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道路排水设计

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地下排水设施
设置场合:地下水危及路基稳定或者严重影响路基强度
• 选择出水口的位置、间距和构造 • 计算满足排泄设计流量要求的沟、管断面形状和尺
寸 • 分析沟渠和出水口周围地面冲刷和侵蚀的可能性,
采取有效防护措施
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路面表面排水方案
横坡 路堤坡面漫流 路堤坡面集中排水 路堤边沟 路堑边沟 缘石边沟(街沟)
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横坡
横坡设置: 无中间带或采用分离式路基公路
进、出水口沟床处理
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设计流量确定
不同设计频率时的设计流量推算方法
形态调查法 推理法
采用设计暴雨频率与形成洪峰流量的频率相等 的同频率概念,间接推求设计洪峰流量 径流形成法
依据影响径流产生和汇流的因素推算设计流量
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水力计算
水力性质 计算内容 基本计算式
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水力性质
分类:
无压力式——进水口水深低于该处涵洞净高,水流 流经涵洞的全部长度上都保持自由水面;
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土质或石质沟渠
土质沟渠的沟壁加固防护措施 草皮加固 稳定土加固 干砌片石加固 浆砌片石加固
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水泥混凝土沟渠
L形沟——主要用作缘石边沟 三角形沟——用于路堤边沟或路堑边沟 碟形沟——用于设在中央分隔带内的边沟,
或者用作路堑边沟 U形沟——主要用作排水沟,也可用作路堑
边沟 带缝隙的圆形沟——主要用作中央分隔带边
急流槽水力计算 跌水水力计算
E0
式中:
hc
aQ 2
2g 2 Ac2
Eo-以下游沟底为基准的 跳坎前断面的单位能量 (m)
-流速系数,可根据 跌水坎壁的高度确定
Ac-收缩水深处的断面面 积(m^2)
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道路横向排水
涵洞形式、构造和布置 设计流量确定 水力计算
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涵洞形式、构造和布置
结构形式
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路界表面排水
目的:
把降落在路界范围内的表面水有效地汇集并迅速 排除出路界;
把路界外可能流入的地表水拦截在路界范围外 减少地表水对路基和路面的危害以及对行车安全
的威胁
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路界表面排水
设计内容:
• 按功能选择沟、管类型并合理布置,组成一个排水 系统
• 确定各项表面排水设施的汇水面积并计算其设计径 流量
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地下水的性状
岩土空隙性 孔隙、裂隙、溶隙、混合 岩土中水的存在形式 气态水、吸着水、薄膜水(弱结合水)、毛细管水、重力
水、固态水 地下水的类型 包气带水、潜水、承压水 泉水的类型 下降泉、上升泉 地下水渗流运动 层流、紊流、混合流
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地下水调查和测试
地下水调查 地下水流向和实际流速的测定 渗透系数的测定
道路排水设计
1
排水设计原则
设计目的 设计标准和目标 协调配合 环境保护 维修方便
2
道路排水的类型
路界表面排水 横向穿越路界排水 地下排水 路面结构内部排水 道路构造物排水
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排水设计的内容和步骤
调查和采集数据 排水设施布设 水文分析 水力计算 结构设计 冲刷防护
4
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集水井
➢ 尺寸:
视进水口泄水量和排水管尺寸定 长度和宽度的最小尺寸为40cm 底部高程应至少低于排水管管底15cm
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竖向排水沟
定义:设在路堑或路堤边坡坡面上,将集中 的表面水从坡顶引排到坡脚的水沟称为竖向 排水沟(或吊沟)。
边坡坡度缓于1:1.5时:浆砌片石铺砌的矩 形或梯形断面沟槽
vC Ri
35
水力计算
浅三角形沟的水力计算
Qc
Байду номын сангаас
0.377
h8/3 ih n
i1/ 2
式中:ih——边沟或过水断面的横向坡度, ih =h/B
h——边沟或过水断面的水深
B——边沟或过水断面的水面宽
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水力计算
➢ 冲淤检验
明沟的最小允许流速为0.4m/s,暗沟和管的 最小允许流速为0.75m/s
排水设计的内容和步骤
调查和采集数据
排水设施布➢ 公设路沿线汇水区的特性、地形、地貌、河川
水文分析 水系
水力计算 ➢ ➢
公路沿线汇水区的土质特性、土类型和性质 公路沿线汇水区的地表覆盖情况,植物生态
结构设计 分布
冲刷防护 ➢ ➢
公路沿线汇水区的地下水类型和补给来源 当地气象资料
➢ 公路沿线汇水区水系的水位和流量,河道冲 淤情况等

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沥青混合料边沟
由沥青混凝土拦水带和沥青铺面构成的路堤 或路堑边沟
按拦水带设在硬路肩外侧边缘的位置分为: ✓ 高拦水带 ✓ 中拦水带 ✓ 低拦水带
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进水口
➢ 形式:
开口式、格栅式、组合式
➢ 位置及间距:
竖曲线的最低点及其前后约3m处或前后高差0.6m 处
弯道内侧及反向曲线的路面横坡方向转弯处 交叉口的路面最低点 下穿道路的入口处
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路堤边沟
前提条件 路堤较高 边坡坡面易遭受路面表面水流冲刷 沿硬路肩外侧边缘设置三角形或碟形水泥混
凝土边沟
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路堑边沟
前提条件 挖方路段 沿硬路肩边缘或者在无铺面路肩内或边缘处
设置边沟 边沟断面类型:三角形、碟形、梯形或者矩

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缘石边沟
前提条件 行车道外侧设有人行道 ➢ 沿其边缘设置路缘石(侧石),由它和平石
面横坡
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路堤坡面漫流
前提条件 路线纵坡平缓 汇水量不大 路堤较低 边坡坡面不会受到冲刷 路面表面水以横向漫流形式向路堤坡面分散
排放
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路堤坡面集中排水
前提条件
路堤较高 边坡坡面未作防护而易遭受路面表面水流冲刷 坡面虽已采用防护措施但仍有可能受到冲刷
沿硬路肩外侧边缘设置拦水带,由拦水带和 路肩铺面组成浅三角形边沟汇集路面表面水, 且通过一定距离设置出水口
组成L形边沟(或称街沟)
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中央分隔带排水方案
➢ 不同排水方案选择因素:
分隔带宽度、绿化要求、交通安全设施的形 式、分隔带表面的处理方式等
➢ 不同方案:
宽度小于3m表面采用铺面封闭 宽度大于3m采用表面微凹且无铺面封闭 宽度大于3m采用表面凸起且无铺面封闭
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坡面排水方案
自然坡面截水沟 路堑边坡坡面边沟和排水沟 路堤边坡坡面边沟和排水沟 竖向排水沟
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设计降雨重现期或设计频率
降雨重现期:某一强度的降雨预期重复出现的平 均周期
频率:重现期的倒数 道路排水设施:以适当降雨重现期或频率的流量
作为设计流量 设计重现期的选择:综合考虑道路等级、设施的
重要性以及经济性和安全性
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设计降雨重现期或设计频率
公路等级
路面和路肩表面排水
高速公路及一级公路
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地下水流向、实际流速的测定
流向测定:三点法测定,三个钻孔间的距离一般取为 50~150cm
实际流速测定:指示剂
式中:vs-地下水实际流速vs(ml/h/)t
l -投剂孔与观测孔之间的距离(m) t -自指示剂投放入投剂孔起到观测孔内指示
剂浓度出现峰值所需的时间(h)
v nevs /100
未设超高路段:双向横坡 设超高路段:单向横坡
设中间带公路:设单向横坡 注:单向车道数超过3个的高速及一级公
路,每个行车方向设置双向横坡
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横坡
横坡大有利于迅速排水,不利于行车安全 路肩:较行车道横坡值大1%~2% 硬路肩边缘设拦水带:5% 路肩铺面的横向坡度:5%或5%以上 六车道、八车道的高速公路宜采用较大的路
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自然坡面截水沟
设置条件:
路堑或路堤边坡上方自然坡面流入路界的地 表水径流量大时
汇流长度大的坡面上 坡体稳定性较差或有可能形成滑坡的路段
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桥面排水
必要性:
桥面上的积水会使交通阻滞 行车出现漂滑事故 含氯化物的冰雪融水会促使桥面板混凝土内
的钢精锈蚀,降低桥梁的使用寿命
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桥面排水
a-流速不均匀系数,常取1
g-重力加速度(9.81m/s^2)
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水力计算
变速流水力计算
单位能量 临界水深 收缩水深
急流槽水力计算 跌水水力计算
水深h ,临界水深h’ ➢ h<h’——急流状态 ➢ h>h’——缓流状态 ➢ h=h’——临界状态
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水力计算
变速流水力计算
单位能量 临界水深 收缩水深
5
一级公路及以下
3
路界内坡面排水 15 10
城市级别 快速路
大城市
中、小城 市
2~5
主干路 1~3 0.5~2
次干路
支路
广场停车 立体交叉 场
0.5~2
0.5~1
1~3
2~5
0.5~1 0.33~0.5
1~3
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路界表面排水
排水设施类型
✓ 路面表面排水 ✓ 中央分隔带排水 ✓ 坡面排水 ✓ 相邻地带排水
桥面表面水首先靠桥面横坡和纵坡组成的合 成坡排向车道两侧
进水口一般设置在桥面行车道边缘处 桥梁伸缩缝的上游方向约1.5m处应增设进水
口,以减少流向伸缩缝的水量 排水管和排水槽的架设位置应考虑与桥梁外
观融为一体,一般设置在悬臂板外侧
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排水设施设计
沟渠 进水口 集水井 竖向排水沟(吊沟)
式中:Q——设计径流量(m3 / s) C——径流系数 I ——在设计重现期和降雨历时内的降雨强度 (mm/min)
F——汇水面积( km2 )
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水力计算
沟、管等速流水力计算
Qc v A
式中:Qc——沟或管的泄水能力 v——沟或管内的平均流速 A——过水断面面积
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