|
一、路基路面排水设计的一般原则 排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济。一般情况下，地面和地下设置的排水沟渠，宜短不宜长，以使水流不过于集中，做到及时分散，就近分流。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或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。路基边沟一般不应用作农田灌溉渠道，两者必须合并使用时，边沟的断面应加大，并予以加固，以防水流危害路基。 二、地面排水设施 常用的路基地面排水设施包括边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽等，必要时还有渡槽、倒虹吸及积水池等。这些排水设备分别设在路基的不同部位，各自的排水功能、布置要求或构造形式，均有差异。 2.1边沟 边沟设置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。平坦地面填方路段的路旁取土坑，常与路基排水设计综合考虑，使之起到边沟的排水作用。 边沟的排水量不大，一般不需要进行水文和水利计算，依据沿线具体条件，选用标准横断面形式。边沟仅靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，亦不能与其他人工沟渠合并使用。边沟不宜过长，尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带，必要时设置涵洞，将边沟水横穿路基从另一侧排出。 边沟的横断面形式有梯形、矩形、三角形及流线型等。 边沟可采用浆砌片石、栽砌卵石和水泥混凝土预制块防护。砌筑用的砂浆强度，对于高速公路、一级公路采用M7.5，对于其他等级公路采用M5。边沟出水口附近，水流冲刷比较严重，必须慎重布置和采用相应措施。 由于边沟泄出水流流向路堤坡脚处，两者高差大，必须因地制宜，根据地形与地质等具体条件，将出水口延伸至坡脚以外，以免边沟水冲刷填方坡脚。 沟水流流向桥涵进水口时，为避免边沟流水产生冲刷，应作适当处治。 当边沟水流流至回头曲线处，一般边沟水较满，且流速较大，此时宜顺着边沟方向沿山坡设置引水沟，将水引至路基范围以外的自然沟中，或设急流槽或涵洞等结构物，将水引下山坡或路基另一侧，以免对回头曲线路段冲刷。 2.2截水沟 截水沟又称天沟，一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，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。降水量较少或坡面坚硬和边坡较低以致冲刷影响不大的路段，可以不设截水沟；反之，如果降水量较多，且暴雨频率较高，山坡覆盖层比较松软，坡面较高，水土流失比较严重的路段，必要时可设两道或多道截水沟。 。 截水沟的横断面形式，一般为梯形。 截水沟的位置，应尽量与绝大多数地面水流方向垂直，以提高节水效能和缩短沟的长度。截水沟应保证水流畅通，就近引入自然沟内排出，必要时配以急流槽或涵洞等泄水结构物将水流引入指定地点。截水沟水流不应引入边沟，当必须引入时，应增大边沟横断面，并进行防护。沟底应具有0.5%以上的纵坡，沟底和沟壁要求平整密实，不滞流、不渗水，必要时予以加固和铺砌。截水沟的长度宜为200~500m。 2.3排水沟 排水沟的主要用途在于引水，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）引至桥涵或路基范围以外的指定地点。当路段受到多段沟渠和水道影响时，为保护路基不受水害，可以设置排水沟或改移渠道，以调节水流，整治水道。 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。用于边沟、截水沟及取土坑出水口的排水沟，横断面尺寸根据设计流量确定，底宽与深度不宜小于0.5m，土沟的边坡坡度为1.0:1.5~1.0:1.0。 排水沟的位置，可根据需要并结合当地地形等条件而定，离路基尽可能远些，距路基坡脚不宜小于2m，平面上应力求直捷，需要转弯时以应尽量圆顺，做成弧形，其半径不宜小于10~20m，连续长度宜短，一般不超过500m。 排水沟水流注入其他沟渠或水道时，应使原水道不产生冲刷或淤积。通常应使排水沟与原水道二者成锐角相交，以及角度不大于45°，有条件可使半径R=10b（b为沟顶宽）的圆曲线朝下游与其他水道相接。 排水沟应具有合适的纵坡，以保证水流畅通，不致流速太大而产生冲刷，亦不可流速太小而形成淤积，为此宜通过水文水力计算择优选定。一般情况下，可取0.5%~1.0%，不小于0.3%，亦不宜大于3%。 2.4跌水与急流槽 跌水与急流槽是路基地面排水沟渠的特殊形式，用于陡坡地段，沟底纵坡可达45°。由于纵坡陡、水流速度快、冲刷力大，要求跌水与急流槽的结构必须稳固耐久，通常应采用浆砌块石或水泥混凝土预制块砌筑，并具有相应的防护加固措施。 跌水的构造有单级和多级之分，沟底有等宽和变宽之别。单级跌水适用于排水沟渠连接处，由于水位落差较大，需要消能和改变水流方向。 急流槽的纵坡比跌水的平均纵坡更陡，结构的坚固稳定性要求更高，是山区公路回头曲线沟通上下线路基排水及沟渠出水口的一种常见排水设施。急流槽主体部分的纵坡依地形而定，一般可达67%（1.0:1.5），如果地质条件良好，需要时还可更陡，但结构要求更严，造价亦相应提高，设计时应通过比较而定。 急流槽多用砌石（抹面）和水泥混凝土结构，亦可利用岩石坡面挖槽。如临时急需时，可就近取材，采用竹木结构。 2.5倒虹吸与渡水槽 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，前者称为倒虹吸，或者称为渡水槽，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。 倒虹吸的设置往往是因为路基横跨原有沟渠，且沟渠水位高于路基设计标高，不能按正常条件设置涵洞，此时采用倒虹吸是可行的方案之一。 倒虹吸是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端，再复升流入下游水渠。由于所设管道为有压管道，竖井式倒虹吸的水流多次垂直改变方向，水流条件较差，结构要求较高，容易漏水和淤塞，且难以清理和修复，应尽量不用或少用，使用时需合理设计，进行水力计算，选择最佳设计方案，并要求施工保证质量，使用时要经常检查维修。 渡水槽相当于渡水桥，。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，以沟通路基两侧水流。 渡水槽的架设应满足道路对净空与美化的要求，其构造与桥梁相似，但主要作用是沟通水流，故除应在结构上具有足够强度外，在效能上应适合排水的要求，其中包括进出口的衔接，以及防止冲刷和渗漏等。渡水槽由进出水口、槽身和下部支承三部分组成。 2.6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设置蒸发池排除地表水。 蒸发池与路基边沟（或排水沟）间应设排水沟连接。蒸发池边缘与路基边沟距离不应小于5m，面积较大的蒸发池不得小于20m。池中水位应低于排水沟的沟底。 蒸发池的容量应以一个月内路基汇流入池中的雨水能及时完成渗透与蒸发作为设计依据。每个蒸发池的容水量不宜超过200~300m3，蓄水深度不应大于1.5~2.0m。 蒸发池的设置不应使附近地面形成盐渍化或沼泽化。 三、地下排水设施 路基及边坡土体中的上层滞水，或埋藏很浅的潜水称为地下水。当地下水影响路基路面强度或边坡稳定时，应设置暗沟（管）、渗沟和检查井等地下设施。 常用的路基地下排水设施有盲沟、渗沟和渗井等，其特点是排水量不大，主要是以渗流方式汇集水流，并就近排除路基范围以外。对于流量较大的地下水，应设置专用的地下管道予以排除。 由于地下排水设施埋置地面以下，不易维修，在路基建成后又难以查明失效情况，因此要求地下排水设备牢固有效。 3.1暗沟 相对与地面排水而明沟而言，暗沟又称盲沟，具有隐蔽工程的含义。从盲沟的构造特点出发，由于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，相对与管道流水而言，习惯上称此种构造为盲沟，在水力特性上属于紊流。 简易盲沟的排水能力较小，不宜过长，沟底具有1%~2%的纵坡，出水口底面标高应高出沟外最高水位20cm，以防水流倒渗。寒冷地区的暗沟，应做防冻保温处理或将暗沟设在冻结深度以下。 3.2渗沟 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。它的作用是降低地下水位或拦截地下水，其水力特性是紊流，但在构造上与上述简易盲沟有所不同。 渗沟有三种结构形式。 盲沟式渗沟与上述简易盲沟相似，但构造更为完善。当地下水流较大，要求埋置更深时，可在沟底设洞或管，前者称为洞式渗沟，后者称为管式渗沟。 渗沟底部设洞或管，底部结构相当于顶部可以渗水的涵洞。。 当排出地下水的流量更大，或排水距离较长，可考虑采用管式渗沟。渗沟底部埋设的管道，一般为陶土或混凝土的预制管，管壁上半部留有渗水孔，渗水孔交错排列，设于边沟下的管或渗沟 3.3渗井 渗井属于水平方向的地下排水设备，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，且平式渗沟难以布置，采用立式（竖向）排水，设置渗井，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。 渗井的平面布置以及孔径与渗水量，按水力计算而定，一般为直径1.0~1.5m的圆柱形，也可以是边长为1.0~1.5m的方形。井深视地层构造而定，井内由中心向四周按层次分别填入由粗而细的砂石材料，粗料渗水，细料反滤。填充料要求筛分冲洗，施工时需用铁皮套筒分隔填入不同粒径的材料，要求层次分明，粗细材料不得混杂，以保证渗井达到预期排水效果。 鉴于渗井施工不易，单位渗水面积的造价高于渗沟，一般尽量少用。如果土基含水量较大，严重影响路基、路面的强度，其他地下排水设备不易布置，其他技术措施如隔离层的造价较高，此时渗井可作为方式之一，设计时应进行分析比较，有条件的选用。 |
|
|
