公路排水设计

论公路排水方法班级：交通工程1101班姓名：何嘉琪学号：201100415指导老师：贾剑青2014年4月24日目录引言··························3摘要··························3第一章公路排水设计要求·················3一、路面排水方案·················5二、排水设施设计·················9第二章路界表面排水···················4第三章横向穿越式排水··················14第四章地下排水·····················17第五章路面结构内部排水················19总结························20参考文献······················20引言近年来，由于经济的高速发展，中国建设了大量的公路，但是由于在排水方面的问题，使得不少公路建成后在经历了降水后损坏严重，对于沥青路面而言，由于其存在的压实不均问题，使得其在行车荷载与降水作用下产生麻面，雨水进一步渗透而导致路面出现裂纹，日积月累导致路面损坏，正因这样一些问题，故而提出一些公路排水方法，以便解决公路排水困难的问题。摘要高速公路排水系统对于高速公路路基的稳定性及路面的使用寿命有着显著的影响。排水系统的有效发挥，是防止公路病害，保证公路正常运转的关键。公路排水的主要任务是迅速把降落、流经公路路面、路肩、路基内的雨水排走，以免造成路面积水，降低路基强度和稳定性而影响行车安全。本文简述了公路路基排水系统的排水组成．提出了进行公路排水设计时应遵守的原则和思路，并对进行了初步探讨。关键词：高速公路；公路路基；排水系统；施工技术第一章、公路设计的一般排水要求一、设计目的设计公路排水的目的，是为了迅速排除在公路路界内的地表水，将公路上侧方的地表水和地下水育排到公路下侧方，以防止公路路基和路面遭受地表水和地下水的浸湿、冲刷等作用的损害。而这些排水设施在实现其功能的同时，不应造成不适当的雍水及阻水，不应该产生冲刷流速，也不应影响公路上车辆的安全运行。二、设计标准与目标排水设计的标准应同所设计公路的重要性以及水对毗邻财产可能产生的危害性相适应，并能提供功能完善、维修便利和造价合理的最佳排水设施方案。三、协调配合排水设计应同当地自然水系、已有的或规划的水利设施(灌溉排水、河川治理或水土保持等)、公共下水道、地下管线等协调配合。四、环境保护各项排水设施应注意流末处理，防止排泄水冲毁农田及水利设施，防止冲刷地表引起水土流失，或者污染水源。五、维修方便各项排水设施的设计断面尺寸，除因满足排泄设计流量的要求外，还因符合在使用过程中便于检查、维护和修理的要求。第二章、路界表面排水按降水在路界内降落的范围，可将地表排水划分为路面表面排水、中央分隔带排水、坡面排水和相邻地带排水四个部分。路面排水范围包括行车道和路肩。中央分隔带排水，视其宽度和表面横向坡度倾向，可以分为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，他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排水。路界表面排水的目的，即是把降落在路界范围内的表面水有效的汇集并迅速排出路界，同时把路界外可能流入的地表水拦截在路界范围外（但不包括横穿路界的自然水道内的水流），以减少地表水对路基和路面的危害以及行车安全的威胁。路界表面的排水设施主要由各种沟和管组成，它们分别承担一定汇水面积范围内地表水的汇集和排泄功能。表面排水设计的内容为：（1）按排水的功能要求选择沟、管的类型，布置在合适的位置上，并将各项设施组合成一个将地表水顺畅的汇集、拦截和引到路界外的排水系统；（2）确定各项表面排水设施的汇水范围并计算其设计流量；（3）选择出水口（泄水口）的位置、间距和构造；（4）计算满足排泄设计流量要求的沟、管断面形状和尺寸；（5）分析沟渠和出水口周围地面冲刷和侵蚀的可能性，并考虑采取相应的有效防治措施。一、路面排水方案1.1.1、路堤拦水带在路堤较高，边坡坡面未作防护而易遭受路面表面水流冲刷，或者虽以采用防护措施但仍有可能受到冲刷时，可沿硬路肩外侧边缘设置沥青混凝土拦水带，由拦水带和路肩铺面组成的浅三角形边沟汇集路面表面水，并通过间隔一定距离设置的出水口（进水口）和沿路堤坡面设置的竖向排水沟（吊沟）排出路堤。在硬路肩外侧设有U形混凝土排水沟时，汇集在拦水带内的表面水，可通过间隔一定距离设置的出水口和泄水槽引排到排水沟内。1.1.2.路堤边沟在上述路堤较高，边坡坡面容易遭受路面表面流水冲刷的情况下，也可以沿硬路肩外侧边缘设置三角形或碟形水泥混凝土边沟，以汇集路面表面水。图1路堤混凝土边沟（尺寸单位：m）1.行车道；2.硬路肩；3.碟形混凝土边沟；4.基层；5.垫层1.1.3.路堑边沟在挖方路段，可沿硬路肩边缘或者在无铺面露肩内或边缘处设置边沟，以汇集路面表面水和路堑边坡坡面水。1.1.4.路堑拦水带路堑边坡坡面汇水面小时，也可采用由沥青混凝土拦水带构成的边沟。1.2中央分隔带排水方案根据分隔带宽度、绿化要求、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案。中央分隔带宽度小于3m时，一般采用带有铺面的横断面形式。在不舍超高路段上，中央分隔带铺面采用与两侧路面相同坡度的双向横坡，降落在分隔带上的表面水流向两侧路面，进入路面排水设施。在超高路段上，上侧半幅路面的表面水流向中央分隔带。在高速及一级道路上，不允许上侧半幅图3路的表面水横向漫流过下侧半幅路面。因而，须在分隔带上侧边缘处设置汇集和排泄上侧半幅路面表面水的排水设施，如碟形或三角形混凝土边U形或带缝隙的圆形混凝土边沟。1.3.坡面排水方案坡面可分为自然坡面、路堑边坡坡面和路堤边坡坡面三部分。1.3.1自然坡面截水沟路堑或路堤边坡上方自然坡面流入路界的地表水径流大时，须设置拦截地表水的截水沟。在汇流长度大的坡面上，应酌情设置一道以上大致平行的截水沟。在坡体稳定性较差或有可能形成滑坡的路段，应在滑坡体的周围外设置拦截地表水的截水沟。1.3.2路堑边坡坡面边沟和排水沟路堑边坡坡面水流向设在坡脚的边沟内，边沟同时接纳路面表面水。1.3.3路堤边坡坡面边沟和排水沟路堤边坡坡面水流向设在坡脚的边沟（低矮路堤）或排水沟（高路堤）内，边沟或排水沟同时接纳路面地表水。1.3.4竖向排水沟（吊沟）在高速公路和深路堑坡面上，从坡顶或者坡面平台向下竖向集中排水时，须设置竖向排水沟。二、排水设施设计2.1沟渠地表排水沟渠包括边沟、截水沟、排水沟等。这些沟渠可以由土质、石质、水泥混凝土、沥青混合料等材料组成；其形状有L形、三角形、碟形、矩形、梯形、U形、圆形等。2.1.1设计要求(1)沟渠所提供的泄水断面尺寸应能够满足排泄设计流量的要求；设计流量由水文分析得到，所需断面尺寸可由水力计算确定。(2)沟渠纵坡坡度和出水口间距的设计，应使沟渠内水流的流速不超过沟壁的允许最大流速，超过时应对沟壁采取防洪刷处理。（3）沟渠纵坡坡度一般不小于0.5%，土质沟渠最小纵坡为0.25%，沟壁铺砌的沟渠的最小纵坡为0.12%。（4）沟渠的顶面高度应高于设计水位0.1（水深0.4m以下时）～0.2m(水深0.4～0.6m时)。（5）设在硬路肩边缘的拦水带边沟或缘石边沟内的设计水位水面，在高速和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；设在行车道边缘的缘石边沟内的设计水位不得漫过右侧车道宽度的一半。2.1.2土质或石质沟渠土质或是石质沟渠为就地开挖的边沟、排水沟或截水沟。土质沟渠可采用三角形、碟形或梯形断面；石质沟渠可采用矩形或梯形断面。边沟的纵坡坡度应结合路线纵坡、地形、土质、出水口位置等情况选定，尽可能与路线纵坡坡度保持一致。当路线纵坡坡度小于沟底最小纵坡坡度时，应采用沟底最小纵坡坡度，并缩短边沟出水口的间距。高速及一级公路的土质边沟，均采用坡面防护措施。边沟出水口间距，一般地区不宜超过500m，多雨地区不宜超过300m，三角形和碟形边沟不宜超过200m。边沟出水口的排放应结合地形、地质条件以及桥涵水道位置，排引到路基范围外，使之不冲刷路堤坡脚。截水沟长度以200～500m为宜。超过500m时，可在中间适当位置处增设泄水口，由竖向排水沟（吊沟）或管分流排引。2.1.3水泥混凝土沟渠（1）L形沟渠，主要用作缘石边沟，用于汇集由墙背排出的自由水以及路面表面排水。（2）三角形边沟，用于路堤边沟或路堑边沟；路面采用混凝土面层时，边沟可与面层浇筑一体。（3）碟形沟，用于设在中央分隔带内的边沟，或者用作路堑边沟。（4）U形沟，主要用作排水沟；也可用作路堑边沟，但此时需加盖板，依据车辆荷载作用情况和断面尺寸，沟身构件和盖板酌情予以配筋。（5）带缝隙的圆形沟，主要作用中央分隔带边沟，以汇集超高路段上侧鲁夫路面表面水。2.1.4沥青混合料边沟由沥青混凝土拦水带和沥青铺面构成的路堤或路堑边沟。拦水带设在硬路肩边侧外缘，可分为高、中、低三种不同形式。（1）高拦水带，堤（带）高15cm，顶宽12.5cm，正面边坡1：0.5，背面边坡1：0.5或直立，用于边坡坡脚接上路肩的路堑边沟，以及设在金属防护栏下的路堤边沟；（2）中拦水带，堤高10cm，其正面采用缓坡（1：4），用作路堤边沟，车辆以中等速度驶越拦水带时不会失去控制；（3）低拦水带，堤高5cm，用于雨量少、纵坡陡于0.5%的低路堤边沟，会水量大时，可以通过堤顶溢流方式向路堤边坡漫流。2.2进水口2.2.1形式进水口有三种形式（1）开口式进水口，在缘石或拦水带竖面上开口，让边沟内水流侧向流入；（2）格栅式进水口，边沟底面开口，以格栅覆盖，使边沟内水流向下流入；（3）组合式进水口，由缘石开口式和格栅式组合而成的进水口。2.2.2位置及间距进水口设置在低洼处。在直线段上进水口的间距视地形、汇水面积道路纵向和横向坡度、进水口形式、边沟容量等条件而异，可以通过水力计算确定，一般为30～50m。2.2.3构造缘石开口长度不得小于50cm，高度不得小于8cm，。如果有漂浮垃圾进入可能时，开口处应加设竖向挡污栅条。为增加进水口的泄水能力，可在进水口周围设置低凹区。在平坡或竖曲线底部，低凹区可对称分布；在坡度段上，低凹区呈不对成布置，在上游方向的长度大于下游方向。拦水带开口式进水口、缘石开口式进水口、格栅式进水口的低凹区布置。进水口的各项尺寸（开口长度和高度、栅格面积和栅孔净面积、下凹深度、低凹区宽度等），可与进水口间距一起，通过水力计算确定。2.3集水井进水口处设集水井，流入进水口的水通过集水井内的排水管汇流或排引到指定地点。集水井的尺寸视进水口泄水量和排水管尺寸而定，但长度和宽度的最小尺寸为40cm；其底部高程应至少低于排水管管底15cm，以便淤积和清理水中的泥沙。2.4竖向排水沟（吊沟）设在路堑或路堤边坡坡面上，将集中的表面水从坡顶引排到坡脚的竖向排水沟（或称吊沟）。由于纵坡大，流速急，易产生对坡面的冲刷。在边坡坡度缓于1：1.5时，竖向排水沟可采用由浆砌片石铺砌的矩形或梯形断面沟槽。沟槽底最小宽度25cm（梯形）或30cm（矩形），槽深最小20cm，槽底厚度可为20～40cm，槽壁厚度30～40cm。槽顶应与两侧斜坡表面齐平。竖向排水沟或排水管的进水口同沟渠（边沟、截水沟或排水沟）进水口之间做成喇叭口式联结。变宽段应至少有15cm的低凹区，并作铺砌防护。竖向排水沟或排水管的出水口处应设置消能设施，可采取混凝土或石块铺筑的消力坪或消力池。第三章横向穿越式排水为将路界上侧的地表水横向穿越路基引排到路界（或路基）的下侧，可设置小型排水构造物—涵洞。3.1结构形式涵洞结构形式可分为钢筋混凝土圆管涵、钢筋混凝土或石盖板涵、钢筋混凝土或石拱涵、钢筋混凝土箱涵及圆形或方形倒虹吸管五类。各类涵洞的优缺点、适用性及常用孔径可参看下表。应依据洞顶填土高度、设计流量、地基状况、行车荷载、上下游现有水路情况、经济性等因素确定。各类涵洞的适用性、优缺点和常用孔径表1结构形