道路路基排水设计

摘 要：路基路面的病害多种,水是形成病害的主要因素之一,因此在路基路面的设计、施工和养护中,必须十分重视路基路面的排水.只有做好路基路面的排水设计,才能延长道路的使用寿命,保证路基路面的结构性能和使用性能.

关键字：路基；排水设计

路基的强度与稳定性同水的关系十分密切,水对路基的危害可以表现为使路基变软,降低路基强度,引起冻胀、翻浆或边坡滑坍,甚至整个路基沿倾斜基底滑动.因此路基排水的任务,就是将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内,保持路基常年处于干燥状态,确保路基具有足够的强度和稳定性.在路基设计时,必须考虑将影响路基稳定性的地面水和地下水,排除和拦截于路基用地范围以外,并予以隔断、疏干和降低.

1路基排水设计的一般原则

（1）排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、讲究实效、注意经济,不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,必要时可适当地增设涵管或加大涵管孔径,以防农业用水影响路基稳定.

（3）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.

（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.

（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.

2路基地面排水设备的构造与布置

常用的路基地面排水设备,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.

2.1边沟

设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤坡脚外侧,走向与路中线平行,用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水.边沟不宜过长,边沟的纵坡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；边沟的横断面形式有：梯形、矩形、三角形及流线形.

2.2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水流冲刷.截水沟的横断面形式一般为梯形,沟深不小于0.5米,截水沟的位置,尽量与绝大多数地面水流方向垂直,沟底应具有不小于0.3%以上的纵坡,截水沟长度一般以200～500米为宜.

2.3排水沟

主要用途在于引水,将路基范围内各种水源的水流引至桥涵或路基范围以外的指定地点.排水沟的横断面形式一般为梯形,尺寸经水力水文计算确定,排水沟的位置可根据需要并结合当地地形条件而定,离路基尽可能远些,距离路基坡脚不宜小于2米,连续长度宜短,一般不超过500米.排水沟应具有合适的纵坡,以保证水流畅通.

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,用于陡坡地段排水,沟底纵坡可达45度.由于流速快,一般宜采用浆砌块石或混凝土预制块砌筑,并且有相应的防护与加固措施.跌水的构造有单级和多级之分,沟底亦有等宽和变宽两种.跌水由进水口、跌水槽和出水口三部分组成；跌水槽部分由跌水墙、平台和消能设备组成.跌水两端的土质沟渠应注意加固,保持水流畅通,不致产生水流冲刷和淤积,以充分发挥跌水的排水效能.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.急流槽的构造由进水口、急流槽和出水口三部分组成.急流槽多用浆砌片石、块石或混凝土砌筑.

2.5倒虹吸与渡水槽

当水流需要横跨路基,同时受到设计标高限制的情况下,可以采用管道或沟槽,从路基底部或上部架空跨越,前者称倒虹吸,后者称为渡水槽.倒虹吸埋置不宜过深,以填土高度不超过3米为宜.渡水槽相当于渡水桥,其作用是在路基上空将两侧沟渠连接起来,以保证水流畅通.其设计与受力与桥梁相似.

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.

3路基地下排水设备的构造与布置

常用的路基地下排水设备有：暗沟（盲沟）、渗沟、渗水隧洞和渗井等,其特点是排水量不大,主要是以渗流方式汇集水流,并就近排出路基范围以外.

3.1暗沟

相对于地面排水的明沟而言,暗沟又称盲沟.根据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,此种构造相对于管道流水而言,称之为盲沟.简易盲沟的设置不易过长,沟底有1%～2%的纵坡.

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,这种地下排水设施称为渗沟.渗沟有三种结构形式.盲沟式渗沟与简易盲沟相似,但构造更完善,当地下水流量较大,要求埋置更深,可在沟底设洞或管,前者称为洞式渗沟,后者称为管式渗沟.

3.3渗井

其作用是汇集离地面不深处含水层中的地下水,使其渗入更深的含水层中,以降低上层的地下水位或全部予以排除,疏干路基.渗井一般直径为1.0～1.5米圆柱形或1～1.5米的方形.井深视地层构造情况而定,井内由中心向四周按层次分别填入由粗至细的砂石材料.由于渗井施工难度较大,单位渗水面积的造价高于渗沟,一般尽量少用.

4路基路面排水设计依据及计算方法

路基排水设计流量计算按1/15洪水频率进行考虑,排水沟设计采用适应于小面积流域及明渠流计算公式,其中小面积流域计算公式如下：

Q等于16.16qψF

式中：

Q――设计流量（m3/s）

q――设计暴雨强度（mm/min）

ψ――迳流系数

F――流域汇水面积（Km2）

排水沟的一般断面尺寸设计与验算,依据《道路排水设计规范》（JTJ018-97）中提出的明渠流计算公式,汇水段长度按500m,路基高度按平均4m,护坡道按1.0m考虑.

5路基排水工程的注意事项

在路基施工中,首先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.在路基的日常养护中,必须充分重视路基的排水工作.特别是砂性土路基,如果水分渗入路基土体使路堤过湿,过大的含水量将严重降低其内摩擦力,降低路基强度,一旦遭遇雨水冲刷或渗透,极易形成水毁.对于粘性土来说也是如此,过大的含水量也会大大降低其粘聚力和内摩擦力,形成边坡病害.因此,应定期对排水设施进行检查与维修,以保证排水设施正常使用.

6结束语

一个衡量公路质量的重要的指标就是公路路基路面的排水的设计情况,不管是地下水还是地表水,它们都会在不同的程度上对路基和路面造成不利的影响,严重的影响公路的正常的使用时间.在实际的施工的过程中,我们必须合理科学的设计路基、路面的排水系统,结合当地的路况、地形以及水文特征,综合的考虑各种因素,争取把地表水、地下水对地表和地基的不利影响降低到最低的限度.