《路基路面工程》09第七章路基排水.pdf

第七章 路基路面排水设计 7-1 路基路面排水要求及设计一般原则 一、排水的目的与要求一、排水的目的与要求 路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基路面的病害有多种，形成病害 的因素亦很多，但水的作用是主要因素之一，因此路基路面设计、施工和养护中，必须十 分重视路基路面排水工程。 根据水源的不同， 影响路基路面的水流可分为地面水和地下水两大类， 与此相适应的 路基排水工程，则分为地面排水和地下排水。 地面水包括大气降水（雨和雪）以及海、河、湖、水渠、水库水。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。 渗入路基土体的水分， 使土体过湿而降低路基强度。 地下水包括上层滞水、潜水、层间水等，它们对路基的危害程度，因条件不同而异。 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，甚至整个路基沿 倾斜基底滑动。水还可能造成掺有膨胀土的路基工程毁灭性的破坏。 水对路面的危害可以表现为降低路面材料的强度，在水泥混凝土路面的接缝和路肩 处造成唧泥；移动荷载作用下引起的唧泥和高压水冲刷，造成路面基层承载能力下降；在 冻胀地区，融冻季节水会引起路面承载能力的普遍下降。 路基排水的任务， 就是将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内， 保持路基常 年处于干燥状态，确保路基、路面具有足够的强度与稳定性。 路基设计时， 必须考虑将影响路基稳定性的地面水， 排除和拦截于路基用地范围以外， 并防止地面水漫流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干、 降低，并引导至路基范围以外的适当地点。 路基施工中， 首先应校核全线路基排水系统的设计是否完备和妥善， 必要时应予以补 充或修改，应重视排水工程的质量和使用效果。此外，应根据实际情况与需要，设置施工 现场的临时性排水措施， 以保证路基土石方及附属结构物在正常条件下进行施工作业，消 除路基基底和土体内与水有关的隐患，保证路基工程质量，提高施工效率。 路基养护中，对排水设施应定期检查与维修，以保证排水设施正常使用，水流畅通， 并根据实际情况不断改善路基排水条件。 路界地表排水的目的是把降落在路界范围内的表面水有效地汇集并迅速排除出路界， 2 同时把路界外可能流入的地表水拦截在路界范围外， 以减少地表水对路基和路面的危害以 及对行车安全的不利。通常地表排水可以划分为路面表面排水、中央分隔带排水、坡面排 水三部分。中央分隔带排水，视其宽度和表面横向坡度倾向，可以包括中央分隔带和左侧 边缘带，或者仅为中央分隔带，而在设超高路段，它还包括上侧半幅路面的表面水。坡面 排水包括路堤坡面、路堑坡面和倾向路界的自然坡面的排水。 路面工程的实践证明了路面内部排水的重要性。 新建的刚性路面需设置各种接缝， 而 路面在使用期间又会出现各种裂缝、松散、坑槽等病害。降落在路面表面的排水，会通过 路面接缝或裂缝、松散等病害处或者沥青路面面层孔隙下渗入路面结构内部。此外，道路 两侧有滞水时， 水分也可能侧向渗入路面结构内部。路面内部排水系统的设计通常需满足 三方面的要求，一是各项设施应具有足够的泄水能力，排除渗入路面结构内的自由水；二 是自由水在路面结构内的渗流时间不能太长， 渗流路径不能太长；三是排水设施要有较好 的耐久性。 二、路基路面排水设计的一般原则二、路基路面排水设计的一般原则 1．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。一般情况下地面和地下设置的排水沟渠，宜短不宜长， 以使水流不过于集中，做到及时疏散，就近分流。 2．各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当地增设涵管 或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定，并做到路基排水有利于农田排灌。路基边 沟一般不应用作农田灌溉渠道，两者必需合并使用时，边沟的断面应加大，并予以加固， 以防水流危害路基。 3．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，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地下排水与地面排水相配合，各种排水沟渠的 平面布置与竖向布置相配合， 做到路基路面综合设计和分期修建。对于排水困难和地质不 良的路段，还应与路基防护加固相配合，并进行特殊设计。 4．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，不轻易合并自 然沟溪和改变水流性质， 尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护与加 固工程。对于重点路段的主要排水设施，以及土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠，应注 意必要的防护与加固。 5．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， 既要稳固适用，又必须讲究经济效益。 6．为了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 3 构。 7-2 路基排水设备的构造与布置 一、地面排水设备 一、地面排水设备 常用的路基地面排水设备，包括边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽等，必要时还 有渡槽、 倒虹吸及积水池等。 这些排水设备， 分别设在路基的不同部位， 各自的排水功能、 布置要求或构造形式，均有所差异。路基地表排水设施的概流量计算，对高速公路一级公 路应采用 15 年，其它等级公路应采用 10 年的重现期内任意 30 分钟的最大降雨强度（分 钟）。各类地表水沟沟顶应高出设计水位 0.2m 以上。 1．边沟 设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧， 多与路中线平行， 用以汇集和排除 路基范围内和流向路基的少量地面水。 平坦地面填方路段的路旁取土坑，常与路基排水设 计综合考虑，使之起到边沟的排水作用。 边沟的排水量不大，一般不需要进行水文、水力计算，依据沿线具体条件，选用标准 横断面形式。边沟紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，亦不能与其它人工沟 渠合并使用。 边沟不宜过长， 尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带， 必要时设置涵洞， 将边沟水横穿路基从另一侧排出。 边沟的纵坡（出水口附近除外）一般与路线纵坡一致。平坡路段，边沟宜保持不小于 0.5％的纵坡。特殊情况容许采用 0.3但边沟口间距宜减短。边沟出水口附近，以及排水 困难路段，如回头曲线和路基超高较大的平曲线等处，边沟应进行特殊设计。 边沟的横断面形式，有梯形、矩形、三角形及流线形，如图 71 所示。边沟横断面 一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为 11.0～11.5，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。 石方路段的边沟宜采用矩形横断面，其内侧边坡直立，坡面应采用浆砌片是防护，外侧边 坡坡度与挖方边坡坡度相同。 少雨浅挖地段的土质边沟可采用三角形横断面，其内侧边坡 宜采用 12～13，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。三角形边坡的水流条件较差， 流量较大时沟深宜适当加大。 梯形边沟的底宽与深度约 0.4～0.6m，水流少的地区或路段，取低限或更小，但不宜 小于 0.3m；降水量集中或地势偏低的路段，取高限或更大一些。流线形边沟，是将路堤 横断面的边角整修圆滑，可以防止路基旁侧积沙或堆雪，适用于沙漠或积雪地区的路基。 边沟可采用浆砌片石，栽砌卵石，水泥混凝土预制块防护。砌筑用的砂浆强度，对于 高速公路、一极公路采用 M7.5，其它等级公路采用 M5。边沟出水口附近，水流冲刷比较 4 严重，必须慎重布置和采取相应措施。 图 71 边沟的横断面形式示意图（单位m） a、b；梯形 ；c、d流线形；e三角形；f矩形 图 72 是路堑与高路堤衔接处的边沟排水布置图，由于边沟泄出水流流向路堤坡脚 处， 两者高差大， 必须因地制宜， 根据地形与地质等具体条件， 将出水口延伸至坡脚以外， 以免边沟水冲刷填方坡脚。 图 72 路堑与高路堤的边沟出口布置图 边沟水流流向桥涵进水口时，为避免边沟流水产生冲刷，应作适当处治，图 73 是 涵洞进口设置窨井的一例。 此外还应根据地形等条件，在桥涵进口前或在其他水流落差较 大处，设置急流槽与跌水等结构物，将水流引入桥涵或其他指定地点。 当边沟水流流至回头曲线处，一般边沟水较满，且流速较大，此时宜顺着边沟方向沿 山坡设置引水沟，将水引至路基范围以外的自然沟中，或设急流槽或涵洞等结构物，将水 引下山坡或路基另一侧，以免对回头曲线路段冲刷。 2．截水沟 又称天沟，一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，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。 降水量较少或坡面坚硬和边坡较低以致冲刷影响不大的路段，可以不设截 水沟；反之，如果降水量较多，且暴雨频率较高，山坡覆盖层比较松软，坡面较高，水土 流失比较严重的地段，必要时可设置两道或多道截水沟。 图74是路堑段挖方边坡上方设置的截水沟图例之一， 图中距离d， 一般应大于5.0m， 地质不良地段可取 10.0m 或更大。截水沟下方一侧，可堆置挖沟的土方，要求作成顶部向 沟倾斜 2％的土台。路堑上方设置弃土堆时，截水沟的位置及断面尺寸，如图 75 所示。 图 73 边沟泄水流入涵前窨井剖面图（单级跌水） 图 74 挖方路段截水沟示意图 1截水沟；2土台；3边沟 山坡填方路段可能遭到上方水流的破坏作用， 此时必需设截水沟， 以拦截山坡水流保 护路堤。如图 76 所示，截水沟应与坡脚之间，要有不小于 2.0m 的间距，并做成 2的 向沟倾斜横坡，确保路堤不受水害。 5 6 图 75 挖方路段弃土堆与截水沟关系图 图 76 填方路段上的截水沟示意图 1截水沟；2弃土堆；3边沟 1土台；2截水沟 截水沟的横断面形式，一般为梯形，沟的边坡坡度，因岩土条件而定，一般采用 1 1.0～11.5，如图 7－7 所示。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。 图 77 截水沟的横断面图例 a土沟；b石沟 截水沟的位置，应尽量与绝大多数地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长 度。截水沟应保证水流畅通，就近引入自然沟内排出，必要时配以急流槽或涵洞等泄水结 构物将水流引入指定地点。 截水沟水流不应引入边沟， 当必须引入时， 应增大边沟横断面， 并进行防护。沟底应具有 0.5％以上的纵坡，沟底和沟壁要求平整密实、不滞流、不渗水， 必要时予以加固和铺砌。截水沟的长度以 200～500m 为宜。 3．排水沟 排水沟的主要用途在于引水，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），引至桥涵或路基范围以外的指定地点。当路线受到多段沟渠 或水道影响时，为保护路基不受水害，可以设置排水沟或改移渠道，以调节水流，整治水 道。 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。用于边沟、截 水沟及取土坑出水口的排水沟，横断面尺寸根据设计流量确定，底宽与深度不宜小于 0.5m，土沟的边坡坡度约为 11～11.5。 排水沟的位置，可根据需要并结合当地地形等条件而定，离路基尽可能远些，距路基 坡脚不宜小于 2m，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。 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，如图 78 所示。 图 78 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％。 路基排水沟渠的加固类型有多种， 表 71 为土质沟渠各种加固类型， 图 79 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 等而定。 7 8 沟渠加固类型 表 71 沟渠加固类型 表 71 型式 名称 铺砌厚度（cm） 平铺草皮 单层 竖铺草皮 迭铺 简易式 水泥砂浆抹平层 2～3 石灰三合土抹平层 3～5 粘土碎（砾）石加固层 10～15 石灰三合土碎（砾）石加固层 10～15 干砌片石 15～25 干砌式 干砌片石砂浆匀缝 15～25 干砌片石砂浆抹平 20～25 浆砌片石 20～25 浆砌式 混凝土预制块 6～10 砖砌水槽 沟渠加固类型与沟底纵坡有关，表 72 所列可供设计时参照使用。 加固类型与沟底纵坡关系 加固类型与沟底纵坡关系 表 72表 72 纵坡（） 〈1 1～3 3～5 5～7 〉7 加固类型 不加固 1.土质好，不加固 2.土质不好，简易加固 简易加固或干砌式加 固 干砌式或浆砌式加固 浆砌式加固或改用跌 水 4．跌水与急流槽 跌水与急流槽是路基地面排水沟渠的特殊形式，用于陡坡地段，沟底纵坡可达 45。 由于纵坡陡、水流速度快、冲刷力大，要求跌水与急流槽的结构必需稳固耐久，通常应采 用浆砌块石或水泥混凝土预制块砌筑，并具有相应的防护加固措施。 跌水的构造，有单级和多级之分，沟底有等宽和变宽之别。单级跌水适用于排水沟渠 连接处，由于水位落差较大，需要消能或改变水流方向，图 710 表示路基边沟水流通过 涵洞排泄时，采用单级跌水（相当于雨水井）的示例之一。较长陡坡地段的沟渠，为减缓 水流速度，并予以消能，可采用多级跌水，图 711 即为示例之一。多级跌水底宽和每级 长度，可以采用各自相等的对称形，亦可根据实地需要，做成变宽或不等长度与高度。 图 79 沟渠加固断面图（单位m） 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 图 710 边沟与涵洞单级跌水连接图 图 711 多级跌水纵剖面图（单位m） 1边沟；2路基；3跌水井；4涵洞 1沟顶线； 2沟底线 按照水力计算特点，跌水的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 712 所示。各个组成部分的尺寸，由水力计算而定。一般情况下，如果地质条件良 好，地下水位较低，设计流量小于 1.0～2.0m 3/s，跌水台阶（护墙）高度P，最大不超过 2.0m。常用的简易多级跌水，台高约 0.4～0.5m，护墙用石砌或混凝土结构，墙基埋置深 度为水深a的1.0～1.2倍， 并不小于1.0m， 且应深入冰冻线以下， 石砌墙厚约0.25～0.30m。 消力池起消能作用，要求坚固稳定，底部具有 1～2％的纵坡，底厚约 0.35～0.30m，壁高 9 应比计算水深至少大 0.20m，壁厚与护墙厚度相仿。消力池末端设有消力槛，槛高c依计 算而定，要求低于池内水深，约为护墙高度的 1/4～1/5，即c（0.2～0.25）P，一般取 c15～20cm。消力槛顶部厚度约为 0.3～0.4m，底部预留孔径为 5～10cm的泄水孔，以利 水流中断时排泄池内的积水。 跌水两端的土质沟渠，应注意加固，保持水流畅通，不致产生水流冲刷和淤积，以充 分发挥跌水的排水效能。 急流槽的纵坡，比跌水的平均纵坡更陡，结构的坚固稳定性要求更高，是山区公路回 头展线， 沟通上下线路基排水及沟渠出水口的一种常见排水设施。 急流槽主体部分的纵坡， 依地形而定，一般可达 67（11.5），如果地质条件良好，需要时还可更陡，但结构要 求更严，造价亦相应提高，设计时应通过比较而定。 急流槽多用砌石 （抹面） 和水泥混凝土结构， 亦可利用岩石坡面挖槽。 如临时急需时， 可就近取材，采用竹木结构。 急流槽的构造，如图 713 所示。按水力计算特点，亦由进口、主槽（槽身）和出口 三部分组成。 图 712 跌水构造示意图 图 713 急流槽构造示意图（单位m） 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；5横向沟渠；6砌石护底 急流槽的进出口与主槽连接处，因沟槽横断面不同，为了能平顺衔接，可设过渡段， 出口部分设有消力池。各个部分的尺寸，依水力计算而定。对于设计流量不超过 1.0m 3/s， 槽底倾斜为 11～11.5 的小型结构，可参照图 713。急流槽的基础必须稳固，端部及 槽身每隔 2～5m，在槽底设耳墙埋入地面以下。槽身较长时，宜分段砌筑，每段长约 5～ 10m，预留伸缩缝，并用防水材料填缝。 5．倒虹吸与渡水槽 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。 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，图 714 是其布置图式的一种。 10 图 714 竖井式倒虹吸布置图 1路基；2原沟渠；3洞身；4垫层；5竖井； 6沉淀池 倒虹吸是借助上下游沟渠水位差， 利用势能迫使水流降落， 经路基下部管道流向路基 另一侧，再复升流入下游水渠。由于所设管道为有压管道，竖井式倒虹吸的水流成多次垂 直改变方向，水流条件较差，结构要求较高，容易漏水和淤塞，且难以清理和修复，应尽 量不用或少用，使用时需合理设计，进行水力计算，选择最佳设计方案，并要求施工保证 质量，使用时要经常检查维修。 倒虹吸管道有箱形和圆形两种，以水泥混凝土和钢筋混凝土结构为主，临时性简易管 道可用砖石结构，永久性或急需时亦可改用钢铁管道。管道的孔径约 0.5～1.5m，管道附 近的路基填土厚度，一般不小于 1.0m，以免行车荷载压力过于集中，严寒地区亦可赖以 防冻。考虑到倒虹吸的泄水能力有限，以及为了施工和养护方便，管道亦不宜埋置过深， 以填土高度不超过 3.0m 为宜。 倒虹吸管道两端设竖井，井底标高低于管道，起沉淀泥沙与杂物作用。亦可改用斜管 式或缓坡式，以代替竖井式升降管，此时水流条件有所改善，但路基用地宽度增大，管道 长度增加。为减少堵塞现象，设计时要求管道内水流的速度，不小于 1.5m/s，并在 图 715 倒虹吸管上游进口构造图 进口处设置沉沙池和拦泥栅，如图 715 所示。 倒虹吸管进口处所设的沉沙池， 位于原沟渠与管道之间的过渡段， 池底和池壁采用砌 11 石抹面或混凝土，厚度约 0.3～0.4m（砌石），或 0.25～0.30m（混凝土），池的容量以 不溢水为度。水流经过沉沙池后，水中仍含有细粒泥沙或轻质漂浮物，可设网状拦泥栅予 以清除，确保虹吸管道不致堵塞，但拦泥栅本身容易被堵塞，需经常清理，以保证水流畅 通，避免沉沙池和沟渠溢水而危害路基。倒虹吸的出口，亦应设过渡段与下游沟渠平顺衔 接，应对原有土质沟渠进行适当加固。 渡水槽相当于渡水桥，如图 716 所示。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。 渡水槽的架设应满足道路对净空与美化的要求， 其构造与桥梁相似， 但主要作用是沟 通水流，故除应在结构上具有足够强度而外，在效能上应适合排水的要求，其中包括进出 口的衔接，以及防止冲刷和渗漏等。 图 716 渡水槽图例 图 717 渡水槽进出口布置图 渡水槽由进出水口、槽身和下部支承三部分组成，其中进（出）口段的构造，参见图 717. 为降低工程造价， 槽身过水横断面一般均较两端的沟渠横断面为小， 槽中水流速度相 应有所提高，因此进出口段应注意防止冲刷和渗漏。进出水口处设置过渡段，根据土质情 况， 分别将槽身两端伸入路基两侧地面 2～5m， 而且进出水口过渡段宜长一些， 以防淤积。 如果主槽较短，可取槽身与沟渠的横断面相同，沟槽直接衔接，可不设过渡段。水流横断 面不同时，过渡段的平面收缩角约为 10～15，据此可确定过渡段的有关尺寸。与槽身连 接的土质沟渠，应予防护加固，其长度至少是沟渠水深的四倍。 6. 蒸发池 气候干旱、排水困难地段，可利用沿线的集中取土坑或专门设置蒸发池排除地表水。 12 13 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 20mm。池中水位应低于排水沟的沟底。 蒸发池的容量应以一个月内路基汇流入池中的雨水能及时完成渗透与蒸发作为设计 依据。每个蒸发池的容水量不宜超过 200～300m 3，蓄水深度不应大于 1.5～2.0m。 蒸发池的设置不应使附近地面形成盐渍化或沼泽化。 二、地下排水设备 二、地下排水设备 路基及边坡土体中的上层滞水，或埋藏很浅的潜水称为地下水，当地下水影响路基、 路面强度或边坡稳定时，应设置暗沟（管）、渗沟、检查井等地下排水设施。 常用的路基地下排水设备有盲沟、渗沟和渗井等，其特点是排水量不大，主要是以 渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。对于流量较大的地下水，应设置专用地下 管道予以排除。 由于地下排水设备埋置地面以下，不易维修，在路基建成后又难以查明失效情况，因 此要求地下排水设备能牢固有效。 1．暗沟 相对于地面排水的明沟而言，暗沟又称盲沟，具有隐蔽工程的含义。从盲沟的构造特 点出发，由于沟内分层填以大小不同的颗粒材料，利用渗水材料透水性将地下水汇集于沟 内，并沿沟排泄至指定地点，此种构造相对于管道流水而言，习惯上称之为盲沟，在水力 特性上属于紊流。 图 718 为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与稳定性。 图 719 是路基两侧边沟下面均设盲沟， 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和翻浆，或土基过湿而降低强度等。 图 718 一侧边沟下设盲沟 图 719 二侧边沟下设盲沟 1盲沟；2层间水；3毛细水；4可能滑坡线 1原地下水位；2降低后地下水位；3盲沟 图 720 是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，保持路堤填土不受水害。 以上所述的盲沟， 沟槽内全部填满颗粒材料， 可以理解为简易盲沟， 其构造比较简单， 横断面成矩形，亦可做成上宽下窄的梯形，沟壁倾斜度约 10.2，底宽 b 与深度 h 大致为 13，深约 1.0～1.5m，则底宽约 0.3～0.5m。盲沟的底部中间填以粒径较大（3～5cm）的 碎石，其空隙较大，水可在空隙中流动。粗粒碎石两侧和上部，按一定比例分层（层厚约 10cm）填以较细粒径的粒料，逐层粒径比例大致按 6 倍递减。盲沟顶部和底面，一般设有 厚 30cm 以上的不透水层，或顶部设有双层反铺草皮。 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。 图 720 挖填交界处横向盲沟 1盲沟；2边沟；3路堑；4路堤 寒冷地区的暗沟，应做防冻保温处理或将暗沟设在冻结深度以下。 2．渗沟 14 15 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，其水力特性是紊流，但在构 造上与上述简易盲沟有所不同。 渗沟有三种结构形式，如图 721 所示。 图 721 渗沟结构图式（单位cm） a盲沟式 b洞式 c管式 1粘土夯实； 2双层反铺草皮； 3粗砂； 4石屑； 5碎石； 6浆砌片石沟洞； 7预制混凝土管 盲沟式渗沟与上述简易盲沟相似，但构造更为完善。当地下水流量较大，要求埋置更 深，可在沟底设洞或管，前者称为洞式渗沟，后者称为管式渗沟。 渗沟的位置与作用， 视地下排水的需要而定， 大致与图 718 至图 720 所示的简易 盲沟相仿，但沟的尺寸更大，埋置更深，而且要进行水力计算确定尺寸。公路路基中，浅 埋的渗沟约在 2～3m 以内，深埋时可达 6m 以上。 渗沟底部设洞或管， 底部结构相当于顶部可以渗水的涵洞。 图 722 是洞式渗沟结构 图例之一，其洞宽 b 约 20cm，高约 20～30cm；盖板用条石或混凝土预制板；板长约为 2b， 板厚 P≮15cm，并预留渗水孔，以便渗入沟内的水汇集于洞内排出。洞身要求埋入不透水 层内，如果地基软弱还应铺设砂石基础；洞身埋在透水层中时，必要时在两侧和底部加设 隔水层，以达到排水的目的。洞底设置不小于 0.5的纵坡，使集水通畅排出。 16 图 722 洞式渗沟结构示意图（单位cm） 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 当排除地下水的流量更大，或排水距离较长，可考虑采用管式渗沟。渗沟底部埋设的 管道，一般为陶土或混凝土的预制管，管壁上半部留有渗水孔，渗水孔交错排列，设于边 沟下的管或渗沟，如图 723 所示。管的内径 D 由水力计算而定，一般约 0.4～0.6m，管 底设基座。对于冰冻地区，为防止冻结阻塞，除管道埋在冰冻线以下外，必要时采取保温 措施，管径亦宜较大一些。 图 723 管式渗沟（尺寸单位cm） 3．渗井 渗井属于水平方向的地下排水设备， 当地下存在多层含水层， 其中影响路基的上部含 水层较薄，排水量不大，且平式渗沟难以布置，采用立式（竖向）排水，设置渗井，穿过 不透水层，将路基范围内的上层地下水，引入更深的含水层中去，以降低上层的地下水位 或全部予以排除。图 724 为圆形渗井的结构与布置图例。 17 图 724 渗井结构与布置图例 渗井的平面布置，以及孔径与渗水量，按水力计算而定，一般为直径 1.0～1.5m 的圆 柱形。亦可是边长为 1.0～1.5m 的方形。井深视地层构造情况而定，井内由中心向四周按 层次，分别填入由粗而细的砂石材料，粗料渗水，细料反滤。填充料要求筛分冲洗，施工 时需用铁皮套筒分隔填入不同粒径的材料，要求层次分明，不得粗细材料混杂，以保证渗 井达到预期排水效果。 鉴于渗井施工不易，单位渗水面积的造价高于渗沟，一般尽量少用。有时，因土基含 水量较大，严重影响路基、路面的强度，其他地下排水设备不易布置，其他技术措施如隔 离层的造价较高，此时渗井可作为方式之一，设计时应进行分析比较，有条件地选用。 7-3 路面排水设计 一、路面表面排水 路面表面排水的主要任务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。路面表面排水设计应遵循下列原则 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。 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， 18 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。 当路基横断面为路堑时，横向排流的表面水汇集于边沟内。当路基横断面 为路堤时，可采用两种方式排除路面表面水一种是让路面表面以横向漫流形 式向堤坡面分散排放；另一种方式是在路肩外侧边缘放置拦水带，将路面表面 水汇集在拦水带同路肩铺面， 或者路肩和部分路面铺面组成的浅三角形过水断 面内，然后通过相隔一定间距设置的泄水口和急流槽集中排放到路堤坡脚外。 两种排水方式的选择，主要依据表面水不可能对路堤坡面造成的冲刷危害。在 汇水量不大，路堤不高，路线纵坡不同，坡面耐冲刷能力强的情况下，应优先 采用横向漫流分散排放的方式。而在表面水有可能冲刷路堤坡面的情况下，则 采用将路面表面水汇集在拦水带内，通过泄水口和急流槽集中排放的方式。由 于修筑拦水带和急流槽需增加工程投资，因而，须对投资的经济性进行分析和 比较，采用有效的坡面防护措施而不设拦水带和急流槽经济，还是修筑拦水带 和急流槽而降低对坡面防护工程的要求合算。 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 的横断面尺寸可参考图 7-25，拦水带的顶面应略高于过水断面的设计水面高 （水深），设计水深按照前述原则，按设计流量公式（7-1）计算确定。 图 7-25 拦水带横断面参考尺寸（尺寸单位cm） a） 沥青混凝土拦水带；b）水泥混凝土拦水带 2 1 3 8 1 377. 0Ih ni Q h c （7-1） 式中 Qc沟或管的泄水能力（m3/S）； ih沟或过水断面的横向坡度； n沟壁或管壁的粗糙系数，按表 7-4 选用； I水力坡度，要取用沟或管的坡度。 沟壁或管壁的粗糙系数（n） 表 7-4 沟或管类别 n 沟或管类别 n 塑料管（聚氯乙烯） 0.010 岩石质明沟 0.035 石棉水泥管 0.012 植草皮明沟（流速 0.6m/s） 0.035～0.050 水泥混凝土管 0.013 植坡明沟（流速 0.8m/s） 0.050～0.090 陶土管 0.013 浆砌石明沟 0.025 铸铁管 0.015 干砌石明沟 0.032 波纹管 0.027 水泥混凝土明沟（镘抹面） 0.015 沥青路面（光滑） 0.013 水泥混凝土明沟（预制） 0.012 沥青路面（粗糙） 0.016 土质明沟 0.022 水泥混凝土路面（镘抹面） 0.014 带杂草土质明沟 0.027 水泥混凝土路面（拉毛） 0.016 砂砾质明沟 0.025 拦水带的泄水口可设置成开口（喇叭口）式。设在纵坡坡段上的泄水口为 提高泄水能力，宜做成不对称的喇叭口，并在硬路肩边缘的外侧设置逐渐变宽 的低凹区。其平面布置可参照图 7-26。泄水口的泄水量以及开口长度、低凹区 宽度和下凹深度等尺寸应按泄水口水力计确定。 19 20 图 7-26 纵坡坡段上拦水带不对称泄水口的平面布置（尺寸单位cm） 1-水流流向；2-硬路肩边缘；3-低凹区；4-拦水带顶；5-路堤边坡坡顶；6-急流槽 在纵坡坡段上的开口式泄水口， 其泄水量随开口长度hi， 低凹区的宽度B B w和 下凹深度ha以及过水断面的纵向坡度iz和横向坡度in而变化（见图 2-27），可利 用图 7-28 查取截流率（Q0/QC），按过水断面泄水能力Qc确定其泄水量Q0。 图 7-27 开口式泄水口周围的水流状况 1-拦水带或缘石；2-低凹区 图 7-28 开口式泄水口截流率计算诺谟图 在凹形竖曲线底部的开口式泄水口，按泄水口处的水深和泄水的尺寸确定 其泄水量。 （1）如开口处设有低凹区，当开口处的净高h0不小于由图 7-29 确定的满 足堰流要求的最小高度hm时，可利用图 7-30 确定开口的泄水量或最大水流hi。 （2）如不设低凹区，可按下式确定其泄水量 （7-2） 5 . 1 0 166 iih LQ （3）当开口处水深hi超过净高ho的 1.4 倍时，按下式确定其泄水量。 5 . 014.13 oiioo hhLhQ− （7-3） 图 7-29 开口式泄水口满足堰流的最小开口高度hm计算图 21 图 7-30 开口处净高ho不小于hm时开口的泄水量Qo或最大水深hi计算图 二、中央分隔带排水 中央分隔带排水是高速公路及一级公路地表排水的重要内容，应根据分隔 带宽度、绿化和交通安全设施的形式、分隔带表面的处理方式等因素选择不同 的排水方式。我国的公路排水设计规范（JTJ018-97）将中央分隔带排水划 分为三种类型 （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。格栅铁条应平行于水流方向，孔口的净泄水面积应占格 栅面积的一半以上，泄水口间距和截流量计算以及断面尺寸等可通过计算选 取。 在纵坡坡段上的格栅式泄水口，其泄水量为过水断面中格栅宽度B B q所截流 的部分（图 7-31），可利用式（7-1）确定。格栅孔口所需的最小净长度按下 式确定 LV ht ggib 091 0 5 . . 22 （7-4） 式中 Lg格栅孔口的最小净长度（cm）； Vg格栅宽度范围内水流的平均流速（m/s）； tb格栅栅条的厚度（m）。 （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。分隔带的横向坡度不得陡于 16；分隔带的纵向排水坡度， 在过水断面无铺面时不得缓于 0.25，有铺面时不得缓于 0.12。当水流速度 超过地面土的最大允许流速时， 应在过水断面宽度范围内对地面土进行防冲刷 处理，做成三角形或 U 形断面的水沟。防冲刷层可采用石灰或水泥稳定土，或 者采用浆砌片石铺砌，层厚 10cm～15cm。当中央分隔带内的水流流量过大或 流速超过允许范围处，或者在分隔带低凹区的流水汇集处，应设置格栅或泄水 口，并通过排水管引排到