第7章路基路面排水设计.ppt

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1、第7章 路基路面 排水设计,路基路面工程,2019/6/4,2,本章主要介绍路基路面排水设计的目的、要求、原则，路基排水与路面排水及排水系统的综合设计等内容；本章是非重点章，只要求了解。 7.1 排水设计的目的、要求及原则 7.2 路基排水设备构造和布置 7.3 路面排水设计 7.4 排水系统的综合设计,本章内容,2019/6/4,3,水是危害路基路面的主要自然因素。分析路基沉陷、冲刷、坍塌、翻浆，沥青路面松散、剥落、龟裂、水泥路面唧泥、错台、断裂等病害，都不同程度地与地表水和地下水的侵蚀有关。 水的作用加剧了路基路面结构损坏，加快了路面使用性能的变坏，缩短了它们的使用寿命。路基路面排水设计是

2、公路工程设计的重要组成部分，对保证公路的使用性能和使用寿命具有重要作用。 7.1.1 路基路面排水的目的与要求 大气降水至地表后分成两部分： 形成地表径流 渗入地层（地下水）,7.1 排水设计的目的、要求及原则,2019/6/4,4,地面泾流将顺如下路径进入受水体： 路面两侧 路基基身、下侧 沟渠、河道 在此过程中，地面水浸湿和冲刷路基的各个组成部分，削弱其强度、抗变形能力和稳定性；而地下水则使地基或坡体的岩（土）层受到软化、潜蚀，管涌等破坏作用。 7.1.1.1 路基排水设计的目的 目的： 汇集路表范围内的地表水，迅速排出路界 减少地表水对路基路面的危害、对行车安全的威胁 拦截路界外可能流入

3、的地表水 。,2019/6/4,5,要求： 拦截路基上方的地面水和地下水，迅速汇集基身内的地面水，把它们导引入顺畅的排水通道，并通过桥涵等将其宣泄到路基的下方。而在排引有困难时，也可将地面水拦蓄在坡顶。 降落在路基基身范围内的水，则应将其迅速汇集，并引导和宣泄至路基下方，以免停滞在基身范围内浸湿基身而降低强度和稳定性。对于路基下方，应采取措施妥善处理。 路基上方宣泄下来的水流或者路基下方水道内的水流，应防止它们冲刷路基坡脚，危及路基稳定性。 7.1.1.2 施工过程路基路面排水的要求 校核全线范围排水系统的设计是否完备和妥善，必要时应予以补充或修改; 重视排水工程的质量和使用效果; 设置施工现

4、场的临时性排水措施，保证路面和路基正常条件下进行施工作业; 消除路面路基和土体内与水有关的隐患，保证公路工程质量，提高施工效率。,2019/6/4,6,7.1.1.3 养护过程路基路面排水的要求 定期检查与维修排水设施，保持排水设施正常使用，水流畅通 根据实际情况不断改善路基路面排水条件。 7.1.2 路基排水设计的一般原则 排水设计要因地制宜、全面规划、因势利导， 综合治理、讲究实效、注意经济 充分利用有利地形和自然水系 一般情况下地面和地下设置的排水沟渠，宜短不宜长，以使水流不过于汇集，做到及时疏散，就近引流。 各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设涵管、加大孔径

5、，以防农业用水影响路基稳定，并做到路基排水有利于农田排灌。路基边沟一般不应用作农田灌溉渠道，两者必需合并使用时，边沟的断面应加大，并予加固，以防水流危害路基。,2019/6/4,7,设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要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，综合治理分期修建。 对于排水困难和地质不良的地段，应与路基防护加固相配合，进行特殊设计。 防止水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟渠和改变水流性质。 重点路段的主要排水设施，以及土质松软地段和陡坡地段的排水沟渠，应注意必要的防护和加固

6、。 路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。可以考虑先重点后一般，先地下后地面，实行分期修建和逐步完善步骤，但要注意不应遗留后患而导致短期内路基，路面的严重破坏，从而影响交通和造成经济等方面的损失。,2019/6/4,8,7.1.3 路面排水设计的一般原则 降落在路面上的雨水或融化的雪水，通过路面横坡向两侧排流，避免行车道路面范围内出现积水。 在路线纵坡平缓，汇水量不大，路提较低且边坡坡面不会受到冲刷的情况下，采用在路堤边坡上横向慢流的方式排除路面表面水。 在路堤较陡，边坡坡面未做防护而遭受路面表面水流冲刷，或者坡面虽已采取防护措施

7、，但仍有可能受到冲刷时，沿路肩外侧边缘设置拦水带，汇集路面表面水，然后通过泄水口和急流槽排离路堤。 拦水带过水断面内的水面，高速公路及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘，二级及二级以下公路上不得漫过右侧车道中心线。,2019/6/4,9,7.2.1 地面排水设备 常用地面排水设备： 边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽、拦水带、蒸发池。 （绘图解释排水沟） 7.2.1.1 边沟 边沟，挖方路基路肩外侧及低填方路基坡脚外侧和路肩外缘均设置的纵向人工沟渠。 功能： 汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水，保证路基稳定。,7.2 路基排水设备构造和布置,2019/6/4,10,作用和要求： 边沟排水

8、量不大，一般不需要进行水文水力计算，依沿线具体条件，直接选用标准横断面即可。边沟由于紧靠路基，通常不允许其它排水沟渠的水流进入，亦不能与其它人工沟渠合并使用。 边沟不宜过长，应尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带，必要时增设涵洞，将边沟水引入路基另一侧排出。 边沟的纵坡（出水口附近除外）一般与路线纵坡一致。平坡路段，边沟仍应保持0.3%0.5%的最小纵坡。边沟出水口附近，以及排水困难路段，如回头曲线和路基超高较大的平曲线等处，边沟应进行特殊设计。 边沟按公路等级、所需排泄的流量、设置位置和土质或岩质选用三角形、碟形、梯形或矩形横断面，如图7-1，高速公路及一级公路，宜采用三角形或蝶形边

9、沟；二级及二级以下公路，可采用梯形横断面。,2019/6/4,11,边沟形状示意图,2019/6/4,12,截水沟 布置示意图,2019/6/4,13,7.2.1.2 截水沟 截水沟（又称天沟）,设置在挖方路基边坡顶以外或山坡路堤的上方的适当位置，拦截路基上方流向路基的地面水的人工沟渠。 功能： 减轻边沟的水流负担，保护挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷和损害。 上图为路堑段挖方边坡上方设置的截水沟示例之一，图中距离d，一般为5m，土质不良地段可取10.0m或更大。截水沟下方一侧，可堆置挖沟的土方，要求做成顶部向沟倾斜2%的土台。,2019/6/4,14,功能和要求 降水量较多，且暴雨频率较高，山

10、坡覆盖层比较松软，坡面较高，水土流失比较严重的地段，应设置截水沟，必要时可设置两道或多道截水沟。 山坡填方路段可能遭上方水流作用时，必设截水沟拦截山坡水流保护路堤。截水沟与坡顶之间，间距不小于2.0m，并做成2%向沟内倾斜的横坡。 截水沟应结合地形和地质条件沿等高线布置，将拦截的水顺畅地排向自然沟谷或水道。 长度200m500m为宜，超过500m时，可在中间适宜位置处增设泄水口，由急流槽或急流管分流排引。 断面一般为梯形，边坡坡度为1:1.01:1.5，沟底宽度及沟深度均不宜小于0.5m。,2019/6/4,15,7.2.1.3 排水沟 排水沟，用于排除来自边沟、截水沟或其它水源的水流，并将其

11、引至路基范围以外的指定地点。 排水沟布置应结合地形条件，因势利导，离路基尽可能远。力求短捷平顺，直线为宜，必须转向时，尽可能采用大半径（1020m以上）徐缓改变方向。 排水沟距路基坡脚距离一般不小于34m，不超过300m，沟底纵坡以1%3%。纵坡大于3%时，应采取加固措施，大于7%时，应改用跌水或急流槽。断面一般为矩形，也可采用其它形式。截面尺寸由水力、水文计算确定。,2019/6/4,16,7.2.1.4 跌水与急流槽 跌水与急流槽的沟底纵坡可达450，是山区公路路基排水常见的结构物。由于纵坡陡峭，水流湍急，冲刷严重，要求跌水与急流槽的结构，稳固耐久，通常采用浆砌块石或结构，并且有相应的防护

12、加固措施。 1) 单级跌水适用于排水沟渠连接处，路基边沟水流通过涵洞排泄时，多采用单级跌水（相当于雨水井）。 2) 较长陡地段的沟渠，为减缓水流速度，并予以消能，可采用多级跌水。沟底纵坡1%2%，断面尺寸由水文水力计算确定。 急流槽是山区公路回头展线，勾通上下线路基排水沟渠出水口的一种常见排水设施。其纵坡比跌水的平均纵坡更陡，结构的坚固稳定性要求更高，急流槽主体部分纵坡，依地形而定，一般可达1:1.5。急流槽纵坡陡于1:1.5时，宜采用管径至少20cm的金属管。,2019/6/4,17,7.2.1.5 拦水带 拦水带，是排除路面表面水（路基横断面为路堤）排水设施，设置在路肩外侧处。 其主要作用

13、是将路面表面水汇集在拦水带同路肩铺面（或者路肩和部分路面铺面）组成的浅三角形过水断面内，然后通过按一定间距设置的泄水口和急流槽集中排放到路基范围以外。 高速公路、一级公路，在路堤较高，纵坡较大且土质疏松时，在已采用护面防护的情况下，仍要选择拦水带和急流槽的排水方式。 拦水带顶面应略高于过水断面的设计水位高。设计外露高度（即过水断面的水深）取决于设计流量和路肩横坡。 高速及一级公路路堤边缘设防撞护拦时，拦水带的高度一般不超过15cm；在不设防撞护拦时，拦水带的高度不应大于10cm，且迎车面的斜坡坡度不宜陡于1:2，以使车轮能滚过拦水带。,2019/6/4,18,为避免汇集在拦水带内的路表水横向流

14、过相交的道路，匝道、超高段路面，横坡变换处、流经相衔接结构物处均应设置泄水口以排除汇集的水流。 泄水口的间距取决于过水断面水面漫流宽度的要求和泄水口的泄水能力，根据流量确定。以保证降水时路面积水能迅速排除，泄水不进入车行道为原则。 在凹形竖曲线的底部，须设置3个泄水口。 7.2.1.5 蒸发池 蒸发池，气候干旱、排水困难地段，可利用沿线的集中取土坑或专门开挖的凹坑修筑蒸发池，以汇集路表水，并通过蒸发和渗漏使之消散。 要求: 蒸发池边缘距路基边沟的距离不应小于5m，面积较大的蒸发池不得小于20m。 蒸发池与边沟或排水沟之间设排水沟相连，池中水位及容量以一个月内的地表水汇入池中的水量能及时完成渗透

15、和蒸发为依据，低于排水沟沟底。每个蒸发池的容量不超过200m3300m3，蓄水深度不超过1.5m2.0m。,2019/6/4,19,路基范围内露出地下水或地下水位较高，影响路基路面强度或边坡稳定时，应设置地下排水设施加以排除。 常用的地下排水设备有暗沟（管）、渗沟、排水管等，地下排水设备的类型，设置地点及尺寸应根据工程地质和水文地质条件的要求而决定。 地下排水设备埋置于地面以下，不易维修，投入使用后又难以查明其失效情况，因此地下排水设备应保证畅通、牢固、有效。,7.2.2 地下排水设备,2019/6/4,20,暗沟（管）又称盲沟，可利用其透水性将地下水汇集到沟内，并沿沟排至指定地点，水力特性为

16、紊流。 路基底部范围有泉水外涌或要排除地下集中水流时，应设置暗沟或暗管将水引排至路堤坡脚外或路堑边沟内。 暗沟纵坡不宜小于1%，出水口应高出地表排水沟常水位0.2m。寒冷地区的暗沟，应作防冻保温处理或将暗沟设在冻结深度以下。 要求: 1）一侧边沟下设置暗沟，以拦截流向路基的层间水，防止 路基边坡滑坍和毛细水上升危及路基的强度与稳定性。 2）路基两侧边沟下均设暗沟，用以降低地下水位，防止毛细水上升到路基工作区范围内，形成水分积聚而造成冻胀和翻浆，或土基过湿而降低强度。 3）设在路基挖方与填土交界处的横向暗沟，用以拦截和排 除路堑下面层间水或小股泉水，使路堤填土不受水害。,7.2.2.1 暗沟（管

17、）,2019/6/4,21,为降低地下水位或拦截地下水，可在地面以下设置渗沟，水量较大时，渗沟底部可增设排水管（孔）。 管式渗沟,拦截含水层地下水或降低地下水位； 洞式渗沟，路基范围外拦截地下水； 边坡渗沟，疏干潮湿土质路堑边坡坡体、引排边坡上方局部出露的上层滞水或泉水。 渗沟的埋置深度：由地下水的高程（为保证路基或坡体稳定）、地下水位需下降的深度并根据含水层介质的渗透系数等因素考虑确定。 含水层内的细粒有可能随渗流进入沟内而堵塞渗沟时，应在渗沟的迎水面沟壁处设置反滤织物。洞式渗沟底部，以片石浆砌成矩形排水槽，槽顶覆盖水泥条形盖板，形成排水洞，横断面尺寸，按设计渗流量的要求确定。,7.2.2.

18、2 渗沟,2019/6/4,22,为排引山坡土体内的地下水，以解除静水压力，保证坡体稳定，可采用平式钻孔排水管排水。采用钻孔直径75mm150mm，钻深可达180m的钻机，在挖方边坡平台上水平向钻入坡体含水层，后在钻机内推入直径50mm带槽孔的塑料排水管（也可将塑料排水管放在钻杆内一起钻入后抽回钻机）。,7.2.2.3 排水管,2019/6/4,23,7.3 路面排水设计,降落在路表面的水，将通过各种途径进入路面结构，如路面接缝或裂缝渗水、路肩渗水、边坡渗水等，另外，当地下水位较高时，地下水将通过毛细作用进入路面结构下部，中央分隔带及道路两侧有临时滞水时，水分也有可能进入路面结构内部。有研究表

19、明，即使是全厚式密实型沥青路面也不可能完全避免水分进入路面结构内部。 一般情况下，进入路面结构的自由水，可由路基下部及两侧路肩的铺面结构渗流排除，但当下基层为渗透性系数10-3m/s的低透水材料时，每排除0.1m3的自由水需1天以上的时间。而当路基土的渗透系数10-5m/s时，路基土则可视为不透水材料，在有水分进入路面结构的情况下，路面结构似乎被置于被封闭的水中。,2019/6/4,24,路面结构内的水分会浸湿各结构层材料和路基土，使整个路面结构体系强度下降，变形增加。 路面结构的层间结合处易出现空隙，进入该空隙的自由水，在行车荷载的作用下，将产生压力达69KPa，流速达0.150.90m/s

20、的高压高速水流。在此高压水流的反复冲刷作用下，基层材料中的细料将在路面的裂缝或接缝处，形成细料浆，这些细料浆在高速行车的作用下，被逐渐挤出裂缝或接缝，进而形成唧泥现象。 水泥路面的接缝给大气降水进入路面提供了途径，封闭的路肩，传统的路槽式构造和密实不透水的基层使渗入的水分聚集在路面结构中，从而出现前所述及的唧泥现象。唧泥现象使路面板的板底在边角部位出现脱空现象，形成不均匀支承，使路面板断裂，进而使路面板多处开裂，至完全失去路用性能。 坚固密实的基层材料，如无机结合料稳定粒料、稳定土及密配粒料等，不仅不透水，在有些情况下还易受到水的侵蚀。,7.3.1 水损坏现象,2019/6/4,25,路面结构

21、内有过多水分时，在行车荷载的重复作用下易出现断裂，而开裂的面板又为大气降水的进入提供了新的途径。如此循环过程，加速了水泥路面的损坏，使其出现不同程度的破坏，如唧泥、错台、板块断裂等。 沥青路面结构内部由于排水不畅处于水饱和状态时，基层和底基层内将产生较高的孔隙水压力和高速水流，使路面结构承载能力降低。冲刷导致的唧浆现象加速了裂缝的发生和发展，并出现路面结构下陷现象。 季节性冰冻地区的冰冻期，地下水排水不畅易导致冻融现象的出现。如基层和底基层采用了易冻胀材料，路面结构又由于水的作用而处于饱和状态时，地下水将由于毛细作用向冻结区移动，形成冰晶体，冰晶体体积的不断增大，引起面层的隆起现象，特别是出现

22、不均匀冻胀时，路面将严重损坏。 春季气温上升，冻融作用也将对路面产生不利的影响。这一时期，冰晶自上而下逐渐融化，路基土处于饱水状态，在车辆荷载的作用下，出现翻浆现象，如不能及时处理，则使路面提早损坏。,2019/6/4,26,地下水的存在还将引起土质路基内土体附加应力增加和土体自身抗剪强度的下降，使得土体抗剪强度不足，最终有可能出现路基失稳甚至坍塌。 路面结构中截留的水分对于路基、路面结构的损害主要表现在如下方面： 降低松散粒料和路基土的强度； 使水泥路面产生唧泥现象，继而出现错台、断裂和路肩破坏等病害； 高速行驶的车辆使积存在层间结合处的水高速流动，产生较高的动水压力，使沥青路面基层中的细小

23、颗粒出现唧浆现象，导致整个路基路面结构承载能力下降； 季节性冰冻地区冰冻厚度超过路面结构厚度时，高地下水位处，将造成冻胀和翻浆，引起路面结构破坏： 使膨（冻）胀路基产生不均匀膨（冻）胀； 水的长期作用，使沥青和矿料之间失去粘结作用，降低沥青的路面耐久性，并出现龟裂。,2019/6/4,27,7.3.2 路面排水系统的组成,为使渗入路面结构的表面水降至最少，并迅速地将其排除，需设置完善而有效的路面排水系统。 路面排水系统的组成：,路面排水系统 中央分隔带排水 路面结构内排水,路面排水,边缘排水系统 基层排水系统,7.3.2.1 路面排水系统,路面表面排水设施主要由路面横坡、拦水带（或矩形边沟）、

24、泄水口和急流槽组成。其主要目的是迅速排除降落在路面和路肩表面的大气降水，以减少表面水下渗并防止路表积水影响行车安全。,挖方路段，横向漫流 填方路段，坡面漫流、集中排水,表面排水形式,2019/6/4,28,7.3.2.2 漫流排水 在路线纵坡平缓，汇水量不大，路堤不高且坡面有较强耐冲刷能力时，应优先采用横向漫流分散排放的排水方式。 不同的坡面防护型式，具有不同的耐冲刷能力。工程上常以容许流速来表示坡面的耐冲能力。 采用横向漫流分散排水方式排除路表水时，应计算坡面流速，并根据计算结果采取相应的防护措施。也可根据拟采用防护类型根据相应的规范确定坡面容许流速，然后根据计算坡面流速确定应采用的排水方式

25、。 7.3.2.3 路面表面排水 在表面水有可能冲刷路堤边坡坡面的情况下，应采用将路表水汇集于拦水带内，由泄水口和急流槽集中排放的方式。,2019/6/4,29,如图7-10所示，拦水带顶面高度应略高于过水断面的设计水深，可按设计流量公式（7-1）计算确定。 为提高泄水口的泄水能力，需在硬路肩边缘外侧设置逐渐加宽的低凹区（图7-11），泄水口各部分尺寸应由泄水口的水力计算确定。 纵坡路段上的开口式泄水口，泄水量随泄水口各部分尺寸而变化（图7-19）。可利用图7-20查取截流率Qo/Qc后，按过水断面的泄水能力Qc确定其泄水量Qo。设置在凹形竖曲线底部的开口式泄水口，按泄水口处的水深和尺寸确定其

26、泄水能力。有三种情况，详见教材P155。,(7-1),2019/6/4,30,中央分隔带排水是高速公路及一级公路地表排水的主要内容。其排水设施由排水沟（明沟、暗沟）、渗沟、雨水井、集水井、横向排水管等组成。 设置中央分隔带排水设施时，应根据分隔带宽度、绿化和交通安全设施的形式和分隔带表面的处理方式等，选择不同的排水方式。,7.3.4 中央分隔带排水,2019/6/4,31,7.3.4.1 一般路段中央分隔带排水 一般路段的中央分隔带，其排水系统的主要作用是排除中央分隔带范围内的表面水。 中央分隔带宽度小于3米，表面用薄层现浇水泥或水泥预制块封闭时，采用与两侧路面相同坡度的双向横坡，使降落在中央

27、分隔带表面的水排向两侧行车道，进入路面表面排水设施（图7-23）。 中央分隔带宽度大于3米，表面未封闭时，将中央分隔带的表面水汇集在中央分隔带的低洼处，通过纵坡排流至泄水口或桥涵水道中。 中央分隔带表面无封闭，未设表面排水设施时，降落在中央分隔带的表面水将下渗至中央分隔带内的地下排水设施内排除。多采用纵向排水渗沟并通过按一定间距设置横向排水管将纵向渗沟内的水排出路界。 在降雨强度较大的地区，中央分隔带范围内的设计径流量可能大于表面水的渗入量，而造成较多的水流沿中央分隔带纵向流动，故应在凹形曲线低部的流水汇集处设置隔栅式泄水口，然后通过横向排水管将这部分水流排出（图7-25）。,2019/6/4

28、,32,7.3.4.2 超高路段中央分隔带排水 高等级公路超高路段上侧半幅路面的表面水不得横向漫流经过下侧半幅路面。超高路段上的中央分隔带，除应满足一般路段上中央分隔带排水所具有的一切功能和要求外，还应设置拦截和排泄上侧半幅路面水流的排水设施。 凸形中央分隔带 ， 在分隔带缘石外侧设置纵向格栅式盖板沟，并在分隔带内设集水井，通过集水井及与集水井相连的横向排水管将水排出路基范围以外。 凹形中央分隔带，在分隔带内设置纵向格栅盖板沟，上侧半幅路面的表面水直接漫流进入中央分隔带内的格栅式盖板沟内，并沿沟底纵坡排入集水井，最后通过与集水井相连的横向排水管排出路基范围以处。这种排水系统不仅能顺畅地排除上侧

29、半幅路面的路表水，还能有效地排除中央分隔带内的积水，但其汇水面积及设计径流量均相应较大，故在设计中应合理地确定横向排水管的管径及间距，以确保其泄水能力。,2019/6/4,33,1.下列情况应设置路面内部排水系统： 年降水量600mm以上的湿润多雨地区，路基由透水性差的细粒土（渗透系数不大于105cm/s）组成的高速公路、一级公路或重要的二级公路； 路基两侧有滞水，可能渗入路面结构内； 严重冰冻地区，由粉性土组成的潮湿、过湿路段； 现有路面改建或改善工程，需排除积滞在路面结构内的水分。 2.路面内部排水系统的设计应满足下列要求： 路面内部排水系统中各项排水设施的泄水能力均应大于渗入路面结构内的

30、水量，且不游排水设施的泄水能力应大于上游排水设施的泄水能力； 渗入水在路面结构内的最大渗流时间，冰冻地区不应超过1h，其它地区不应超过2h（重交通）4h（轻交通）。渗入水在路面结构内的渗流路径长度不宜超过45m60m； 各项排水设施不应被渗流从路面结构、路基或路肩中带来的细料堵塞，以保证系统的排水能力不随时间的推移而很快丧失。,7.3.5 路面内部排水系统,2019/6/4,34,3.表面水的渗入量及渗流时间 ： 降落在路表面的水，一部分通过路表面排水系统排除，而另一部分将沿各种缝隙或空隙，渗入路面结构内，表面水的渗入量除了与路面的类型有关外，还与如下因素有关： 接缝或裂缝的宽度以及缝隙被填塞

31、的程度，它们将影响到接缝或裂缝的携水能力； 接缝或裂缝的数量及各条裂缝的汇水面积； 基层材料的透水性； 降雨历时和强度。,2019/6/4,35,4.表面水渗入量计算: 路面结构表面的渗水量，按不同的路面类型，分别由下列公式计算 : 水泥混凝土路面 Qi=Ic（nz+nhB/L） （7-7） 沥青路面： Qi=IbB （7-8） 进入路面结构内的自由水，可由路基下部渗流排走。渗流速度与路基土的渗透性及地下水位有关，可利用Darcy渗流定律，以不同渗透性路基土的排水时间进行分析。自由水在排水层内渗流时间的计算方法详见P159。 例7-1 某单向车道一级公路，水泥砼路面，路面宽7.5m，设有3条纵

32、缝，横向接缝间距5m，路面无纵横向裂缝，试计算表面水渗入量（取渗入率Ic=0.36） 。 解： 取安全系数为2，则纵向每延米路面表面水渗入量: Qi=k*Ic*（ni+nb*B/L） =20.36(3+17.5/5) =3.24 m3/(dm),2019/6/4,36,1.构成 沿路面外侧边缘设置纵向集水沟和集水管即构成边缘排水系统。渗入路面结构内的水分，首先沿着路面结构的层间空隙或某一透水层次横向流入由透水材料组成的纵向集水沟，并汇入沟中的带孔集水管内，再由间隔一定距离布设的横向出水管引出路基（图7-28）。 透水材料由多孔水泥、水泥处治、沥青处治或未经处治的开级配碎石或砾石组成。 2.作用

33、 边缘排水系统常用于水泥砼路面特别是用于改善排水状态不良的旧水泥砼路面。它可将面层-基层-路肩界面处积滞的自由水排出路面结构；在不扰动原路面结构的情况下可以改善旧水泥砼路面排水状态，达到提高路面使用性能并延长使用寿命的目的。,7.3.6 边缘排水系统,2019/6/4,37,3.效果 设置边缘排水系统后，路基内水分可横向移动到纵向排水管内，从而使路基土湿度降低（28%左右）、强度提高（模量提高18%63%），路面寿命也随之提高。 4.注意事项 边缘排水系统的纵向集水沟易被细小颗粒堵塞失效，特别是当旧面层含有大量细粒时，这种现象更加严重。 资料表明边缘排水系统的排水量约为降水量的24%25%。也

34、就是说，边缘排水系统仅能排除浸入路面结构内的一部分自由水，另一部分自由水仍有可能被封闭在路面结构内。,2019/6/4,38,7.3.7 排水层排水系统,作用： 拦截进入路面结构内的地下水、临时滞水或泉水； 迅速排除由负温差作用而积聚在路基上层的自由水。 构成： 排水层排水系统采用高透水性材料作基层或垫层。渗入路面结构内的水分，首先通过竖向渗流进入透水层，然后横向渗流进入纵向集水沟和集水管，最后由横向排水管引出路基（图7-29）。 全宽式排水垫层由开级配粒料组成，可直接在路基顶面设置。并配置纵向集水沟、集水管及横向出水管等组成排水系统（图7-30）。 透水基层直接设置在面层下，此时自由水进入透

35、水层的渗流路径较短，高透水材料中的渗流速度较快，排水效果较好。渗入基层的水分可横向排流到路基边坡坡面外（图7-31）。但是此时排放出的水流易冲刷路基边坡坡面，透水层外侧坡面的孔隙也易被植物或其它杂物堵塞而失去排水作用。 透水材料由不含细料的开级配碎石、沥青处治或水泥处治开级配集料组成。透水基层厚度由所需排放的水量和透水基层的渗透性而定。,2019/6/4,39,7.4 排水系统的综合设计,路基路面的各个组成部分，为完成各自的排水任务，需采用不同的排水设施，而要完成整个的排水任务，将全部地面水有效地拦截、汇集、引导和宣泄到路基范围之外，就必须将各种排水设备组成一个完整的综合排水系统，使各处的水均

36、能顺畅地排出。 布置排水系统时，应着重分析研究所遇到的各种水的来源及它们对路基的危害程度，根据其轻重缓急，分别采用不同的排水设备，把对路基确有危害的水流有效地排除。同时还要考虑每一项排水设备可能起的作用，以及在位置、构造等方面的具体要求，在布置时使之大体符合各自的要求，起到预期的作用。,2019/6/4,40,7.4.1 排水系统综合设计的基本要求：,（1）路基排水必须与农田排灌和水土保持相结合 地形平坦，灌溉渠道较多的地段，路线通过将破坏原有的农田灌溉系统；路线穿过梯田，可能切断位于路基下侧梯田的水渠。对此应采取相应的措施，如增设涵管、渡槽等，以保证农田正常排灌的需要，各种排水沟渠也可同时作

37、为灌溉渠道。在汇水面积较大，植被稀少，易受到冲刷的坡面上，宜采用多道小断面截水沟来拦截并排除坡面水，避免水量过于集中造成冲刷；也可结合水土保持措施，采取分散迳流，降低流速，节节拦蓄的方针； （2）流向路基的地面水和地下水 需在路基范围以外的地点，设截水沟与排水沟或渗沟进行拦截，并引离至指定地点； （3）路基范围内的水源 分别用边沟、渗沟。渗井与排水沟排除； （4）路基排水一般向低洼一侧排除 须跨越路基时，应尽量利用拟设的桥涵，必要时设置涵洞、倒虹吸或渡槽。水流落差大时，应在较短段落上设置跌水或急流槽。,2019/6/4,41,(5) 明显的天然沟槽，一般宜依沟设涵度 不必改沟合并 对于沟槽不明

38、显的漫流，应在上游设置束流设施，加以调节，尽量汇集成沟，导流排除；对于较大水流，注意因势利导，不可轻易改变流向，必要时配以防护加固工程，进行分流或束流。 （6） 地面沟渠宜大体沿等高线布置 可提高截流效果，减少工程量。尽可能 使沟渠垂直于流水方向，且应力求短捷，水流通畅。沟渠转弯处应以圆曲线相接，以减少水流的阻力。 （7） 路基排水系统的布置与桥涵布置相结合 桥涵是宣泄水流的主要构造，在布置桥涵时应考虑到路基排水的需要。桥涵的位置和密度应结合截水沟、边沟或排水沟等沟渠对出水口位置的要求，桥涵的孔径大小应能满足排水量的需要。在布置路基排水系统时，同时也应结合桥涵的布置情况，确定各沟渠排引的方向及

39、出水口的位置。 （8） 水流应循最短通路迅速引出路基范围以外 减小为害路基的机率。 （9） 收集现有资料，进行总体规划 路基排水综合设计，必须做好收集既有的工程地质和水文地质等有关资料，并通过野外调查及坑深和钻探测试，收集相关数据，做出总体规划，提出总体布置方案，逐段逐项进行细部设计计算，并进行效益分析和经济核算。,2019/6/4,42,7.4.1沟渠排引方向及出水口位置的布置步骤,（1）将主要流向路基的天然沟和排水沟规划成横向排水系统（垂直路线方向）。 （2）拦截山坡水流，设置成纵向排水系统，汇集排入横向排水系统，或拦蓄山坡水流，布置纵向蓄水系统。 （3）在横向和纵向排水沟渠之间的山坡上，

40、根据面积大小和地形，确定是否需要设置支沟和各种排水沟渠，构成排水网络。 （4）在路基两侧设置边沟、排水沟等，或利用取土坑排水，保证路基经常干燥。 （5）选定桥涵的位置，并使这些沟渠同桥涵联成网。 （6）考虑是否需要设置地下排水系统。,2019/6/4,43,路基路面排水系统综合设计，应按一般路段和特殊路段区别对待。 在一般路段上，水流的危害较小，排水设计可简单。此时，可拟定一些主要原则，并分别在横断面图和工程数量表上注明，交由施工单位具体掌握。 对于地质和水文条件复杂的或者已产生严重路基病害的路段，则应单独进行排水设计。在平面图上具体布置排水系统，确定各项排水设备的平面位置、排水方向、构造、出入口、纵坡等。,2019/6/4,44,路基路面排水综合设计示例,截水沟 跌水 路线 急流槽 边沟 排水沟 涵洞 涵洞,1. 回头曲线路段,2019/6/4,45,2.滑坡路段,截水沟 排水沟 自然沟 滑坡体 路线 涵洞,2019/6/4,46,3.边坡坍方路段,渗沟 排水沟 截水沟 自然沟 边沟 涵洞,2019/6/4,47,4.路基排水综合设计平面布置,急流槽,跌水,截水沟,涵洞,