第六章 排水工程设计

第六章排水工程设计

1.排水设计的规定

1.1 设计说明

路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切，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。

1.2 排水设计的原则

(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。

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。

(3) 设计前必须进行调查研究，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。

(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。

(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那的水。

1.3. 排水设施的设置：

根据本设计区内的地形状况和对汇水的计算：设置了边沟、截水沟、排水沟、圆管涵，盖板涵等，具体结构见图纸。

（1）边沟

设置在挖方路基的路肩外侧，路堤坡角外侧用于汇集和排除路基范围内和流向路基的小量地面水。本段内长路堑的边沟纵坡与路线的纵坡有所不同。具体情况可参照平面图。

（2）截水沟

设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡坡堤上方的适当处，用以截引路基上方流向路基的地面径流，防止冲刷和侵蚀挖方边坡和路堤坡角，并减轻边沟的泄水负担。本设计段内截水沟的断面形式是梯形，纵坡大于0.5%。对山坡覆盖层较薄且不稳定的，截水沟的沟底设置在基岩上，以截除覆盖层与基岩面间的地下水，以保证沟身稳定。有些截水沟沟壁最低边缘开挖深度不满足要求时，在沟壁较低的一侧培筑土埂。截水沟离开挖方路基坡顶的视土质而异，以免影响边坡稳定。本设计段内截水沟离开路基的距离为5.0m。

(3) 排水沟

排水沟是用来引出路基附近低洼处积水的沟渠，在本区内设置排水沟是因

为原地面沟渠弯曲且影响路基稳定，用以改善沟渠路线，边沟、截水沟、取土

坑或路基附近的积水可用排水沟排至桥涵或天然河流。排水沟一般为直线，沟

底纵坡不小于0.5%，排水沟距路基坡角大于2m,边坡平台应做成2~5%的向内

侧倾斜的排水坡度。

（4）圆管涵和盖板涵是根据地形实际情况设计出来的，本设计段内共设置两处，其断面形式结构见图纸。

1.4 路基排水综合设计

在综合设计中对路基的排水系统应进行整体规划，要照顾农田水利，对地面水的排除可利用边沟、排水沟等排水设备，将流向路基的山坡水和表面水分段截留，引入自然沟中排出路基范围之外。本段所设的涵洞与周围的沟渠相适应，使汇集的水能及时迅速的流出，避免了对路基的冲刷，又不能形成淤积而危害路基。

2 汇流历时计算

永蓝高速公路K70+200~K72+300，拟选用沥青混凝土路面。单侧路面和路肩横向排水的宽度为13米，坡度为4％，本路线有3个纵向坡度,路线纵向坡度为-0.8%,1.6 %,3.4 %,-0.5 %。拟在路肩外边缘设置拦水带，设计计算流量如下：

2.1 汇水面积和径流系数

设出水口间距为l ，两个出水口之间的汇水面积为：

6213.0010()F km l -=⨯⨯ 查得径流系数ψ=0.95

2.2 汇流历时

设汇流历时为5min

2.3 设计重现期

按公路的重要程度,取设计重现期为15年

2.4 降雨强度

按公路所在地区，查得15年重现期10min 降雨历时的降雨强度为5,10q =2.7mm/min ， 查表得该地区15年重现期时的重现转换系数为

P C =1.0 ，由表查得该地区的60min 降雨强度转换系数为

60C =0.45 ，再查得5min 降雨历时的转换系数为t c =1.25。

于是可计算得到降雨强度为：

5.10

1.0 1.25

2.7

3.375/min P t C q mm q C ⨯⨯=⨯⨯==

2.5设计流量

设计流量为：

630.000695(/)16.6716.670.95 3.375

13.0010l m s Q q F

Q l ψ-===⨯⨯⨯⨯⨯

如选取出水口间距为l =50m,则设计径流量为：

3/0.000695500.03475

s Q m =⨯

= 2.6 检验汇流历时假设 查表得地表粗度系数为10.013m =， 路面横坡为0.02s i =，坡面流长度为Ls=11.5，可计算得到地面汇流历时：

m i n 47.1)02

.05

.11013.0(445.1)(

445.1467.0467.011=⨯=⨯=s s i l m t

由沟底(即路线)纵坡，%959.1=R i 可计算得到平均流速为：

s m v /889

.101959.0206.0=⨯= 可计算得到沟管汇流历时：

m i n 44.0)889.160/(502=⨯=t

汇流历时为：mim mim t t 591.144.047.121<=+=+

结论: 假设汇流历时验算合格,设计径流量取为3/0.03475m s

3 沟横断面计算

3.1有关参数

,2,212,02=-==+==m K A m K m 取025.0=n ，按照排水设计规范，s m V /3max =。

3.2计算各水力要素

m

m K w X 43.0)02(0116.02)(20=-=-= m A w R 038.020116.021210===

2m ax 0116.03/03475.0/m V Q w s ===