公路排水设计

急流槽
（五）倒虹吸与渡水槽
1.倒虹吸与渡水槽的功能
当水流需要横跨路基，同时受到设计标高的限制，可以采 用管道或沟槽，从路基底部或上部架空跨越，前者称倒虹吸， 后者为渡水槽，分别相当于涵洞和渡水桥，两者属于路基地 面排水的特殊结构物，并且多半是配合农田水利所需而采用。
2.倒虹吸与渡水槽的布臵
倒虹吸的设臵往往是因路基横跨原有沟渠，且沟渠水位 高于路基设计标高，不能按正常条件下设臵涵洞，此时采 用倒虹吸是可行的方案之一。 原水道与路基设计标高相差较大，如果路基两侧地形有 利，或当地确有必要，可设简易桥梁，架设水槽或管道， 从路基上部跨越，以沟通路基两侧的水流。
东江－深圳渡水槽
墨西哥格雷塔罗市的古渡槽
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（六）蒸发池
蒸发池是在气候干燥地区的排水困难地段，于公 路两侧每隔一定的距离，为汇集边沟流水，任其蒸 发所设臵的积水池。
二、地下排水设施
暗沟（管） 渗沟（井） 盲沟 检查井 特点：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。
1. 暗沟（管）
四、边缘排水系统
由沿路面边缘设臵由透水性填料集水沟、纵向排水 沟、横向出水管和过滤织物组成的边缘排水系统，该 系统是将渗入路面结构内的自由水，先沿路面结构层 间空隙或某一透水层次横向流入纵向集水沟和排水管， 再由横向出水管排引出路基。 该方案主要用于基层透水性小的水泥混凝土路面。 便于将面层-基层-路肩界面处积滞的自由水排离路 面结构。

从安全和视觉效果角度，一般认为，矩形边沟加盖 板型式对于汇水面积较大的挖方路基边沟（与狭长的路 基及高陡边坡配合）、与之相接的填方路基排水沟、沿 街路段、设置有内挡结构的挖方路基内侧等段的适应性 较好，可具有路基视觉增宽、防止车轮卡陷和边坡碎落 堵塞等功能。

从安全和景观角度，浅 碟式排水沟（边沟）或 放缓边坡漫流排水型式 对于地形平坦、纵坡平 缓的低填、浅挖路段适 应性较好。排水沟（边 沟）可与原地面舒缓自 然衔接，克服沿路基边 缘设置规则深排水沟所 带来的行车不安全隐患， 同时形成流畅优美的视 觉效果。
不同水对路基路面的影响： 对路面的影响 1)降低路面材料强度； 2)沥青从石料表面剥落； 3)唧浆、冲刷； 4)使路面因支撑不足而出现疲劳损坏。 对路基的影响 1)地面水对路基产生冲刷和渗透； 2)地下水使路基湿软、膨胀、冻胀、翻浆、边 坡滑坍、山坡滑坡等。
排水的目的
把降落在路界范围内的表面水有效的汇集并迅 速排除出路界； 把路界外可能流向路基的地表水拦截在路界范 围以外以减小对路基路面的危害； 隔断、疏干和降低影响路基稳定性的地下水， 并将其引导到路基范围以外。
2. 渗沟
含义：采用渗透方式将地下水汇集于沟内，并通过 沟底通道将水排至指定地点，此种地下排水设备统 称为渗沟。 作用：降低地下水位或拦截地下水。 结构形式：盲沟式渗沟、洞式渗沟和管式渗沟。
沟内分层填以大小不同的颗粒材料，利用渗水材 料透水性将地下水汇集于沟内，并沿沟排泄至指定 地点。
一侧边沟下设盲沟
2. 截水沟的布臵
(1) 横向位臵 截水沟一般布臵在路堑边坡或陡坡路堤上侧，垂直于山坡水流 方向或基本与等高线平行。视降雨量，可以不设或设计多道。
>5m
挖方截水沟
填方截水沟截水沟
（2）截水沟的纵坡与长度 截水沟的纵坡不宜小于0.3％，长度的考虑以汇水既不造成 过大的冲刷，又不淤积为原则。
3. 截水沟的横断面
暗沟是设臵在地面以下引导水流的沟渠，无渗水 和汇水作用。用于将泉水和地下集中水流排除出路 基范围以外。 当路基范围内遇有个别泉眼，泉水外涌，路线不 能绕避时，为将泉水引至.填方坡脚以外或挖方边沟， 加以排除，可在泉眼与出口之间开挖沟槽，修建暗 沟。 暗沟造价一般高于明沟，同时，如果一旦淤塞， 疏通费事，甚至需开挖重建。因此，设计时必须与 修建明沟方案进行经济比较，择优选用。

浆砌梯形边沟适应于防止水流冲刷要求高的路段， 但生硬不美观，与环境适应性差，因此最好设于高路堤 或其他视线以外的路段。
2. 截水沟
挖方段截水沟:1-截水沟； 2-土台；3-边沟
1. 截水沟的功能
用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟 的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。
2. 跌水的布臵和运用
边沟与涵洞单级跌水连接图 1-边沟；2-路基；3-跌水井；4-涵洞
多级跌水纵剖面图 1—沟顶线；2—沟底线
跌水的基本构造：分为进水口、消力池和出水口三个 组成部分。
跌水构造示意图 1-护墙，2－消力坎
3. 急流槽
在陡坡或深沟地段设臵的坡度较陡、水流不离开槽底 的沟槽称作急流槽。急流槽的作用是在较短的距离内以沟 渠的方式引排水流、降低水头，进而防止冲刷（可用于比 跌水更陡的坡度,可达60°）
加固类型
不加固
1.土质好， 不加固 2.土质不好 ，简易加固
简易加固 干砌式或 或干砌式 浆砌式加 加固 固
浆砌式加 固或改用 跌水
（四）跌水与急流槽
1.跌水的功能
在陡坡或深沟地段设臵的沟底为阶梯，水流呈瀑布式跌 落的沟槽称作跌水，跌水的作用是在较短的距离内，降低 水流流速，消减水流能量，进而防止冲刷（用于坡度大于 10％，水头高差大于1.0m的陡坡地段）
一般为梯形，沟的边坡坡度，因岩土条件而定，一般采用1： 1.0～1：1.5。沟底宽度b不小于0.5m，沟深h按设计流量而定， 亦不应小于0.5m。
土质
石质
（三）排水沟
1. 排水沟的功能
将路基范围内各种水源的水流（如边沟、截水沟、取土坑、 边坡和路基附近积水），引排至桥涵或路基范围以外的指定 地点。
二、中央分隔带排水
《公路排水设计规范（JTJ018-97）》将中央分隔 带排水划分为三种类型：
（1）封闭型分隔带向两侧排水（小于3m） （2）超高断面设集水管，浅沟或泄水口 （3）未封闭分隔带采用盲沟加横向排水管排水（大于3m ）
三、路面内部排水
1. 水对路面结构的影响
(1) 浸湿各结构层材料和路基土，易造成无粘结粒状材料和 地基土的强度降低； (2) 使混凝土路面产生唧泥，随之出现错台、开裂和整个路 肩破坏； (3) 进入空隙的自由水在行车荷载的作用下，会形成高孔隙 水压力和高流速的水流，引起路面基层的细颗粒产生唧泥， 结果失去支承； (4) 在冰冻深度大于路面厚度的地方，高地下水位会造成冻 胀，并在冻融期间降低承载能力； (5) 水使冻胀土产生不均匀冻胀； (6) 与水经常接触将使沥青混合料剥落，影响沥青混凝土耐 久性和产生龟裂。
下挖通道渗透排水设计示意图
集水井+横向排水管+渗 透(沉淀)池的排水方案
北
渗透(沉淀)池
衡水
主线
*
横向排水管 集水井
被交道路
大名
方案一：集水井+横向排水管+渗透池
主线
边沟
被交线
边沟
集水井
集水井
300排水管
渗透池
当渗透池底部位于地下 水位之上时，渗透池起 储水和渗水作用。渗透 池底部采用过滤材料进 行防污处理。
倒虹吸：
借助上下游沟渠水位差，利用势能迫使水 流降落，经路基下部管道流向路基另一侧，再 复升流入下游水渠。
渡水槽： 原水道与路基设计标高相差较大，如果路基两 侧地形有利，或当地确有必要，可设简易桥梁，架 设水槽或管道，从路基上部跨越，以勾通路基两侧 的水流。
南水北调北京永定河倒虹吸工程
引大入秦先明峡倒虹吸
路界地表排水的内容
路面表面排水 中央分隔带排水 坡面排水
排水式沥青路面
路面内部排水系统的设计通常需满足 三方面的要求：
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； 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； 排水设施要有较好的耐久性。
地面排水设备
边沟 截水沟 排水沟 跌水 急流槽 倒虹吸、渡水槽等
路基地表排水设施的径流量计算
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
边沟的横断面形式示意图： a)、b)梯形；c)、d)流线形；e)三角形；f)矩形
边沟设臵的相关要求
设臵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。 边沟断面形式及尺寸应根据地形地质条件、边 坡高度及汇水面积等确定。 边沟不宜过长。 边沟的纵坡（出水口附近除外）一般与路线纵 坡一致，并不宜小于0.3%。困难情况下，可减小 至0.1%。
过滤层
0.5 蛭石隔栅
方案二：集水井+横向排水管+沉淀池(封底)+渗井
主线
挡水埝
挡水埝
边沟
被交线
边沟
沉淀池 集水井 集水井
排水管 350
蛭石过滤层 过滤网
过滤网
蛭石隔 栅网
混凝土封底
井外填砂 小渗井 粘土球 隔水层 隔水层
砂层
一、路面表面排水
尽量采用在路拱和路堤边坡上横向漫坡的方式排 除路面表面水。
塑料盲沟是由改性聚丙烯的乱丝热熔后相互搭接而 成的框架结构，外包裹一层土工布。泥水通过外覆土工 布过滤成清水进入塑料盲沟内，排放出去。
3. 渗井
当地下存在多层含水层，其中影响路基的上部含水层较 薄，排水量不大，且平式渗沟难以布臵，采用立式（竖向） 排水，设臵渗井，穿过不透水层，将路基范围内的上层地下 水，引入更深的含水层中去，以降低上层的地下水位或全部 予以排除。
排水基层排水系统 1-面层；2-排水基层；3-不透水垫层；4-路肩面层或 水泥混凝土路肩面层；5-集水沟；6-排水管；7-出水 管；8-反滤织物；9-路基
排水效果优于边缘排水系统，适用于新建路面。 排水层的透水性材料可以采用经水泥或沥青处治的 开级配碎石集料。
谢谢
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公路排水设计
小组组长：苏行 小组组员：唐昊龙 16201060140 小组组员：张文杰
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第一节 Hale Waihona Puke Baidu述 第二节 路基排水设备的构造与布置 第三节 路面排水设计
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一、排水的目的与意义影响路基路面的 水的类型 地面水 包括大气降水以及河、海、湖、水渠、 水库水等 地下水 包括土层滞留水、潜水及层间水等
排水沟与水道衔接示意图 1—排水沟；2—其它渠道；3—路基中心线；4—桥涵
2. 排水沟的横断面
排水沟的横断面，一般采用梯形，尺寸大小应经过水力水 文计算选定。
3. 排水沟的防护
包括排水沟在内的土质沟渠在有可能受到冲刷和渗漏时 必须进行防护和防渗处理 加固类型与沟底纵坡关系
纵坡（%） 〈1 1～3 3～5 5～7 〉7
1盲沟；2层间水；3毛细水； 4可能滑坡线
二侧边沟下设盲沟
1原地下水位；2降低后地下水位； 3盲沟
盲沟底部中间填以粒径较大(3~5cm)的碎石，其 空隙较大，水可在空隙中流动。
粗粒碎石两侧和上部，按一定比例分层(层厚 10cm)填以较细粒径的粒料，逐层粒径比例大致按 6倍递减。 盲沟顶部和底面，一般设有30cm以上的不透水 层，或顶部设有双层反铺草皮。
边缘排水系统（cm） a) 新建路面边缘排水系统；b)改建路面边缘排水系统 1- 面层；2-基层；3-垫层；4-路肩面层；5-集水沟； 6-排水管；7-出水管；8-反滤织物；9-回填路肩面层
五、排水基层的排水系统
基层排水系统是直接在面层下设臵透水性排水基 层，在其边缘设臵纵向集水沟和排水管以及横向出 水管等，组成排水基层排水系统。 采用透水性材料做基层，使渗入路面结构内的 水分，先通过竖向渗流进入排水层，然后横向渗流 进入纵向集水和排水管，再由横向出水管排引出路 基。