5_排水系统设计及桥涵设计.doc

5 排水系统设计及桥涵设计 5.1排水系统设计 5.1.1 路界地表排水 此段公路分为填土路基、挖方路基和半填半挖路基,路界地表排水包括路面、中央分隔带、路基边坡坡面表面排水以及挖方上方坡面地表水排水。 1）中央分隔带表面排水 中央分隔带宽度2.0 m，设计为凸型。中央分隔带中间填土形成圆柱形表面。填土表面植草绿化，植树防眩。降落在中央分隔带内的雨水，少部分下渗到中央分隔带内部，通过内部排水设施排除。大部分降水采用通过凸型的中央分隔带表面排到左侧路缘带后，沿路面横坡，与路面范围内降水一起通过路基边坡汇集到路基边沟,排出路界。 2）路面表面排水 公路路堤边坡均采用护拱护坡，坡度为1：1.5，在拱内种植草被，具有良好的防止边坡冲刷的效果。 公路路堑边坡为天然岩石，坡度为1：0.75，坡角处设置1.5m碎落台。在挖方大于10m段，每高8m设置1.5m碎落台的台阶式边坡，最上层岩石较为破碎，边坡为1：0.75，其余下部边坡坡度为1：0.5。 公路路面表面排水采用在路堤边坡上横向漫流方式排除路面表面水。根据有关技术标准，考虑到路面材料特性和车辆的行车安全及舒适，路面采用单一的向外倾斜的2%路面横坡。为便于施工和质量控制,硬路肩采用与行车道相同的横坡。土路肩采用向外倾斜的3%横坡，同时为了路面水迅速流出路面，结合路基防护工程和边部排水设施,土路肩采用5 cm厚的现浇C25水泥混凝土进行硬化。考虑到该水泥混凝土可能产生的不均匀开裂等造成其早期损坏，每间隔5 m~8 m设一条变形缝。 3）路基边沟 （1）边沟设计 路基边沟是路基排水的重要设施，由它承接路界表面水并通过它排出路界，防止道路水害。路基边沟设计时要重点确定路基边沟形式，尺寸大小，边沟出水口间距，沟底纵坡，路基边沟与外界的联系以及与构造物的关系和边沟的防护。 此段公路全线选用梯型边沟，全部采用全挖式边沟。根据路界降水的水文水力计算，认为路基边沟应保证其断面不小于底宽60 cm，深度为50 cm的正梯形过水断面，边沟边坡坡度为1：1。根据地形条件边沟水排入天然沟内，天然沟间距在200m内，则边沟出水口均设置在天然沟处。 沟底坡度在挖方段与道路纵坡相同为2.8%，填方段与地面形式相符。在竖曲线处边沟设置为2%的沟底坡度。 本地区地表土为粉质低液限粘土或粉土,既有沟渠的边坡冲刷严重,因此必须加强路基边沟的防护。采用施工方便，能适应边沟断面的浆砌片石防护。边沟构造见图5.1 图5.1 边沟构造图 （2）边沟验算 设计径流量 汇水长度取为最长挖方段长，从K1+040到K1+280,全长240m。 路界内各项排水设施所需排泄的设计径流量按下式计算 Q=16.67ψqF (5-1) 式中：Q—设计径流量，m3/s； q—设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度，mm/min； ψ—径流系数； F—汇水面积，km2。 ①汇水面积F的计算 路面汇水面积：F1； 路堑边坡汇水面积：F2； 碎落台汇水面积：F3； 截水沟到路堑边坡之间汇水面积：F4； 总汇水面积各汇水面积之和。 ②查《公路排水设计规范》中表，沥青混凝土路面径流系数Ψ=0.95，细粒土坡面与起伏的草地径流系数Ψ=0.4～0.65，取0.5。 平均径流系数 ③平均降雨强度 汇流历时t (5.2) 式中：t—坡面汇流历时，min； Ls—坡面流的长度，m； is—坡面流的坡度，%； m1—地表粗度系数。 沟、管内汇流历： (5.3) 式中：—沟、管内汇流历时，min； n，i—分段数和分段序号； li—第i段长度，m； vi—第i段平均流速，m/s。 a水力半径 边沟设计沟深0.5 m，《规范》规定沟顶应高出沟内设计水面0.2m以上，所以取设计水面距沟底深0.3m，底宽为0.6m。 所以 过水断面面积A= 湿周 水力半径m b平均流速 沟、管内平均流速按下式计算： (5.3) 式中：n—沟壁、管壁粗糙系数，浆砌片时明沟为0.0225（0.02-0.025）； R—水力半径，m； I—水力坡度，取1.5%； 商州地区的q值《公路排水设计手册》图2.3-1，可利用公式（5.4）计算： (5-4) 式中：q —在设计重现期和降雨历时内的降雨强度（mm/min）； P—设计降雨重现期，取5年； t—降雨历时，min。 流量检验 设计边沟的泄水能力按下式计算： Qc=vA