学习情境4路基排水.ppt

水的作用是造成路基病害的主要因素。水的危害，例如对土体的浸泡、饱和、冲刷作用，是路基病害发生的重要原因之一。路基范围内排水处理的好坏对路基的整体稳定和防止基床病害影响甚大。 地下水进入路基土体，降低路基强度，引起翻浆、冒泥，冬天还容易引起冻胀破坏。地面水在路基边坡上流动还会对边坡冲刷，不利于路基的稳定性。,第五节 路基排水施工,第五节 路基排水施工,一、路基排水的目的与设置原则 （1）路基排水的目的 路基的强度和稳定性与水的关系十分密切。路基的病害有多种，形成病害的原因也很多，但水的作用是主要因素之一。路基排水的目的在于确保路基始终处于干燥、坚实和稳定状态。,第五节 路基排水施工,路基施工中，应校核全线路基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，应重视排水工程的质量和使用效果。设置施工现场的临时性排水措施，保证路基工程质量，提高施工效率。 路基养护中，对排水设施应定期检查与维修，以保证排水设施正常使用。,第五节 路基排水施工,（2）路基排水设计的一般原则 1）排水设计要因地制宜、全面规划，因势利导、综合整治，讲究实效、注意经济，充分利用有利地形和自然水系。 2）各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合。 3）设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合，做到综合整治，分期修建。,第五节 路基排水施工,4）路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护与加固工程。对于重点路段的重要排水设施，以及土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠，应进行必要的防护与加固。 5）路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。,第五节 路基排水施工,二、地表排水设施施工 边沟 截水沟 排水沟 跌水与急流槽 渡水槽与倒虹吸 蒸发池,第五节 路基排水施工,二、地表排水设施施工,1. 边沟,设置位置：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。,设置作用：汇集和排除路基范围内的地面水。,结构：浆砌片石、栽砌卵石、水泥混凝土预制块,横断面形式：梯形：土质 三角形：机械化施工、矮路堤 流线形：积雪、积沙路段 矩形：石质,二、地表排水设施施工,二、地表排水设施施工,设计要点： 纵坡：一般与路线纵坡一致。平坡路段，边沟纵坡宜不小于0.5。 无需水力计算，紧靠路基设计，不允许其他沟渠的水引入，不允许与其它沟渠合用。 不宜过长，不超过200300m利用自然沟渠、排水井、涵洞等排出 出口处妥善处理： 防冲刷（涵洞、急流槽、跌水）,二、地表排水设施施工,2. 截水沟,设置位置：挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，尽量与大多数水流方向垂直。,设置作用：拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，保证挖方边坡和填方坡角不受流水冲刷。,挖方路段截水沟截面形式： 挖方路段 山坡填方路段,二、地表排水设施施工,挖方路段截水沟：,d5m，地质不良地段可取10m或更大，截水沟下侧可堆置挖沟土方，且顶部设倾向沟内的 2%的土台,二、地表排水设施施工,填方路段 截水沟：,截水沟与坡脚之间，要有不小于2m间距，并做成倾向沟内的 2%的横坡。,二、地表排水设施施工,截水沟的横断面形式：梯形、与地面水流方向垂直,1：m=1：11.5，b0.5,h0.5（按设计流量计算）,纵坡及长度：纵坡宜不小于0.3；长度以200500m为宜。,设计要点：,沟壁底：密实、不滞留、不渗水，需加固、铺砌,二、地表排水设施施工,3. 排水沟,设置作用：引水，排除来自边沟、截水沟、或路基范围内其他水源的水流，引至桥涵或路基范围以外指定地点。,设置位置：离路基尽可能远些，距路基坡角不宜小于2m。,横断面：一般采用梯形，底宽与深度不宜小于0.5m，（水力计算选定）土沟的边坡坡度约为1：11：1.5。,纵坡：可取0.51.0，不小于0.3，不大于3。,二、地表排水设施施工,平面上力求短捷平顺，以直线为宜，或采用大半径曲线（R=1020m）转向；连续长度宜短，不超过500m,纵坡宜不小于0.3，不大于3%；若大于需加固处理，大于7%需改为跌水或急流槽。,设计要点：,出水口：使原水道不产生冲刷或淤积；锐角或圆弧相交,二、地表排水设施施工,沟渠加固,a:石灰三合土抹平层 b:干砌片石，碎石垫平 c:平铺草皮 d:浆砌片石，碎石垫平 e:竖铺草皮、砌石底 f:砖砌水槽,二、地表排水设施施工,4. 跌水与急流槽,适用情况：用于陡坡地段，沟底纵坡可达45度,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,用于较长陡坡地段的沟渠,跌水,二、地表排水设施施工,基本构造：进水口 消力池、出水口,一般，跌水台阶高P最大不超过2.0m。,常用简易多级跌水，台高约0.40.5m，护墙用石砌或混凝土结构，墙基埋深为水深a的1.01.2倍，并不小于1.0m，墙厚0.250.3m。,消力池其消能作用，底部具有12纵坡，底厚0.350.3m，末端设有消力槛，槛高一般1520cm。,二、地表排水设施施工,适用情况：坡度更陡，是山区公路回头曲线，沟通上下线路基排水及其他沟渠进水口的一种常见排水设施。,结构：砌石和水泥混凝土结构，亦可用岩石坡面挖槽,急流槽,构造：进口、主槽和出口。,二、地表排水设施施工,构造示意图,二、地表排水设施施工,5. 倒虹吸与渡水槽,设置原因：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，后者为渡水槽。,倒虹吸设置条件：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。,二、地表排水设施施工,5. 倒虹吸与渡水槽,倒虹吸作用原理：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。,二、地表排水设施施工,5. 倒虹吸与渡水槽,倒虹吸管道：箱形和圆形，以水泥混凝土和钢筋混凝土结构为主，孔径0.51.5m，管道附近路基填土一般不小于1m，并不超过3m。,二、地表排水设施施工,5. 倒虹吸与渡水槽,倒虹吸构造：管道两端设竖井，井底标高低于管道，起沉淀泥沙和杂物作用，进口处设置沉沙池和拦泥栅,二、地表排水设施施工,5. 倒虹吸与渡水槽,渡水槽架设要求：满足道路净空和美化要求；结构上具有足够强度；效能上适合排水要求。,渡水槽构造：进出水口、槽身和下部支承。,二、地表排水设施施工,5. 倒虹吸与渡水槽,二、地表排水设施施工,6. 蒸发池,适用条件：气候干旱，排水困难地段，可利用集中取土坑或专门设置蒸发池排除地表水。,设置要求：蒸发池与路基边沟间应设排水沟连接。其边缘与边沟距离应不小于5m，池中水位应低于排水沟沟底。,容量：每个蒸发池容水量不宜超过200300m3，蓄水深度不应大于1.52.0m。,二、地下排水设施施工 暗沟（盲沟） 渗沟 渗井,第五节 路基排水施工,第五节 路基排水施工,截水沟施工要求： (1)截水沟的位置：在无弃土的情况下，截水沟的边缘离开挖方路基坡顶的距离视土质而定，以不影响边坡稳定为原则。如系一般土质，至少应离开坡顶5m；对黄土地区，不应小于10m，并应进行防渗加固。截水沟挖出的土，应及时平整夯实，使沟两侧形成平顺的斜面。 路基上方有弃土堆时，截水沟应离开弃土堆坡脚15m，弃土堆坡脚离开路基挖方坡顶不应小于10m，弃土堆顶部应设2%倾向截水沟的横坡。 (2)山坡上路堤的截水沟离开路堤坡脚至少2m，并用挖截水沟的土填在路堤与截水沟之间，修筑向沟倾斜坡度为2的护坡道或土台，使路堤内侧地面水流入截水沟排出。,第五节 路基排水施工,截水沟施工要求： (3)截水沟长度超过250m时，应选择适当地点设出水口，将水引至山坡侧的自然沟中或桥涵进水口；截水沟必须有牢靠的出水口，必要时需设置排水沟、跌水或急流槽；截水沟的出水口必须与其他排水设施平顺衔接。 (4)为防止水流下渗和冲刷，截水沟应进行严密的防渗和加固处理。地质不良地段和土质松软、透水性较大或裂隙较多的岩石路段以及沟底纵坡较大的土质截水沟和截水沟的出水口等，均应采取加固措施防止渗漏和冲刷沟底及沟壁。,第五节 路基排水施工,排水沟施工要求： (1)排水沟的线形要求平顺，尽可能采用直线形，转弯处宜做成弧形，其半径不宜小于10m。排水沟长度根据实际需要而定，通常不宜超过500m。 (2)排水沟沿路线布设时，应离路基尽可能远一些，距路基坡脚不宜小于34m。 (3)当排水沟、截水沟、边沟因纵坡过大导致水流速度大于沟底、沟壁土的容许冲刷流速时，应采用边沟表面加固措施。,第五节 路基排水施工,跌水与急流槽施工要求 (1)跌水与急流槽必须采用浆砌圬工结构。跌水的台阶高度可根据地形、地质等条件决定，多级台阶的各级高度可以不同，其高度和长度之比应与原地面坡度相适应。 (2)急流槽的纵坡应按图纸所示进行施工，一般不宜超过1:1.5，同时应与天然地面坡度相配合。较长的急流槽，槽底可设几个纵坡，一般是上段较陡向下逐渐放缓。 (3)当急流槽较长时，应分段砌筑，每段不宜超过10m，接头用防水材料填塞，密实无空隙。,第五节 路基排水施工,跌水与急流槽施工要求： (4)急流槽的砌筑应使自然水流与涵洞进、出口之间形成一个过渡段，基础应嵌入地面以下，其底部应按图纸要求砌筑抗滑平台并设置端护墙。 路堤边坡急流槽的修筑，应能为水流入排水沟提供一个顺畅通道，路缘石开口及流水进入路堤边坡急流槽的过渡段应连接圆顺，如采用喇叭口接入。 (5)边沟、急流槽接入涵洞进口处，应加设消力池，当急流槽水流大且流速较大时，为防止溅水上路基，宜在急流槽下部槽口上加设盖板。,第五节 路基排水施工,拦水缘石施工要求： (1)为避免高路堤边坡被路面水冲毁，可在路肩上设拦水缘石，将路面水流拦截至挖方边沟或在适当地点设急流槽引离路基。栏水缘石与高路堤急流槽连接处应设喇叭口。 (2)拦水缘石必须按设计安置就位。 (3)设拦水缘石路段的路肩宜适当加固。,三、地下排水设施施工,1. 暗沟（盲沟）,构造原理：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。,盲沟设置及作用：,一侧边沟下设盲沟，用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。,三、地下排水设施施工,两侧边沟下设盲沟，用以降低地下水位，防止毛细水上升至路基工作区，造成冻胀或翻浆。,设在路基挖方与填方交界处的横向盲沟，用于拦截和排除路堑下面层间水或小股泉水，保持路堤填土不受水害。,三、地下排水设施施工,基本构造：,横断面成矩形，亦可做成上宽下窄的梯形。,盲沟底部中间填以粒径较大的碎石，空隙较大；粗里碎石两侧和上部，按一定比例分层填以较细粒径的粒料；底部和顶部一般设有30cm以上的不透水层。,沟底具有12的纵坡，出水口底面标高应高出沟外最高水位20cm。,三、地下排水设施施工,2. 渗沟,作用特点：采用渗透方式将地下水汇集沟内，并通过沟底通道将水排至指定地点。其作用是降低地下水位或拦截地下水。,结构形式：,盲沟式：似盲沟,盲沟式,渗洞式,渗水隧洞式,三、地下排水设施施工,洞式渗沟：,洞宽b约20cm，高约2030cm；,盖板用条石或混凝土预制板，板长约2b，板厚不小于15cm，并预留渗水孔；,洞身要求埋入不透水层，不然应在底部和两侧加设隔水层；,洞底设置不小于0.5的纵坡。,当排水量大，埋置深时（23m或达6m），采用洞式或管式,三、地下排水设施施工,管式渗沟：适水流量更大，排水距离长,管道一般为陶土或混凝土预制管，管壁上部留有渗水孔，渗水孔交错排列。,管内径由水力计算而定，一般约为0.40.6m，管底设基座。埋于冰冻线以下，必要时采取保温措施。,三、地下排水设施施工,3. 渗井,设置条件：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时，采用渗井。,作用特点：渗井穿越不透水层，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。,三、地下排水设施施工,基本构造：,渗井的平面布置，孔径及渗水量，按水力计算而定，一般为直径1.01.5m的圆柱形；,井内由中心向四周按层次，分别填入由粗而细的砂石材料，粗粒渗水，细料反滤。 施工难度大，慎用,三、地下排水设施施工,路基盲沟 (1)盲沟通常为矩形或梯形。在盲沟的底部和中部用较大的碎石或卵石(粒径3050mm)填筑，在碎石或卵石的两则和上部，按一定比例分层(层厚约150mm)填较细颗粒的粒料(中砂、粗砂、砾石)作成反滤层，逐层的粒径比例，大致按4:1递减。砂石料颗粒粒径小于0.15mm的含量不应大于5。或用土工合成材料包裹有孔的硬塑管，管四周填以大于硬塑管孔径的等粒径碎、砾石，组成盲沟。在盲沟顶部作封闭层，用双层反铺草皮或其他材料(如土工合成的防渗材料)铺成，并在其上夯填厚度不小于0.5m的粘土防水层。,三、地下排水设施施工,路基盲沟 (2)盲沟的埋置深度应满足渗水材料的顶部(封闭层以下)不得低于原有地下水位的要求。当排除层间水时，盲沟底部应埋于最下面的不透水层上。在冰冻地区，盲沟埋深不得小于当地最小冻结深度。 (3)当采用土工织物作反滤层时，应先在底部及两侧沟壁铺好就位，并预留顶部覆盖所需的土工织物，拉直平顺紧贴下垫层；所有纵向或横向的搭接缝应交替错开，搭接长度均不得小于300mm。 (4)盲沟只宜用于渗流不长的地段，且纵坡不应小于1。盲沟出水口底面标高，应高出沟外最高水位0.2m。,三. 路面表面排水,1. 设计原则,降落在路面的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排走；,路线纵坡平缓、汇水量不大，路堤较低且边坡坡面不会受冲刷时，应采用横向漫坡的方式排水；,不符合以上情况时，应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；,设置拦水带时，拦水带过水断面内的水，在高速公路和一级公路上不得漫过右侧车道外边缘，其他公路上不得漫过右侧车道中心线。,三. 路面表面排水,2. 拦水带的设置,拦水带可由沥青混凝土现场浇筑，或由水泥混凝土预制块铺砌；,横断面尺寸可参考右图；,拦水带的顶面应略高于过水断面的设计水位高，设计流量按下式确定：,三. 路面表面排水,拦水带泄水口设置：,1、水流方向；2、硬路肩边缘；3、低凹区；4、拦水带顶； 5、路基边坡顶；6、急流槽,三. 中央分隔带排水,三种类型：,1. 宽度小于3m且表面采用铺面封闭的中央分隔带排水：降落在分隔带表面的水向排向两侧行车道；超高路段上，可在分隔带边缘设置缘石或泄水口，或在分隔带内设置缝隙式圆形集水管或碟形混凝土浅沟或泄水口。,1、中央分隔带；2、护栏；3、铺面； 4、缝隙式集水管；5、浅碟混凝土浅沟,三. 中央分隔带排水,三种类型：,2. 宽度大于3m且表面未采用铺面封闭的中央分隔带排水：降落在分隔带表面的水汇集在分隔带中央的低洼处，并通过纵坡排流到泄水口或横穿路界的桥涵水道中。分隔带的横向坡度不得陡于1：6；纵向排水坡度，在过水断面无铺面时不得缓于0.25，有铺面时，不得缓于0.12。当水流速度超过地面土的最大允许流速时，应在过水断面宽度范围内对地面进行防冲刷处理。在中央分隔带低洼区的流水汇集处，应设置隔栅或泄水口。,三. 中央分隔带排水,3. 表面无铺面且未采用表面排水措施的中央分隔带：降落在分隔带表面的水下渗，由分隔带内的地下排水设施排除。,1、水流方向；2、路面；3、路床顶面；4、隔渗层； 5、反滤织物；6、渗沟；7横向排水管,三. 路面内部排水,1. 路面结构内水分的有害影响：,造成无粘结粒状材料和地基土强度降低；,混凝土路面产生唧泥，出现错台、开裂和路肩破坏；,形成高压空隙水压力和高流速水流，引起基层细颗粒产生唧泥，失去支承；,冰冻深度大于路面厚度时，高水位下造成冻胀；,沥青混合料剥落，影响沥青混凝土耐久性并产生龟裂。,四. 路面内部排水,2. 应设路面内部排水系统的情况：,年降水量为600mm以上的湿润和多雨地区，路基由透水性差的细粒土组成的高速公路、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，路基为粉性土组成的潮湿、过湿路段；,现有路面改建或改善工程，需排除路面结构内水分。,四. 路面内部排水,3. 路面内部排水系统设计要求：,各项排水设施的泄水能力应大于渗入路面结构内的水流；下游排水设施的泄水能力应超过上游泄水能力；,渗入水在路结构内的最大渗流时间，冰冻地区不超过1h，其他地区不超过2h4h；渗流长度不超过4560m；,各项排水设施不应被渗流从路面、路肩或路基带来的细料堵塞。,五. 边缘排水系统,1. 组成：,由沿路面边缘设置的透水性材料集水沟、纵向排水沟、横向出水管和过渡织物组成。,2. 作用：,将渗入路面结构的自由水，先沿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，再由横向出水管引出路基。,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. 边缘排水系统,3. 适用性：,常用于基层透水性小的混凝土路面。,4. 各部分组成要求：,纵向排水管：,常选用PVC或PE塑料管，排水管设三排槽口或孔口，开口总面积不小于42cm2/延米，管径由水力计算确定，通常在70mm150mm范围。,排水管埋置深度，应保证不被车辆或施工机械压裂，并应超过冰冻深度。,排水管纵坡宜与路线纵坡相同，但不得小于0.25。,五. 边缘排水系统,横向出水管：,常选用不带槽的PVC塑料管，管径与排水管相同；,间距和安全位置由水力计算并考虑邻近地面高程和公路横断面情况而定，一般在50100m范围。,出水管横向坡度不宜小于5。,埋设出水管所开挖的沟，须用低透水材料回填；出水口下方应注意防冲刷防护；出水水流尽可能排引至排水沟或涵洞。,五. 边缘排水系统,集水沟