高速公路路面设计及排水设计

第三章排水设计计算说明书

3.1气候与地质条件介绍

项目工程区属亚热带湿润季风气候区，整体气温变化幅度小，年均温13-14℃，1月均温3.0-6.3℃，7月均温19.8-22.0℃。极端最高气温为32.8℃，最低气温为-12℃。多年平均降水量达到1350毫米/年。蒸发量最大的月份为2～5月份，无霜期230-300天。冬暖夏凉，气候宜人。地形起伏较大，局部地区气候差异明显。全市总水量约142.18亿立方米，其中地表水体平均年流量64亿立方米。项目工程区地处长江水系和珠江水系的分水岭地区。长江水系以乌江上游三岔河为干流，展布于市境北部；珠江水系以北盘江为干流，由西向东横贯市境中部；南盘江支流分布于市境南部边缘。受岩溶地貌影响，地表河网与地下河网均有发育，互有衔接，且反复出现。境内10公里以上河流43条，多呈现河谷深切，河床狭，水流急，落差大，水利资源丰富。工程区年降水量具明显的季候性特征，5～10月为雨季，多暴雨，降水量占全年总量的三分之二，暴雨常造成洪水灾害，并诱使崩塌、滑坡等地质灾害发生。

项目工程区所属境内岩溶地貌类型齐全，发育典型。山峦众多，延绵起伏；沟壑纵横，深履险峻。地势西北高，东南低。地面最高点为乌蒙山脉的韭菜坪，海拔在2900.3米，人称“贵州屋脊”；最低点在六枝特区毛口乡北盘江河谷，海拔586米。境内平均海拔在1400-1900米之间。沿线地质情况为覆盖层以种植土、亚砂土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，覆盖层厚2m左右，稻田中种植土厚0.6m左右。下伏基岩为硅化板岩。

3.2 边沟设计验算

在K10+983.396至K11+020之间的左侧挖方段为挖方最大汇水面积段，本次设计以沥青混凝土路面为例。硅化板岩路堑（坡度为1：0.5,坡面流长度为7.5m），路基宽度21.5m,取单侧路面和路肩横向排水宽度为12m,路拱横坡为2%在纵断面方面，此处属于竖曲线上，采用平均纵坡i=（1518.14-1516.70）/36.604=0.03%,边沟坡脚和路肩边缘间设置矩形形边沟。计算简图如图4.2-1.

1.1.1计算汇水面积和径流系数：

由图一计算汇水区域在路堑一侧（由平台沟到边坡平台）的面积A1=7.5×36.604=274.53m2。由于坡面上采用拱式护面墙防护，则由《公路排水设计规范》得坡面径流系数取C1=0.78。汇水区域在边沟平台上的面积A2=1×36.604=36.604m2,取坡面径流系数(浆植草护面)C2=0.53，汇水区域在路面一侧(公路路中线到边沟）的面积为A3=36.604×12=439.248m2,由表查得沥青路面径流系数为C3=0.95。由此，总的汇水面积为

F=274.53+36.604+439.248=750.382m 2，汇水区的径流系数为C=

87

.0750.382

0.95

439.2480.5336.6040.78274.53=⨯+⨯+⨯。

4%

路面表面排水（4%）

以沥青混凝土路面设计拱式护面墙一级边坡排水1:0.5

植草护面

边沟平台

边沟

K10+983.396

K11+020

路面中心线

图 0-1 边沟计算示意图

1.1.2 计算汇流历时：

由克毕公式467.0s

s

11)i L m (

*445.1t =计算坡面汇流历时，

其中：L s ——坡面流长度； i s ——坡面流坡度； m 1——地表粗糙系数；

由表查得拱式护面墙防护路堑边坡的粗度系数m 1=0.4，且路堑坡度为1：0.5,得路堑坡面汇流历时 2.05min )1/0.5

7.54.0(

445.1t 467

.01=⨯⨯=。 由表查得边沟平台（植草护面）的粗度系数m 1=0.4,横向坡度为4%，则

3.816m i n )0.04

40.4(

*445.1t 467

.01=⨯= 查表得沥青混凝土路面粗糙系数为m 1=0.013，横坡4%，坡面流长度为12m ，所以历时时间为 1.287min

)04

.0120.013(

445.1t 467.01=⨯⨯=。

因此取坡面汇流历时t 1=3.816min(取最大值)。

设边沟底宽为0.6m ，高0.65m ，以浆砌片石砌筑，沟壁粗糙系数n=0.025。设计水深为0.5m 。

求得过水断面段面积为A=2

0.3m

5.06.0=⨯，水力半径为

R=

188.05

.026.05

.06.0h 2b bh =⨯+⨯=+m 。

按曼宁公式,得沟内平均流速为：

s /2.30m 03.0188.00.025

11V 21

322132=⨯⨯==i n R ，因此沟内汇流历时为

min 27.0s 2.30

36.604V L t 2===

。 由上可得汇流历时为 1.557min 0.271.287t t t 21=+=+=。

1.1.3 计算降雨强度：

据设计手册，高速公路路界内坡面排水设计降雨重现期为15年。求设计重现期和降雨历时内的降雨强度（mm/min ）,由于公路在贵州六盘水境内，据《公路排水设计手册》，可取公式

=+⨯+=35lgP 62.6042.25I t mm/min 170.335

557.1)lg1560.6242.25=+⨯+。

1.1.4 计算设计径流量：

可按降雨强度由推理公式确定：F I C 67.16Q ⨯⨯⨯=， 式中Q---设计径流量；

C---径流系数； F---汇水面积（Km 2

）;

所以s /0345m .010

382.750170.387.067.16Q 3

6

=⨯⨯⨯⨯=-。

1.1.5 检验径流：

设定边沟的截面形式为矩形，底宽0.6m,过水断面为底宽0.6m ，水深0.5m ，断面积为0.3m 2,则泄水能力Q c =0.3×2.3=0.69m 3

/s 。