路基路面工程课程设计-路基路面防排水设计.docx

交通运输学院

路基路面工程 课程设计

学 院 交通运输学院 班 级 交工1401班
姓 名 学 号 成 绩 指导老师

2016年 12 月 20 日

兰州交通大学交通运输学院课程设计任务书
所在系： 交通工程 课程名称： 路基路面工程 指导教师（签名）：
专业班级：交通工程1401班 学生姓名： 学号： 201400318
一、课程设计题目
路基路面防排水设计
二、课程设计的目的
通过路基路面防排水设计，使学生了解水对路基路面工程的影响以及路基路面工程防排水设施的类型、构造及其布置等。
三、课程设计的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、工作量要求等）
1、主要内容：（1）、水的来源；（2）、水对路基路面工程的影响；（3）、路基路面工程防排水设施的类型、构造及其布置。
2、要求：（1）、图表规范。防排水设施构造图均需用AutoCAD绘制；涉及的表格均需用Word进行绘制；图片清晰；（2）、参考文献引用及标注规范；（3）、排版格式严格按照兰州交通大学交通运输学院课程设计要求进行。
3、工作量要求：该课程设计字数要求8千字以上。
四、工作进度安排
1、12.19-12.26：撰写课程设计；
2、12.27：集中检查课程设计并提出修改意见；
3、12.28-12.29：修改、完善课程设计；
4、12.30：完成课程设计并提交最终打印文件及电子文件。
五、主要参考文献
[1]陈忠达.路基路面工程. 北京:人民交通出版社,2009.
[2]陆鼎中.路基路面工程.上海:同济大学出版社,1999.
[3]邓学钧.路基路面工程. 北京:人民交通出版社,2005.

审核批准意见

系主任（签字） 　　　年　　月　　日

指导教师评语及成绩
指
导
教
师
评
语

成
绩

导师签字：
年 月 日

目录
引言 1
第一章．水对道路的破坏及防排水的作业 2
1.1水对道路的破坏种类 2
1.2水对道路的破坏原理 2
1.3路基路面防排水的作用及重要性 3
第二章．路基排水设计 5
2.1路基路面排水设计的原则 5
2.2地表排水设施 5
2.2.1边沟 5
2.2.2截水沟 7
2.2.3排水沟 7
2.2.4跌水与急流槽 9
2.2.5倒虹吸与渡水槽 10
2.3地下排水设施 11
2.3.1明沟 11
2.3.2暗沟（管） 11
2.3.3渗沟 12
第三章．路面排水设计 13
3.1路面（路肩）表面排水 13
3.2中央分隔带排水 14
3.3路面内部排水 14
3.4边缘排水系统 15
结语 17
参考文献 18

引言
公路工程实践证明，路基路面的强度与稳定性与水的关系十分密切。路基路面的病害有很多种，导致病害的因素也很多，但水的作用是主要因素之一，水直接影响道路的使用寿命。因此，在路基路面设计、施工和养护中，必须重视路基路面排水工程。
近年来，伴随我国国民经济建设的不断发展与深入，交通流量不断增加，对公路的路基、路面质量提出了更高的要求。高速公路路基路面的承载力、平整度及稳定性都在很大程度上受到水的影响。作为公路路面病害的重要原因，地表水和地下水通过沥青混凝土路面的缝隙进入其内部以后，使其中各种材料由于水的浸泡发生形变而强度降低，在行车荷载及温度变化的反复作用下，便可能出现裂缝、剥落、松散、坑槽、错台甚至断裂等一系列问题。我国的道路交通建设在近些年取得了飞速的发展，这在一定程度上极大的推进了我国各地域间的经济文化交流与发展，为我国的经济现代化建设出了重要的贡献。本文从高速公路排水系统的设计内容和设计原则出发，通过对公路路基路面排水设计的分析与阐述，分别对路基、路面排水系统的布置方法进行了说明，并通过运用AutoCAD绘图工具绘制图例加以注解，以力求详细、完整、直观地将路基路面防排水设计方法和要点展现出来。以期更好的推进我国公路路面施工的顺利有序发展，为我国公路建设做出更加重要的努力。
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第一章．水对道路的破坏及防排水的作业
1.1水对道路的破坏种类
在诸多影响公路使用寿命的因素中，水是最为重要的自然因素。各种地面水和地下水除对路基有严重的危害外，对路面也有非常不利的影响。降落在路面表面的水，会通过路面裂缝、接缝或面层空隙下渗到路面结构内部。地下水位高时，地下水会通过毛细管上升进入路面结构下部。此外，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，路面结构中截留的水产生的有害影响可归纳如下：使路面结构层强度降低而导致路面的整体破坏，路表面出现剥落、松散、坑槽等影响路面的使用质量；如进入路面中的水分引起唧泥、冻胀等，均会对路面造成不利的影响。
正因为路基路面的强度与稳定性同水的关系如此密切，因此，合理的排水设施是预防路基病害的重要手段，也是保证路面质量和使用寿命的重要因素。Muir在1942年首次对美国48个州的路面排水状况进行了调查。结果表明，几乎所有严重破坏的路面都与自由水的进入有直接和间接的关系[1]。所以水是道路产生各种病害和变形的主要外因之一，水的冲刷可能导致路基的整体稳定性受到损害，形成水毁现象。渗入路基土体的水分，使土体过湿而降低路基强度。地下水对路基强度的的危害程度，因条件不同而异，轻者能使路基湿软，降低路基强度；重者会引起冻胀、翻浆或边坡滑坍，甚至整个路基沿倾斜基底滑动。水还能造成掺有膨胀土的路基工程毁灭性的破坏。水降低了路面材料的强度，在水泥混凝土路面的接缝和露肩处造成唧泥；移动荷载作用下引起的唧泥和高压水冲刷，造成了路面基层承载能力下降；在冻胀地区，融冻季节水会引起路面承载能力普遍下降。
因此许多学者开始致力于路面结构排水系统的研究与实验工作。为了保持路基的稳定,使路基能经常处于干燥和坚固状态,在工程实践中降低工程造价，减少或防止道路病害，保持生态环境的相对平衡，确保道路的安全与稳定，应将可能停滞在路基范围内的地面水和地下水及时排除,并防止路基范围以外的水流入或渗入路基范围内。因此,急需对高等级公路的边坡综合防护加固技术进行全面系统的研究，并且建立良好、完善的排水系统。
1.2水对道路的破坏原理
一般来说，造成路基路面水损害的主要水源可分为两类，一类是地面水，如河流，自然降雨等，地面水对路基产生的冲刷和渗透，水渗入路基会是路基强度降低，地面水对边坡冲刷，会是路基整体稳定性受到威胁，严重的话，如果处理不当，会造成很严重的工程损失；第二类是地下水，地下水通过毛细现象和渗透作用，浸入路基，轻则使路基湿度增大，强度降低，重则引起边坡滑塌，甚至整个路基沿倾斜的基底滑动[2]。
进入路面结构里面的自由水，一般通过路基下部和两侧路肩铺面结构的渗流而逐渐排走。然而，当基层下部是由渗透系数很低的材料组成时，一般排除一定量的水所需的时间需要数日之久。这样，由于路面结构的自由水无法向下或向两侧渗漏，而被长时间积滞在路面结构的内部。积滞在路面结构内的自由水，将会浸湿各结构层材料及路基土方，从而造成路基路面水损坏问题。而在季节性冰冻区，还可能会产生冻胀及翻浆等病害。
地基和碎石基础层的湿气会使材料的孔隙压力增加，并使抗剪强度降低。此外，一些土壤受潮膨胀会造成轻微托举作用。HMA层的湿气会造成沥青剥落因为它会代替沥青粘结料粘在集料颗粒上。
沥青混凝土面层结构存在4～8%左右的孔隙率，上下基层和底基层均属散粒体，颗粒之间皆有孔隙，是透水的多孔介质。地面水对路基的冲刷和渗透作用，将造成道路损害，冲刷将导致路基整体稳定性受损，造成水毁现象；水渗入路基土体后，因土体含水量提高，将降低路基强度和承载力，造成路面破损、塌陷等。要建设一条高质量的精品工程，必须考虑和研究地面水、层间水的排出原理和在沥青混凝土面层、水泥稳定碎石上基层及下基层、路基土层中的渗流问题。同时还需讨论在车辆荷载的耦合作用下，沥青混凝土面层孔隙中的交变超孔隙水压对道路强度的影响，分析因超孔隙水压的存在，对沥青混凝土面层疲劳裂纹的形成原因和对寿命可能造成的影响。
1.3路基路面防排水的作用及重要性
路基地表排水的作用是将降落在路基范围内的表面水有效地汇集并迅速排除出路界，同时把路界外可能流入的地表水拦截在路基范围外，以减少地表水对路基和路面的危害以及对行车安全的不利。通常路界地表排水可分为路面表面排水、中央分隔带排水和坡面排水三部分。中央分隔带排水，视其宽度和表面横向坡度倾向，可以包括中央分隔带和左侧边缘带，或者仅为中央分隔带，而在设超高路段，它还包括上侧半幅路面的表面水。坡面排水包括路堤坡面、路堑坡面和倾向路界的自然坡面的排水。良好的排水系统可防止高速公路路面积水,减轻积水对路面的的侵蚀,从而延长公路的使用寿命。路面内部排水同样尤为重要。新建的刚性路面需设置各种接缝，而路面在使用期间又会出现各种裂缝、松散及坑槽等病害。降低在路面表面的水，会通过路面接缝或裂缝及松散等病害处或者沥青路面面层孔隙渗入路面结构内部。此外，道路两侧有滞水时，水分也可能侧向渗入路面结构内部。
据大量的调查表明：路基路面的损坏又近乎一半是来自于水毁，水是路基路面产生各种病害的主要根源，而路基路面的破坏会直接影响到行车的安全和舒适，对国民经济影响非常大，由此说明了地面水对路基路面产生的严重危害以及进行路基路面防排水设计的重要性。因此做好路基路面排水设计和施工十分必要[3]。

第二章．路基排水设计
2.1路基路面排水设计的原则
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,并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，短不宜长，使水流不过于集中，到及时疏散，近分流。
各种路基排水沟渠的设置,应注意与农田水利相配合,必要时可适当地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。
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，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,做到路基路面综合设计和分期修建。对于排水困难和地质不良的路段,还应与路基防护加固相配合,并进行特殊设计。
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。对于重点路段的主要排水设施,以及土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠,应注意必要的防护与加固。
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。
为了减少水对路面的破坏作用,应提高路面结构的抗水害能力,尽量阻止水进入路面结构,提供良好的排水措施,迅速排除路面结构内的积水[4]。
2.2地表排水设施
2.2.1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。边沟断面一般为梯形，边沟内测坡度按土质类型取1:1.0～1:1.5。挖方路段边沟的外侧沟壁坡度与路堑下部边坡坡度相同。边沟的纵坡与路线纵坡保持一致，纵坡为最小值时应缩短边沟出水口间距。一般地区边沟长度不超过500m，多雨地区不超过300m，三角形边沟不超过200m。边沟的纵坡应结合路线纵坡、地形、土质、出水口位置等情况选定，一般与路线纵坡保持一致，平坡地段，边沟宜保持不小于0.3％的纵坡。
边沟可采用砌浆片石，栽砌卵石，水泥混凝土预制块防护。边沟的水流流向桥涵进水口时，为避免冲刷，应做适当处置。例如，在涵洞进口设置窨井。此外还应根据地形条件，在桥涵进口钱或在其他水流落差较大处，设置急流槽与跌水沟，将水流引入桥涵或其他指定地点[5]。
边沟的横断面形式，有梯形、矩形、三角形、流线形等，如图1所示。

（a）梯形边沟

（b）流线型边沟

（c）三角型边沟

（d）矩型边沟
图1 边沟的横断面形式示意图（单位：m）
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，图2是涵洞进口设置窨井的实例。此外，还应根据地形等条件，在桥涵进口前或其他水流落差较大处，设置急流槽与跌水等结构物，将水流引入桥涵或其他指定地点。
2.2.2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，或为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。降雨量少或边坡较低以至冲刷影响不大路段，可以不设置截水沟；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地段，必要时可设置两道或多道截水沟。

图2边沟泄水流入涵前窨井剖面图
地质不良地段可取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。
山坡填方路段可能遭到上方水流的破坏作用，此时必须设置截水沟，以拦截山坡水流保护路堤。如图3所示，截水沟与坡脚之间要有不小于0.2m的间距，并做成2%的向沟倾斜横坡，确保路堤不受水害。截水沟的横断面形式，一般为梯形，沟的边坡坡度，因岩土条件而定，一般采用1:1.5～1:1.0，如图6所示。沟底宽度b≥0.5m，沟深h≥0.5m。沟底宽度b不小于0.5m，沟深h按设计流量而定，不应小于0.5m。
位置应尽量与绝大多数地面水流方向垂直，以提高截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，必要时给予加固和铺砌。截水沟的长度以200～500米为宜。当截水沟或急流槽对行车产生视觉冲突或影响路域环境景观时，可利用地势或采用灌木遮蔽。
2.2.3排水沟
排水沟的主要用途是引水，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。当感受到多段沟渠或水道影响时，为保护路基不受水害，以调节水流，整治水道。

图3填方路段的截水沟示意图
排水沟的横断面，一般采用梯形，尺寸大小应景观水利水文计算选定。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，土沟的边坡坡度约为1:1.5～1:1。
排水沟的位置，可根据需要并结合当地地形条件确定，离路基尽可能远些，距离坡脚不小于2m，平面上应顺直，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成锐角相交，交角不大于45°，有条件按可用半径R=10b（b为沟顶宽）的圆曲线朝下游与其他水道相接，如图4所示。

1-排水沟；2-其他渠道；3-路基中心；4-桥涵
图4排水沟与水道衔接示意图
排水沟应具有合适的纵坡，以保证水流通畅，不致因流速太大而产生冲刷，也不可流速太小而形成淤积，为此宜通过水文水力计算而择优选定。一般情况下，可取0.5%～1.0%，不小于0.3%，也不宜大于3%。
路基排水沟渠的加固类型有多种，表1为土质沟渠各种加固类型，图8为沟渠加固横断面图，设计时可结合当地条件，根据沟渠土质、水流速度、沟底纵坡和使用要求等而定[6]。
类型
名称
铺砌厚度/CM
简易式
平铺草皮
单层
竖铺草皮
叠铺
水泥砂浆抹平层
2~3
石灰三合土抹平层
3~5
黏土碎（砾）石加固层
10~15
石灰三合土碎（砾）石加固层
10~15
干砌式
干砌片石
15~25
干砌片石砂浆均缝
15~25
干砌片石砂浆抹平
20~25
浆砌式
浆砌片石
20~25
混凝土预制块
6~10
砖砌水槽
——
表1沟渠加固类型
2.2.4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，并具有相应的防护与加固措施。
跌水的构造有单级和多级之分，沟底有等宽和变宽之分，单级跌水适用于排水沟渠连接处，由于水位落差较大，需要消能或改变水流方向，图5所示路基边沟水流通过涵洞排泄时，采用单级跌水的示例之一。较长陡坡地段的沟渠，为减缓水流速度，并能予以消能，可采用多级跌水。多级跌水底宽和每级长度，可采用各自相等的对称形，亦可根据实地需要，做成变宽或不等长度与宽度。

1-边沟；2-路基；3-跌水井；4-涵洞 1-护墙；2-消力池
图5边沟与涵洞单级跌水连接图 图6跌水构造示意图
跌水的基本构造可分为进水口、消力池、和出水口三个组成部分，如图6所示。各个组成部分的尺寸由水力计算而定。跌水两端的土质沟渠，应注意加固，保持水流畅通，不至于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，是山区公路回头展线，沟通上下线路及排水沟渠出水口的一种常见设施。
急流槽主体部分的纵坡，依地形而定，一般可达67%（1:1.5），如果地质条件良好，需要时还可更陡，但结构要求更严，造价也相应提高[7]。
2.2.5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，可采用管道或沟渠，从路基地步或上部架空跨越，前者称为倒吸虹，后者称为渡水槽，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。
倒吸虹的设置往往是因路基跨越原有沟渠，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方案之一。
倒吸虹是借助于上下游沟渠水位差，利用势能迫使水流降落，经过路基下部管道流向路基另一侧，再复升流入下游水渠。倒吸虹管道由箱形和圆形两种，以水泥混凝土和钢筋混凝土结构为主。管道的孔径为0.5～1.5m，管道附近的路基填土厚度，一般不小于1.0m，以免行车荷载压力过于集中，严寒地区亦可防冻。
倒吸虹两端设有竖井，井底标高低于管道，砌沉淀泥沙与杂物作用。亦可改用斜管式或缓坡式，以代替竖井式升降管，此时水流条件有所改善，但路基用地宽度增大，管道长度增加。为减少堵塞现象，设计时要求管内水流不小于1.5m/s，并在进口处设置沉沙池和拦泥栅
渡水槽相当于渡水桥，如图7所示。原水道与路基设计标高相差较大，如果路基两侧地形有利，或当却有必要，可设简易桥梁，架设水槽或管道，从路基上部跨越，以沟通路基两侧的水流。

图7渡水槽结构图
渡水槽的架设应满足道路对净空与美化的要求，渡水槽由进出水口、槽身和下部支承三部分组成其构造与桥梁相似，但主要作用是沟通两侧的水流，故应在结构上具有足够的强度外，在效能上应满足排水的要求，其中包括出口的衔接，以及防止冲刷和渗漏等。
2.3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。地下水增加了路基土体中的含水量，降低了其抗剪强度，在行车荷载的及其他外力作用下，产生严重变形；地下水浸湿基床土，引起翻浆冒泥、冻胀、路肩隆起等病害；地下水在边坡中的活动可引起表土滑动、溜坍等边坡变形；地下水经常浸湿路堤下部及基床，引起路堤沿基底滑动。因此，应设置暗沟、渗沟和检查井等地下排水设施排除路基范围内的地下水。
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。
2.3.1明沟
在地面开挖沟道以排除地表积水、土壤中多余水分和过高的地下水的排水技术措施。
末级固定排水明沟的走向与地形坡度要有较大的交角，以利汇集地表水和地下水。骨干泄水沟宜布设在排水区低洼地带，并具有一定的纵坡，以保证正常输送退泄水。其尾端与容泄区联接处，需修建控制闸，尽量做到自流排泄，以节省抽水设备和能源。在不能自流的情况下，建立控制闸和机电排水站，集中或分级提水、抽排。面积较小的排水区，一般只须布设2级或3级排水沟；面积较大的排水区，则须布设4级至5级排水沟，或将整个排水区划分若干个单元，进行分区控制排水。
2.3.2暗沟（管）
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。
一侧边沟下面所设的暗沟，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的强度和稳定性。
路基两侧边沟下面均设暗沟，用以降低地下水位，防止毛细水上升至路基工作区范围内，形成水分聚集而造成冻胀与翻浆，或土基过湿而降低强度等。
路基挖方与填方交界处的横向盲沟，用以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。
以上所述的盲沟，沟槽内全部填满颗粒材料，可以理解为简易盲沟，其构造比较简单，横断面呈矩形，也可做成上宽下窄的梯形，沟壁倾斜度约为1:0.2，底宽b与深度h大致为1:3，深为1.0～1.5m，则底宽为0.2～0.5m，盲沟的底部中间填以粒径较大（3～5cm）的碎石，其空隙较大，水可在空隙中流动。粗粒碎石两侧和上部，按一定比例分层（层厚约10cm）填以较细粒径的粒料，逐层粒径比例大致按6倍递减。盲沟底部和地面，一般设有厚30cm的不透水层。或顶部设有双层反铺草皮。
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，应做成防冻保温处理或将暗沟设在冻结深度一下。
2.3.3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，它的作用是用降低地下水或拦截地下水，但构造与上述简易盲沟不同。
渗沟的位置与作用，视地下排水的需要而定，盲沟式渗沟大致与简易盲沟相似，但沟的尺寸更大，埋置更深，构造更为完善。而且要进行水力计算来确定尺寸。公路路基中浅埋的渗沟在2～3m，深埋时可达6m以上。与上述简易盲沟相似，但当地下水流较大，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。洞身要求埋入不透水层内，如果地基软弱还应铺设砂石基础；洞身埋在透水层中时，必要时在两侧和底部加设隔水层，已达到排水的目的。洞底设置不小于0.5%的纵坡，使集水通畅排出。 
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。管的内径有水力计算而定，一般为0.4~0.6m，管底设基座。对于冰冻地区，为防止冻结阻塞，除管道埋设在冰冻线以下外，必要时采取保温措施，管径也宜较大一些。

第三章．路面排水设计
路面排水设计主要包括路面表面排水、中央分隔带排水和路面边缘排水，其作用是把降落在路界范围内的地表水汇集并迅速排出。
3.1路面（路肩）表面排水
路面表面排水的主要任务是迅速把降落在路面和和路肩表面的降水排走，以免造成路面积水而影响行车安全，路面表面排水设计应遵循下列原则[8]。
（1）降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排走，避免行车道路路面范围内出现积水。 
（2）路堑地段路表水应通过横向排流的方式汇集于边沟内。 
（3）在路堤较高，边坡坡面未做防护而易遭受路面表面水流冲刷，或者坡面虽已采取防护措施但仍有可能受到冲刷时，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路堤。 
（4）设置拦水带汇集路面表面水时，拦水带过断水面内的水面，在高速公路及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘，在二级及二级以下公路上不得漫过右侧中心线。
当路基横断面为路堑时，横向排流的表面水汇集于边沟内。当路基横断面为路堤时，可采用两种方式排除路面表面水：一种是让路面表面水以横向漫流形式向堤坡面分散排放；另一种方式是在路肩外侧边缘放置拦水带，将路面表面水汇集在拦水带与路肩铺面组成的浅三角形过水断面内，然后通过相隔一定间距设置的泄水口和急流槽集中排放在路堤坡脚外。两种排水方式的选择，主要依据表面水是否对路堤坡面造成冲刷危害。在汇水量不大、路堤不高、路线纵坡不同、坡面耐冲刷能力强的情况下，应优先采用横向漫流分散排放的方式。而在表面水有可能冲刷路堤坡面的情况下，则采用将路面表面水汇集在拦水带内，通过泄水口和急流槽集中排放的方式。由于修筑拦水带和急流槽需增加工程投资，因此，需对投资的经济性进行分析和比较[9]。
拦水带可由沥青混凝土现场浇筑，或者由水泥混凝土预制块铺砌而成。采用水泥混凝土预制块拦水带时，应避免预制块影响路面内部水的排泄。拦水带的顶面应略高于过水断面的设计水面高，按式（1）确定。
Qc=0.377(1/ihn)h8/3I1/3 (1)
式中 Qc——沟或过水断面的泄水能力，m3/s；      
Ih——沟或过水断面的横向坡度；      
n——沟壁或管壁的粗糙系数；
I—水力坡度，要取用沟或管的坡度。
3.2中央分隔带排水
中央分隔带排水是高速公路及一级公路地表排水的重要内容，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因素选择不同的排水方式。《公路排水设施规范》将中央分隔带排水划分为三种类型。
宽度小于3m且表面采用铺面封闭的中央分隔带排水，降落在分隔带表面水排向两侧行车道，其坡度与路面的横坡度相同；在超高路段上，可在分隔带上侧边缘处设置缘石或泄水口，或者在分隔带内设置缝隙式圆形集水管或碟形混凝土浅沟和泄水口,以拦截和排泄上侧半幅路面的表面水。缘石过水断面的泄水口可采用开口式，格栅式。格栅铁条应平行于水流方向，孔口的净泄水面积应占格栅面积的一半以上，泄水口间距和截流量计算及断面尺寸等可通过计算选取[10]。
宽度大于3m且表面未采取铺面封闭的中央分隔带排水，降落在分隔带的表面水汇集在分隔带的中央低洼处，并通过纵坡排流倒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；分隔带的纵向排水坡度，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，应在过水断面的范围内对地面土进行防冲刷处理，做成三角形或U形断面的水沟。防冲刷层可采用石灰或水泥稳定土，或采用浆砌片石铺筑，层厚10～15cm。当中央分隔带内的水流流量过大或流速超过允许范围，在分隔带中央的流水汇集处，应设置格栅或泄水口，并通过排水管引排到桥涵或路界处。格栅可以同周围地面齐平，也可适当降低，并在其周围一定宽度范围内做成低凹区，以增加泄水能力。泄水口的泄水量在纵坡坡段上可按公式计算。
表面无铺面且未采用表面排水措施的中央分隔带，降落在分隔带上的表面水下渗，由分隔带内的地下排水设施排除。常用的纵向排水渗沟(见图23)，应隔一定间距通过横向排水管将渗沟内的水排出路界。渗沟周围包裹反滤织物，以免渗入水携带的细粒将渗沟堵塞。渗沟上的回填料与路面结构的交界面铺设双层沥青的土工布隔渗层。排水管可采用直径为70~150mm的塑料管。
在我国通常采用较窄的中央分隔带，仅在中间设预留车道时才采用宽的中央分隔带。各地在选用排水设施类型时，并未拘泥于以分隔带宽度限值作为唯一的依据，而是结合地区和工程需要确定，形式是多样的。因此，上述分类中的宽度标准并不是绝对的。
3.3路面内部排水
路面内部排水可采取以下两种方法：
　　（1）一般沥青路面在基层顶面均设置了下封层，而在整个降雨过程中，渗水是从上向下的，即自由水在表面层完全饱和后，才在重力作用下下渗，待浸润中面层、下面层后，不会继续下渗（假如下封层的质量很好），在水头差的作用下，自由水发生横向渗透。但是，随着行车作用次数的增加，路面逐渐压实，空隙率减小，自由水横向渗透的速率很低。另外，行车道上的车辆以重车居多，因而比超车道更密实，降雨后超车道面层的含水量比行车道高，行车道的水坝作用阻碍了自由水的横向渗流。再者，沥青上、中、下层及与封层之间都设置了粘层，结合比较好，不像水泥商品混凝土路面存在较多的层间空隙。因此，在沥青商品混凝土路面中，自由水横向渗流是微乎其微的，依靠自由水通过横向渗流进至路面边缘，需要很长时间，因此对沥青商品混凝土路面设置路面边缘排水系统的效果是很差的。但当沥青面层下设置排水层时，由于竖直渗流到排水层的距离短，而排水层的渗透系数较大，渗流速率较快，因此可在路面边缘设置边缘排水系统，与排水层一起排除路面结构层内部滞水。
　　（2）对于地下水位较高、有泉水或有临时滞水的新建路面，可采用排水垫层排水系统。排水垫层排水系统包括排水垫层、集水沟、集水管、出水管、反滤织物。该系统主要用于拦截地下水、滞水或泉水进入路面结构，或者排除因负温差作用而积聚在路基上层的自由水[11]。
3.4边缘排水系统
路面边缘排水系统应沿路面外侧边缘设置，应由透水性填料集水沟、纵向排水管、横向出水管和过滤织物等组成，该系统是使渗入路面结构内的水，先由路面结构层空隙横向流入纵向集水沟和排水管，再由横向出水管排引出路基。这种方案常用于基层透水性水泥混凝土路面，特别是用于改善排水不良的水泥混凝土路面。水泥混凝土面层板的边缘和角隅处，使板底面同基层顶面脱空。下渗的路表水易积聚在这些脱空内，促使唧泥和错台的那个危害出现。设置边缘排水系统，便于将面层基层路肩界面处积滞的自由水排离路面结构。而对于排水不良的旧水泥混凝土路面，采用边缘排水系统方案，可以在不改变原有路面结构的情况下改善其排水状况，从而提高原路面的使用性能和使用寿命。边缘排水系统的常用形式如图8所示。

1-面层；2-排水基层；3-不透水垫层；4-路肩或水泥混凝土路肩面层；
5-集水沟；6-排水沟；7-出水管；8-反滤织物；9-路基
图8路面边缘排水系统
纵向排水管径宜在70～150mm范围内选用。管材强度及埋设深度，应保证不被车辆或施工机械压坏，并超过当地的冰冻深度。排水管的纵向坡度宜与路线纵坡相同，但不得小于0.3%。
横向排水管管径不应小于纵向排水管管径，一般在50～100mm范围内选用。出水管的横向坡度不小于5%。横向出水管所开挖的沟，用低透水材料回填，出水口下方应铺设水泥混泥土防冲刷垫板，，以防止水流冲刷路基边坡。
透水性填料由水泥处置开级配粗集料组成，其孔隙率为15%～20%。粗集料最大粒径不大于31.5mm，粒径4.7以下的细粒含量不超过16%，2.36mm以下的细粒含量不超过6%。为避免带孔排水管被堵塞，集料在通过率为15%时的粒径应为排水管槽口宽的1.0～1.2倍。
集水沟地面的最小宽度，对新建道路，不应小于0.3mm；对于旧路新增排水系统。应能保证排水沟两侧各有至少0.1m宽的透水填料。透水填料的地面和外侧围以反虑织物，以防垫层、基层、路肩内的细粒侵入而堵塞填料空隙或管孔。反虑织物可选用由聚酯类、尼龙制成的纺织物，能透水，但细粒土不能随水透过。

结语
通过此次课程设计，我学到了很多路基路面工程的知识，尤其是防排水设计方面的知识。路基路面工程出现的各种破坏和病害，绝大多数都与水有关，在路基路面工程的修建于养护的工作中，我们一定要对路基路面范围内的水给予足够的重视。水对路基来说，就是万恶之源，道路路基应设置完善的排水设施，以排除地面水和地下水对路基路面结构稳固的影响。路基防护加固与防水排水对于路基的强度、稳定性和耐久性具有决定性影响，我们应对它们综合考虑，根据实际条件，合理选用各种防护措施。
作为高速公路设计中的一个重要组成部分，路基路面排水系统的布置是一项复杂的系统工程，需要综合考虑区域水文地质环境、降雨条件、实际交通量等各种因素科学布局。设计中应结合沿线自然条件和现有技术水平优选排水形式，制定合理、经济、并利于后期养护管理的高效排水体系，确保水流通畅，避免水这个重要影响因素对高速公路项目工程的破坏。我国越来越现代化的公路运输，不仅要求道路能全天候通行车辆，而且要求能够延长道路使用年限，这就正需要我们掌握路基路面防排水这项专业技能。

参考文献
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