7路基路面工程第七章 路基路面排水.ppt

第七章路基路面排水,第一节路基排水的意义和一般原则,一、路基排水的意义,保持路基材料的强度稳定性，进而保持路基的稳定性,二、路基排水设计的一般原则,1.设计前必须进行深入细致的调查研究，详细划分流域；2.路基排水沟渠的设置尽量与环境协调；3.排水设施要因地制宜、就地取材、经济适用，并做到系统规划，合理布局，与当地排水设施相协调；5.排水设计应讲求经济效益，临时排水设施应该尽可能与永久排水设施相结合,第二节路基排水设施,一、地表排水设施,（一）边沟1.边沟的功能,用于汇集和排除降落在路基范围内以及流向路基的少量地表水,2.边沟的布置,（1）横向位置边沟一般布置在路堑的路肩外侧或较低矮路堤坡脚外侧,（2）边沟的纵坡边沟的纵坡宜与路线纵坡相一致，并不宜小于0.3％，困难情况下可以减至0.1,（3）边沟的长度单向排水长度每300500米设出水口,3.边沟的横断面,（二）截水沟（天沟）,1.截水沟的功能,用以拦截并排除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流水冲刷。,2.截水沟的布置,（1）横向位置截水沟一般布置在路堑边坡或陡坡路堤上侧，垂直于山坡水流方向或基本与等高线平行。视降雨量，可以不设或设计多道。,填方截水沟截水沟,（2）截水沟的纵坡与长度截水沟的纵坡不宜小于0.3％，长度的考虑以汇水既不造成过大的冲刷，又不淤积为原则。,3.截水沟的横断面,一般为梯形，沟的边坡坡度，因岩土条件而定，一般采用11.0～11.5。沟底宽度b不小于0.5m，沟深h按设计流量而定，亦不应小于0.5m。,,土质,石质,（三）排水沟,将路基范围内各种水源的水流（如边沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近积水），引排至桥涵或路基范围以外的指定地点。,2.排水沟的布置,（1）排水沟的布置可以根据需要并结合当地地形条件而定，距离路基坡脚不宜小于3～4m，平面上应力求直捷，需要转弯时亦应尽量圆顺，做成弧形，其半径不宜小于10～20m，连续长度宜短，一般不超过500m。,（2）排水沟应具有合适的纵坡，以保证水流畅通，不致流速太大而产生冲刷，亦不可流速太小而形成淤积，为此宜通过水文水力计算而择优选定。一般情况下，可取0.5～1.0，不小于0.3％，亦不宜大于3％。,1.排水沟的功能,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,3.排水沟的横断面,排水沟的横断面，一般采用梯形，尺寸大小应经过水力水文计算选定。,（3）排水沟水流注入其他沟渠或水道时，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，交角不大于45，有条件可用半径R10b（b为沟顶宽）的圆曲线朝下游与其它水道相接。,4.排水沟的防护,包括排水沟在内的土质沟渠在有可能受到冲刷和渗漏时必须进行防护和防渗处理,加固类型与沟底纵坡关系,沟渠加固类型,（四）跌水1.跌水的功能,在陡坡或或特殊陡坎地段设置的沟底为阶梯，水流呈瀑布式跌落的沟槽称作跌水，跌水的作用是在较短的距离内，降低水流流速，消减水流能量，进而防止冲刷（用于坡度大于10％，水头高差大于1.0m的陡坡地段）,2.跌水的布置和运用,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1沟顶线；2沟底线,（五）急流槽1.急流槽的功能,在陡坡或或特殊陡坎地段设置的坡度较陡、水流不离开槽底的沟槽称作急流槽。它与跌水一样也是为了解决陡坡地段的排水（可用于比跌水更陡的坡度,可达600）。,,急流槽平面图,2.急流槽的布置和运用,高路堤边坡地段急流槽,路堑与高路堤连接处急流槽,路堑边坡急流槽,急流槽设置通常设置在高路堤边坡、高路堑边坡、路堑与高路堤连接处、回头曲线上下边沟等位置，用于排除边沟和截水沟汇集的水流。,（六）倒虹吸与渡水槽,1.倒虹吸与渡水槽的功能,当水流需要横跨路基，同时受到设计标高的限制，可以采用管道或沟槽，从路基底部或上部架空跨越，前者称倒虹吸，后者为渡水槽，分别相当于涵洞和渡水桥，两者属于路基地面排水的特殊结构物，并且多半是配合农田水利所需而采用。,2.倒虹吸与渡水槽的布置,倒虹吸的设置往往是因路基横跨原有沟渠，且沟渠水位高于路基设计标高，不能按正常条件下设置涵洞，此时采用倒虹吸是可行的方案之一。,原水道与路基设计标高相差较大，如果路基两侧地形有利，或当地确有必要，可设简易桥梁，架设水槽或管道，从路基上部跨越，以勾通路基两侧的水流。,东江－深圳渡水槽,墨西哥格雷塔罗市的古渡槽,引大入秦先明峡倒虹吸,二、地下排水设施,（一）盲沟,1.盲沟的功能,建在地下，汇集流向路基的地下水并排至路基以外。,拦截地下水,降低地下水位,2.盲沟的构造,盲沟沟底纵坡不宜小于1。断面尺寸根据需要而定，一般宽0.30.5m，深1.01.5m。如出口处为边沟，盲沟底应高出边沟最高水位20cm以上，不允许出现倒灌现象。,（二）渗沟,1.渗沟的功能,采用渗透方式将地下水汇集于沟内，并通过沟底通道将水排至指定地点，此种地下排水设备统称为渗沟，它的作用是降低地下水位或拦截地下水。,2.渗沟的布置,渗沟尽可能与地下水流向相互垂直，使之能拦截更多的地下水。,路线所经地段遇有潜水、层间水、路堑顶部出现地下水，或地下水位较高，影响路基或路堑边坡稳定，则需修建渗沟将水排除。,填石渗沟的底坡应大于1％，带有沟管的可以放宽道0.5％。,,截断路堑层间水的渗沟,降低地下水位的渗沟,路堑上方的渗沟,3.渗沟的构造,（1）渗沟的槽宽人工开挖视沟深而定，一般深度在2m时，宽度为0.60.8m深度在34m时，宽度不小于1m。沟内用作排水和渗水的砂石填料，应经过筛选和清洗。,（2）封闭层是为了防止土粒落进填充石料的孔隙，以免造成渗沟堵塞而设置的，同时也能起到防止地面水渗入沟内的作用。,（3）反滤层是为了汇集水流，并用以防止含水层中土粒堵塞排水层而设置的。反滤层应尽可能选用颗粒大小均匀的砂石材料，分层填埋，相邻两层颗粒直径之比不小于14，设计时填料的颗粒应为含水层土的最大粒径的8～10倍。,地下排水工程实例,,（三）渗井,渗井的作用是将地面水通过竖井，渗入地下排除。,当有多层地下含水层，将影响路基稳定的上层水引入下层地下水中。,第三节路面排水（放到路面结构设计中去讲）,一、路面表面排水,（一）路面表面排水的目的,路面表面排水的主要目的是迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面积水而影响行车安全,（二）路面表面排水的方式,1.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，应采用在路拱和路堤边坡上横向漫坡的方式排除路面表面水。,2.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，应沿路肩外侧边缘设置拦水带，汇集路拱漫流路面表面水，然后通过泄水口和急流槽排离路堤。,3.当硬路肩汇水量大，或硬路肩狭窄，或爬坡、加速车道占用了路肩过水断面，可以采用路肩排水沟的方式代替拦水带,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。,现浇（铺）拦水带,预制拦水带,预制路肩排水沟,拦水带与急流槽的组合,拦水带汇集的水流应以20～50间距的急流槽排下路基,纵坡上的不对称喇叭形泄水口,,二、中央分隔带排水,（一）中央分隔带排水的方式,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2-7-4），以拦截和排泄上侧半幅路面的表面水。,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。,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。,我国通常采用较窄的中央分隔带，仅在中间设预留车道时才采用宽的中央分隔带。各地在选用排水设施类型时，并未拘泥于以分隔带宽度限值作为唯一的依据，而是结合地区和工程需要确定，形式是多样的。因而，上述分类中的宽度标准并不是绝对的。,三、路面内部排水,（一）路面内部排水的目的,（1）浸湿各结构层材料和路基土，造成路面基层材料和地基土的强度降低；（2）使水泥混凝土路面产生基层唧泥，随之出现脱空、错台、开裂和整个路肩破坏；（3）与水经常接触将使沥青混合料的沥青剥落，影响沥青混合料的耐久；（4）下渗的水使路基土产生不均匀冻胀；进而造成翻浆。,低透水性土质的路基常常使渗入到路面内部的水长时间不能排除，停滞在路槽内，使路面材料长期饱水。路面结构内部排水的目的是保证路面材料处于正常湿度状态，正常行使其使用功能，达到其应有的使用寿命。,1.水对路面结构的影响,2.路面内部排水的目的,（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）筑成的高速公路、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。,（二）路面内部排水系统的设置条件,我国公路排水设计规范（JTJ018-97）建议遇有下列情况时，应设置路面内部排水系统,（三）路面内部排水方式,1.路面边缘排水系统,2.排水基层排水系统,设纵向集水沟和管的排水基层排水系统,2.排水垫层,用于有地下水、临时滞水、泉水有可能进入路面结构或者需要迅速排除负温作用引起的积聚在路基上层的自由水时,第五节排水系统综合设计,