一级公路路基路面排水工程综合设计

一级公路路基路面排水工程综合设计

5.1说明

5.1.1设计依据

[1] 公路路基设计规范（JTG D30—2004）

[2] 公路排水设计规范（JTJ 018—97）

[3] 姚祖康.公路排水设计手册.人民交通出版社

5.1.2设计内容

水在路基路面的病害中起主要的作用，路基路面的各种病害都离不开水，并且水是最主要的因素，为了保证路基路面的稳定和行车安全，设计过程中必须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，地下排水与路面排水相配合，各种沟渠的平面布局与竖向布局相配合，重视路基路面排水工程。

本设计路段的排水设计分为坡面排水、路面排水以及地下排水三大部分。排水设计的任务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，确保路基及路面具有足够的强度与稳定性。①坡面排水的目的是把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。②路面排水包括路面表面排水、中央分隔带排水以及边缘排水系统。③在深路堑边沟下部设置盲沟，用以降低地下水位，防止毛细水上升至路基工作区范围内，形成水分积聚造成冻胀和翻浆，或土基过湿而强度降低，在路基挖方和填方交界处设置横向和纵向采用PVC-U管管式盲沟，用以拦截和排除路堑下面的层间水，保证路堤填土不受水的侵害。

坡面排水设施由边沟、排水沟、坡顶截水沟、平台截水沟、急流槽组成。边沟设置在挖方地段，与土路肩直接相连，其纵坡与路线纵坡一致。路堤坡脚2m以外设置排水沟，起引导作用，将路基范围内各种水流引至桥涵或路界范围以外。通过设计计算，边沟和排水沟均可采用底宽0.6m，沟深0.6m，内外坡度均为1:1的等腰梯形截面沟，全线采用C20混凝土预制块加固。切方地段一级边坡的平台截水沟采用底宽0.4m，沟深0.4m,内外坡度均为1:0.5的等腰梯形截面沟设，采用C20混凝土预制块加固,坡顶截水沟设置在挖方边坡坡顶5m以外，尽量与等高线平行，截水沟采用梯形截面，截面尺寸为底宽、沟深均为0.5m，内外坡度为1:1，采用8cm厚的C20混凝土预制块进行加固。

急流槽槽身采用矩形，并采用M7.5浆砌片石填筑。

5.2坡面排水

5.2.1边沟设计

经过路面结构比选最终采用沥青混凝土路面，排水设施按照沥青混凝土路面进行设计。边沟沟长最长且切深最大（5.77米）处（K16+000—K16+300）路段的沟长300m,汇水面积F=1200㎡,以此路段作为边沟设计的控制地段，路线纵坡为1.6923%，路面及路

肩总宽为12m ，此路段采用拱形浆砌片石骨架护坡，骨架内铺草皮，并设有流水槽形式。水沟采用8cm 厚的C20混凝土预制块加固。边坡坡脚和路肩边缘间设置梯形边沟，初拟尺寸见下图：

[1] 汇水面积F 及径流系数ϕ汇水区域在路堑坡面一侧的汇水面积1F =1200㎡，由表 3.0.8[2]查得径流系数

1ϕ=0.5。汇水区域在路面一侧的汇水面 积2F =300×12=3600m 2，由表 3.0.8[2]。沥青混

凝土路面的径流系数2ϕ=0.90，因此，总的汇水面积为F=1F +2F =1200+3600=4800m 2，通过加权平均计算汇水区域内的径流系数ϕ

ϕ=（1F ×1ψ+2F ×2ψ）/（1F +2F ）

=（1200×0.5+3600×0.90）/（1200+3600）=0.800 [2] 汇流历时t

假设汇流历时为10min 。 [3] 降雨强度q

根据公路等级和排水类型，查表3.0.2[2]，取设计重现期为15年,查图3.0.7-1[2]，湖南地区5年重现期10min 降雨历时的降雨强度为10,5q =2.2mm/min 。由表3.0.7-1[2]，可知该地区15年重现期的重现期转换系数为P c =1.27。查图3.0.7-2[2]，得该地区60min 降

雨强度转换系数为60c =0.43。依据表3.0.7-2[2]，得10min 降雨历时的转换系数为10c =1.0。 按式（3.0.7）[2]，计算15年重现期10min 降雨历时的降雨强度

q =P c t c 10,5q （3.0.7）[2]

=1.27×1.0×2.2=2.794mm/ min 。 [4] 设计径流量Q

由式（3.0.1）[2]计算15年重现期10min 降雨历时所对应的设计径流量Q

Q =16.67ϕq F

（3.0.1）[2]

=16.67×0.800×2.794×4800×10—6=0.179m 3/s 。 [5] 检验汇流历时t ①坡面流的汇流历时1t

由表 3.0.4[2]查得路堑边坡防护的粗度系数b m 1=0.40，沥青混凝土路面的粗度系数

s m 1=0.013，由式(3.0.4)[2]计算路堑坡面（坡度s i 为1：1，坡面流长度s L 为5.77m ）的汇流历时b t 1

b t 1=1.445467

.01⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯s s

b i L m (3.0.4)[2]

=1.445×467

.00.177.540.0⎪⎪⎭⎫

⎝

⎛⨯=2.14min

由式（3.0.4）[2]，计算沥青混凝土路面（横坡s i 为2%，坡面流长s L 为12m ）的汇流历时s t 1

s t 1=1.445467

.01⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯s s

s i L m

=1.445×467

.002.00.12013.0⎪

⎪⎭⎫

⎝

⎛⨯=1.51min

故坡面汇流历时1t =Max ﹛b t 1,s t 1﹜=﹛2.14min,1.51min ﹜=2.14min 。