第七章路基路面排水 §7-1概述 §7-2排水设计的要求和原则 地下排水 §7-4路面结构排水 排水设施的构造与布置 §7-6排水系统综合设计 §7-7沟渠水力水文计算
第七章 路基路面排水 §7—1 概述 §7—2 排水设计的要求和原则 §7—3 地下排水 §7—4 路面结构排水 § 7—5 排水设施的构造与布置 § 7—6 排水系统综合设计 § 7—7 沟渠水力水文计算
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 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査与维修,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
2 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 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岀路界 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 、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
3 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， 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 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 构 §7-2路基排水设备的构造与布置 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02m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 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7-1所示。边沟横断面 一般采用梯形,梯形边沟内侧边坡为1:1.0~1:1.5,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1:2~1:3,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
4 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。 §7-2 路基排水设备的构造与布置 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 7—1 所示。边沟横断面 一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为 1:1.0～1:1.5，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 1：2～1：3，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 严重,必须慎重布置和采取相应措施 图7-1 边沟的横断面形式示意图(单位:m) 图7—2是路堑与髙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7-2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7—3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
5 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 严重，必须慎重布置和采取相应措施。 图 7—1 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 7—2 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 7—2 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 7—3 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