jié)構(gòu)內(nèi) 2020 2 17 37 7 3 7排水層排水系統(tǒng) 作用 攔截進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的地下水 臨時滯水或泉水 迅速排除由負(fù)溫差作用而積聚在路基上層的自由水 構(gòu)成 排水層排水系統(tǒng)采用高透水性材料作基層或墊層 滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分 首先通過豎向滲流進(jìn)入透水層 然后橫向滲流進(jìn)入縱向集水溝和集水管 最后由橫向排水管引出路基 圖7 29 全寬式排水墊層由開級配粒料組成 可直接在路基頂面設(shè)置 并配置縱向集水溝 集水管及橫向出水管等組成排水系統(tǒng) 圖7 30 透水基層直接設(shè)置在面層下 此時自由水進(jìn)入透水層的滲流路徑較短 高透水材料中的滲流速度較快 排水效果較好 滲入基層的水分可橫向排流到路基邊坡坡面外 圖7 31 但是此時排放出的水流易沖刷路基邊坡坡面 透水層外側(cè)坡面的孔隙也易被植物或其它雜物堵塞而失去排水作用 透水材料由不含細(xì)料的開級配碎石 瀝青處治或水泥處治開級配集料組成 透水基層厚度由所需排放的水量和透水基層的滲透性而定 2020 2 17 38 7 4排水系統(tǒng)的綜合設(shè)計 路基路面的各個組成部分 為完成各自的排水任務(wù) 需采用不同的排水設(shè)施 而要完成整個的排水任務(wù) 將全部地面水有效地攔截 匯集 引導(dǎo)和宣泄到路基范圍之外 就必須將各種排水設(shè)備組成一個完整的綜合排水系統(tǒng) 使各處的水均能順暢地排出 布置排水系統(tǒng)時 應(yīng)著重分析研究所遇到的各種水的來源及它們對路基的危害程度 根據(jù)其輕重緩急 分別采用不同的排水設(shè)備 把對路基確有危害的水流有效地排除 同時還要考慮每一項排水設(shè)備可能起的作用 以及在位置 構(gòu)造等方面的具體要求 在布置時使之大體符合各自的要求 起到預(yù)期的作用 2020 2 17 39 7 4 1排水系統(tǒng)綜合設(shè)計的基本要求 1 路基排水必須與農(nóng)田排灌和水土保持相結(jié)合地形平坦 灌溉渠道較多的地段 路線通過將破壞原有的農(nóng)田灌溉系統(tǒng) 路線穿過梯田 可能切斷位于路基下側(cè)梯田的水渠 對此應(yīng)采取相應(yīng)的措施 如增設(shè)涵管 渡槽等 以保證農(nóng)田正常排灌的需要 各種排水溝渠也可同時作為灌溉渠道 在匯水面積較大 植被稀少 易受到?jīng)_刷的坡面上 宜采用多道小斷面截水溝來攔截并排除坡面水 避免水量過于集中造成沖刷 也可結(jié)合水土保持措施 采取分散逕流 降低流速 節(jié)節(jié)攔蓄的方針 2 流向路基的地面水和地下水需在路基范圍以外的地點 設(shè)截水溝與排水溝或滲溝進(jìn)行攔截 并引離至指定地點 3 路基范圍內(nèi)的水源分別用邊溝 滲溝 滲井與排水溝排除 4 路基排