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1、第七章第七章 路基路面排水设路基路面排水设计计第1页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计5 5、排排水水设设计计的的任任务务是是设设置置排排水水设设施施，把把影影响响路路基基强强度度和和稳稳定定性性的水排到路基范围以外，确保路基的强度和稳定性。的水排到路基范围以外，确保路基的强度和稳定性。6 6、地地表表排排水水可可分分为为路路面面表表面面排排水水、中中央央分分隔隔带带排排水水和和坡坡面面排排水水三三部分。部分。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 1）因因地地制制宜宜、全全面面规规划划、因因势势
2、而而导导、综综合合整整治治、讲讲究究实实效、注意经济，充分利用有利地形和自然水系；效、注意经济，充分利用有利地形和自然水系；（2 2）各各种种路路基基排排水水沟沟渠渠的的设设置置，应应注注意意与与农农田田水水利利相相配配合合，必必要要时时可适当增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基的稳定性；可适当增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基的稳定性；（3 3）设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，）设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，第2页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计重重点点路路段段要要进进行行排
3、排水水系系统统的的全全面面规规划划，考考虑虑路路基基排排水水与与桥桥涵涵布布置置相配合，排水困难和地质不良路段，应与路基加固相配合；相配合，排水困难和地质不良路段，应与路基加固相配合；（4 4）路路基基排排水水要要注注意意防防止止附附近近山山坡坡的的水水土土流流失失，尽尽量量不不破破坏天然水系；坏天然水系；（5 5）路路基基排排水水要要结结合合当当地地水水文文条条件件和和道道路路等等级级等等具具体体情情况况，就就地取材，以防为主，讲究经济效益；地取材，以防为主，讲究经济效益；（6 6）迅速排除路面积水。）迅速排除路面积水。第3页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面
4、排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计第二节第二节 路基排水设备的构造与布置路基排水设备的构造与布置一、地面排水设备一、地面排水设备包包括括：边边沟沟、截截水水沟沟、排排水水沟沟、跌跌水水、急急流流槽槽及及渡渡槽槽与与倒倒虹虹吸及积水池等。吸及积水池等。（1 1）边沟）边沟设设置置在在挖挖方方路路基基的的路路肩肩外外侧侧或或低低路路堤堤坡坡脚脚外外侧侧，走走向向与与路路中中线线平平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。边边沟沟的的排排水水量量不不大大，一一般般不不需需进进行行水水文文水水力力计计算算，边边沟沟紧紧靠靠路路基基，
5、不不允允许许其其他他排排水水沟沟渠渠的的水水流流引引入入，也也不不能能与与其其他他人人工工沟沟渠渠合合并并使使用用；边边沟沟不不宜宜过过长长，边边沟沟的的纵纵坡坡一一般般与与路路线线纵纵坡坡一致，平坡路段，边沟仍应保持一致，平坡路段，边沟仍应保持0.3%0.5%0.3%0.5%第4页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计的的最最小小纵纵坡坡；边边沟沟的的横横断断面面形形式式有有：梯梯形形、矩矩形形、三三角角形形及及流流线线形。形。（2 2）截水沟）截水沟又又称称天天沟沟，一一般般设设置置在在挖挖方方路路基基边边坡坡坡坡顶顶以以
6、外外，或或山山坡坡路路堤堤上上方方的的适适当当地地点点，用用以以拦拦截截并并排排除除路路基基上上方方流流向向路路基基的的地地面面径径流流，减减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷。轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷。截截水水沟沟的的横横断断面面形形式式一一般般为为梯梯形形，沟沟深深不不小小于于0.50.5米米，截截水水沟沟的的位位置置，尽尽量量与与绝绝大大多多数数地地面面水水流流方方向向垂垂直直，沟沟底底应应具具有有不不小小于于0.3%0.3%以上的纵坡，截水沟长度一般以以上的纵坡，截水沟长度一般以200500200500米为宜。米为宜。（3 3）排水沟）排水
7、沟第5页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计主主要要用用途途在在于于引引水水，将将路路基基范范围围内内各各种种水水源源的的水水流流引引至至桥桥涵涵或或路路基基范范围围以以外外的的指指定定地地点点。排排水水沟沟的的横横断断面面形形式式一一般般为为梯梯形形，尺尺寸寸经经水水力力水水文文计计算算确确定定，排排水水沟沟的的位位置置可可根根据据需需要要并并结结合合当当地地地地形形条条件件而而定定，离离路路基基尽尽可可能能远远些些，距距离离路路基基坡坡脚脚不不宜宜小小于于2 2米米，连连续续长长度度宜宜短短，一一般般不不超超过过5005
8、00米米。排排水水沟沟应应具具有有合合适适的的纵坡，以保证水流畅通。纵坡，以保证水流畅通。（4 4）跌水与急流槽）跌水与急流槽跌跌水水与与急急流流槽槽是是路路基基地地面面排排水水沟沟渠渠的的特特殊殊形形式式，用用于于陡陡坡坡地地段段排排水水，沟沟底底纵纵坡坡可可达达4545度度。由由于于流流速速快快，一一般般宜宜采采用用浆浆砌砌块块石石或或混混凝土预制块砌筑，并且有相应的防护与加固措施。凝土预制块砌筑，并且有相应的防护与加固措施。跌水的构造有单级和多级之分，沟底亦有等宽和变宽两种。跌水的构造有单级和多级之分，沟底亦有等宽和变宽两种。第6页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设
9、计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计跌跌水水由由进进水水口口、跌跌水水槽槽和和出出水水口口三三部部分分组组成成；跌跌水水槽槽部部分分由由跌跌水水墙、平台和消能设备组成。墙、平台和消能设备组成。跌跌水水两两端端的的土土质质沟沟渠渠应应注注意意加加固固，保保持持水水流流畅畅通通，不不致致产产生生水水流流冲刷和淤积，以充分发挥跌水的排水效能。冲刷和淤积，以充分发挥跌水的排水效能。急急流流槽槽的的纵纵坡坡比比跌跌水水的的平平均均纵纵坡坡更更陡陡，结结构构的的坚坚固固稳稳定定性性要要求求更更高高，是是山山区区公公路路回回头头曲曲线线沟沟通通上上、下下线线路路基基排排水水及及沟沟渠渠出出水水
10、口口的的一一种种常常见排水设施。急流槽的构造由进水口、急流槽和出水口三部分组成。见排水设施。急流槽的构造由进水口、急流槽和出水口三部分组成。急流槽多用浆砌片石、块石或混凝土砌筑。急流槽多用浆砌片石、块石或混凝土砌筑。（5 5）倒虹吸与渡水槽）倒虹吸与渡水槽当当水水流流需需要要横横跨跨路路基基，同同时时受受到到设设计计标标高高限限制制的的情情况况下下，可可以以采采用用管管道道或或沟沟槽槽，从从路路基基底底部部或或上上部部架架空空跨跨越越，前前者者称称倒倒虹虹吸吸，后者称为渡水槽。后者称为渡水槽。第7页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路
11、面排水设计倒虹吸埋置不宜过深，以填土高度不超过倒虹吸埋置不宜过深，以填土高度不超过3 3米为宜。米为宜。渡渡水水槽槽相相当当于于渡渡水水桥桥，其其作作用用是是在在路路基基上上空空将将两两侧侧沟沟渠渠连连接接起起来，以保证水流畅通。其设计与受力与桥梁相似。来，以保证水流畅通。其设计与受力与桥梁相似。6 6、蒸发池、蒸发池气气候候干干旱旱、排排水水困困难难地地段段，可可利利用用沿沿线线的的集集中中取取土土坑坑或或专专门门设设置置蒸发池排除地表水。蒸发池排除地表水。蒸蒸发发池池与与路路基基边边沟沟间间应应设设排排水水沟沟连连接接。蒸蒸发发池池边边缘缘与与路路基基边边沟沟距距离离不不应应小小于于5 5
12、米米，面面积积较较大大的的蒸蒸发发池池不不得得小小于于2020米米。池池中中水水位位应应低低于排水沟的沟底。于排水沟的沟底。蒸蒸发发池池的的容容量量以以一一个个月月内内路路基基汇汇入入池池中中的的水水能能及及时时完完成成渗渗透透与与蒸蒸发发作作用用为为依依据据。容容量量不不宜宜超超过过200300200300立立方方米米，深深度度不不大大于于1.52.01.52.0米。米。第8页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计二、地下排水设备二、地下排水设备公公路路上上常常用用的的地地下下排排水水结结构构物物有有盲盲沟沟、渗渗沟沟和和渗
13、渗井井等等。其其特特点点是是排排水量不大，主要以渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。水量不大，主要以渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。（1 1）暗沟）暗沟相相对对于于地地面面排排水水的的明明沟沟而而言言，暗暗沟沟又又称称盲盲沟沟。根根据据沟沟内内分分层层填填以以大大小小不不同同的的颗颗粒粒材材料料，利利用用渗渗水水材材料料透透水水性性将将地地下下水水汇汇集集于于沟沟内内，并并沿沿沟沟排排泄泄至至指指定定地地点点，此此种种构构造造相相对对于于管管道道流流水水而而言言，称之为盲沟。称之为盲沟。简易盲沟的设置不易过长，沟底有简易盲沟的设置不易过长，沟底有1%2%1%2%的纵坡。的纵坡。
14、（2 2）渗沟）渗沟采采用用渗渗透透方方式式将将地地下下水水汇汇集集于于沟沟内内，并并通通过过沟沟底底通通道道将将水水排排至至指定地点，这种地下排水设施称为渗沟。指定地点，这种地下排水设施称为渗沟。第9页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计渗渗沟沟有有三三种种结结构构形形式式。盲盲沟沟式式渗渗沟沟与与简简易易盲盲沟沟相相似似，但但构构造造更更完完善善，当当地地下下水水流流量量较较大大，要要求求埋埋置置更更深深，可可在在沟沟底底设设洞洞或管，前者称为洞式渗沟，后者称为管式渗沟。或管，前者称为洞式渗沟，后者称为管式渗沟。（3 3
15、）渗井）渗井其其作作用用是是汇汇集集离离地地面面不不深深处处含含水水层层中中的的地地下下水水，使使其其渗渗入入更更深深的的含水层中，以降低上层的地下水位或全部予以排除，疏干路基。含水层中，以降低上层的地下水位或全部予以排除，疏干路基。渗渗井井一一般般直直径径为为1.01.51.01.5米米圆圆柱柱形形或或11.511.5米米的的方方形形。井井深深视视地地层层构构造造情情况况而而定定，井井内内由由中中心心向向四四周周按按层层次次分分别别填填入入由由粗粗至至细细的的砂砂石石材材料料。由由于于渗渗井井施施工工难难度度较较大大，单单位位渗渗水水面面积积的的造造价高于渗沟，一般尽量少用。价高于渗沟，一般
16、尽量少用。第10页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计第三节第三节 路面排水设计路面排水设计一、路面表面排水一、路面表面排水路路面面表表面面排排水水的的主主要要任任务务是是迅迅速速把把降降落落在在路路面面和和路路肩肩表表面面的的降降水水排排走，以免造成路面积水而影响行车安全。走，以免造成路面积水而影响行车安全。路面表面排水应遵循下列原则：路面表面排水应遵循下列原则：1 1、降降落落在在路路面面上上的的雨雨水水，应应通通过过路路面面横横向向坡坡度度向向两两侧侧排排走走，避避免免行行车道路面范围内出现积水；车道路面范围内出现积水
17、；2 2、在在路路线线纵纵坡坡平平缓缓、汇汇水水量量不不大大，路路堤堤较较低低且且边边坡坡坡坡面面不不会会受受到到冲冲刷刷的的情情况况下下，应应采采用用在在路路堤堤边边坡坡上上横横向向漫漫坡坡的的方方式式排排除除路面表面水；路面表面水；3 3、在在路路堤堤较较高高，边边坡坡坡坡面面未未做做防防护护而而易易受受路路面面表表面面水水冲冲刷刷，或或者者坡坡面面虽虽已已采采取取防防护护措措施施但但仍仍有有可可能能受受到到冲冲刷刷时时，应应沿沿路路肩肩外侧边缘设置拦水带，汇集路面表面水，外侧边缘设置拦水带，汇集路面表面水，第11页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计
18、路基路面排水设计路基路面排水设计然后，通过泄水口和急流槽排离路堤。然后，通过泄水口和急流槽排离路堤。（4 4）设设置置拦拦水水带带汇汇集集路路面面表表面面水水时时，拦拦水水带带过过水水断断面面内内的的水水面面，在在高高速速公公路路及及一一级级公公路路上上不不得得漫漫过过右右侧侧车车道道外外边边缘缘，在在二二级和二级以下公路上不得漫过右侧车道中心线。级和二级以下公路上不得漫过右侧车道中心线。拦拦水水带带可可由由沥沥青青混混凝凝土土现现场场浇浇筑筑，或或者者由由水水泥泥混混凝凝土土预预制制块块铺铺砌而成。砌而成。二、中央分隔带排水二、中央分隔带排水是是高高速速公公路路及及一一级级公公路路地地表表排
19、排水水的的重重要要内内容容，我我国国规规范范将将中中央央分分隔隔带排水分为三种方式：带排水分为三种方式：1 1、宽宽度度小小于于3 3米米且且表表面面采采用用铺铺面面封封闭闭的的中中央央分分隔隔带带排排水水表表面面水水排向两侧车道。排向两侧车道。第12页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计2 2、宽宽度度大大于于3 3米米且且表表面面未未采采用用铺铺面面封封闭闭的的中中央央分分隔隔带带排排水水表表面水汇集在分隔带中央的低洼处，通过纵坡排流到泄水口。面水汇集在分隔带中央的低洼处，通过纵坡排流到泄水口。3 3、表表面面无无铺铺面
20、面且且未未采采用用表表面面排排水水措措施施的的中中央央分分隔隔带带水水分下渗，由分隔带内的地下排水设施排除。分下渗，由分隔带内的地下排水设施排除。三、路面内部排水三、路面内部排水1 1、设置路面内部排水系统的情况：、设置路面内部排水系统的情况：A A、年年降降水水量量为为600600毫毫米米以以上上的的湿湿润润和和多多雨雨地地区区，路路基基由由透透水水性差的细粒土组成的高速公路和一级公路或重要的二级公路；性差的细粒土组成的高速公路和一级公路或重要的二级公路；B B、路基两侧有滞水，可能渗入路面结构内；、路基两侧有滞水，可能渗入路面结构内；C C、严重冰冻地区，路基为由粉性土组成的潮湿、过湿路段
21、；、严重冰冻地区，路基为由粉性土组成的潮湿、过湿路段；第13页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计DD、现现有有路路面面改改建建或或改改善善工工程程，需需排排除除积积滞滞在在路路面面结结构构内内的的水分。水分。2 2、路面内部排水系统设计应符合下列要求：、路面内部排水系统设计应符合下列要求：A A、泄泄水水能能力力应应大大于于渗渗入入路路面面结结构构内内的的水水量量，且且下下游游的的排排水水设设施施的的泄泄水能力应超过上游；水能力应超过上游；B B、渗渗入入水水在在路路面面结结构构内内的的最最大大渗渗流流时时间间，冰冰冻冻区
22、区不不超超过过1 1小小时时，其其他地区不应超过他地区不应超过2 2到到4 4小时；小时；C C、各各项项排排水水设设施施不不应应被被渗渗流流从从路路面面结结构构、路路基基或或路路肩肩中中带带来来的的细料堵塞。细料堵塞。路面渗水量计算公式按（路面渗水量计算公式按（7-77-7）、（）、（7-87-8）计算。）计算。第14页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计四、边缘排水系统四、边缘排水系统由由沿沿路路面面边边缘缘设设置置的的透透水水性性填填料料集集水水沟沟、纵纵向向排排水水沟沟、横横向向出出水水管和过滤织物组成的边缘排水系统
23、。管和过滤织物组成的边缘排水系统。五、排水基层的排水系统五、排水基层的排水系统直直接接在在面面层层下下设设置置透透水水性性排排水水基基层层，在在其其边边缘缘设设置置纵纵向向集集水水沟沟和和排排水水管管以以及及横横向向出出水水管管等等，组组成成排排水水基基层层排排水水系系统统，采采用用透透水水性性材材料料做做基基层层，使使渗渗入入路路面面结结构构内内的的水水分分，先先通通过过竖竖向向渗渗流流进进入入排排水水层层，然然后后通通过过横横向向渗渗流流进进入入纵纵向向集集水水和和排排水水管管，再再由由横向出水管排引出路基。横向出水管排引出路基。排排水水基基层层下下必必须须设设置置不不透透水水垫垫层层或或
24、反反滤滤层层，以以防防止止表表面面水水向向下下渗入垫层，排水垫层按路基全宽设在其顶面。渗入垫层，排水垫层按路基全宽设在其顶面。第15页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计第四节第四节 明渠水力水文计算明渠水力水文计算一、设计流量一、设计流量流量计算公式为（流量计算公式为（7-127-12）二、水力计算二、水力计算1 1、基本关系、基本关系对对于于具具有有规规则则形形状状的的沟沟渠渠断断面面，以以及及沟沟底底纵纵坡坡较较缓缓，流流量量与与流流速速按按等速流的关系式为（等速流的关系式为（7-187-18）；）；2 2、流速系数、
25、流速系数又称径流系数，取决于水流条件，采用公式（又称径流系数，取决于水流条件，采用公式（7-207-20）；）；3 3、容许的最小与最大流速、容许的最小与最大流速按经验公式（按经验公式（7-227-22）及表）及表7-137-13取定；取定；第16页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计4 4、常用的沟渠断面水力要素计算、常用的沟渠断面水力要素计算式（式（7-237-23）（7-257-25）5 5、最佳水力断面的水力要素计算、最佳水力断面的水力要素计算又又称称经经济济断断面面，指指在在固固定定设设计计流流量量的的条条件件下下
26、，按按容容许许最最大大流流速通过时，所得面积为最小的水流断面。速通过时，所得面积为最小的水流断面。四、跌水四、跌水跌跌水水的的水水力力计计算算，包包括括进进水水口口、消消力力池池和和出出水水口口，关关键键是是确确定消力池的长度和深度。定消力池的长度和深度。1 1、进进水水口口矩矩形形断断面面的的进进口口部部分分，宽宽度度计计算算公公式式（7-337-33）；进口处的最大流速为（进口处的最大流速为（7-347-34）；）；2 2、消力池、消力池计算公式（计算公式（7-367-36）、（）、（7-377-37）3 3、出水口、出水口第17页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计
27、路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计五、急流槽五、急流槽急急流流槽槽的的纵纵坡坡比比跌跌水水的的平平均均纵纵坡坡更更陡陡，结结构构的的坚坚固固稳稳定定性性要要求求更更高高，是是山山区区公公路路回回头头曲曲线线沟沟通通上上、下下线线路路基基排排水水及及沟沟渠渠出出水水口口的的一一种种常常见见排排水水设设施施。急急流流槽槽的的构构造造由由进进水水口口、急急流流槽和出水口三部分组成。槽和出水口三部分组成。急流槽的水力计算，首先依地形先定槽身尺寸及纵坡。急流槽的水力计算，首先依地形先定槽身尺寸及纵坡。1 1、临临界界纵纵坡坡指指槽槽中中水水流流的的正正常常水水深深等等于于临临界界水水深深时
28、时的的底底坡。按式（坡。按式（7-427-42）计算。）计算。2 2、急流槽长度、急流槽长度（7-437-43）计算。）计算。3 3、水面曲线长度、水面曲线长度按式（按式（7-447-44）计算。）计算。4 4、判别水跃性质、判别水跃性质P219P219第18页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计六、倒虹吸管六、倒虹吸管流速按式（流速按式（7-467-46）计算；流量按式（）计算；流量按式（7-477-47）计算。）计算。第19页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路
29、面排水设计第五节第五节 暗沟的水力水文计算暗沟的水力水文计算一、地下水流量及降落曲线方程一、地下水流量及降落曲线方程1 1、渗流的流量与流速、渗流的流量与流速按式（按式（7-497-49）（7-517-51）2 2、完整式渗沟、完整式渗沟降落曲线方程为式（降落曲线方程为式（7-527-52）3 3、含水层无限的不完整式渗沟、含水层无限的不完整式渗沟按式（按式（7-557-55）计算）计算4 4、含水层有限不完整式渗沟、含水层有限不完整式渗沟按式（按式（7-577-57）计算）计算5 5、渗井、渗井水流降落曲线方程（水流降落曲线方程（7-587-58），流量为（），流量为（7-597-59）二、
30、暗沟水力计算二、暗沟水力计算1 1、盲沟、盲沟流量计算公式（流量计算公式（7-607-60）；）；2 2、洞式渗沟、洞式渗沟第20页，本讲稿共21页第七章第七章第七章第七章 路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计路基路面排水设计流速、流量计算公式见（流速、流量计算公式见（7-637-63）（）（7-647-64）3 3、管式渗沟、管式渗沟按式（按式（7-657-65）（）（7-667-66）计算。）计算。三、几个主要参数三、几个主要参数1 1、渗沟埋置深度、渗沟埋置深度式（式（7-677-67）2 2、沟底有效高度、沟底有效高度式（式（7-687-68）3 3、渗透系数、渗透系数查表查表7-217-21；4 4、水力影响半径、水力影响半径式（式（7-697-69）第21页，本讲稿共21页