路基排水设计

一、路基排水的目的及设计的一般原则

一、危害路基的水源

水源：地面水、地下水；

排水工程：地面排水、地下排水。

地面水：产生冲刷（导致路基整体稳定性受损害，形成水毁）和渗透（降低路基强度）。

地下水：使路基湿软，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。水还可能造成掺有膨胀土的路基工程毁灭性的破坏。

二、路基排水的目的

路基排水的任务：

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与稳定性。

设计：

地面水：排除和拦截于路基用地范围以外，防止漫流、滞积或下渗。

地下水：予以隔断、疏干和降低，并引导至路基范围以外的适当地点。

施工：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，消除路基基底和土体内与水有关的隐患，保证路基工程质量，提高施工效率。

养护：定期检查与维修，保证排水设施正常使用，水流畅通，并不断改善路基排水条件。

三、路基排水的设计原则

1.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。

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，考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。

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。

二、路基地面排水设计

一、路基地面排水设施

包括：边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽、蒸发池、油水分离池、排水泵站等。

1.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。

边沟排水量不大，一般不需要水文和水力计算，选用标准横断面形式。

边沟不宜过长，边沟出水口的间距，一般地区不宜超过500米，多雨地区不宜超过300米，三角形和碟形边沟不宜超过200米。

边沟的纵坡尽可能与路线纵坡坡度保持一致，并不宜小于0.5%的纵坡。边沟出水口附近以及排水困难路段，应进行特殊设计。

边沟的横断面形式：有梯形、矩形、U形（或带盖板矩形、U形）、三角形、碟形横断面，以及暗埋式边沟。

高速、一级公路边沟的底宽和深度不应小于0.6米，其他等级公路不应小于0.4米。

2.截水沟（天沟）

设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当处，用于截引路基上方流向路基的地面径流，防止冲刷和侵蚀挖方边坡和路堤坡脚，并减轻边沟的泄水负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。

截水沟长度以200～500米为宜；超过500米时，可在中间适宜位置处增设泄水口，由急流槽或急流管分流排引。

截水沟一般采用梯形横断面，沟坡坡度为1:1.0～1:1.5;沟底宽度和沟的深度不宜小于0.5米。地质或土质条件差，有可能产生渗漏或变形时，应采取相应的防护措施。沟底纵坡不宜小于0.5%。

3.排水沟

主要用途在于引水，将路基范围内的各种水源的水流,引排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采用梯形，尺寸大小应经过水力水文计算选定。边坡1：1.0～1：1.5，深度和底宽不宜小于0.5米。

排水沟的位置，离路基尽可能远些，距路基坡脚不宜小于2米；平面上应力求直捷，连续长度宜短，长不宜超过500米。

排水沟应具有合适的纵坡，通过水力水文计算选定，一般情况下，可取0.5%～1.0%，沟底纵坡不宜小于0.5%。

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°。

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，需要消能或改变水流方向。

较长陡坡地段的沟渠，为减缓水流速度，并予以消能，可采用多级跌水。多级跌水底宽和每级长度，可以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高度。

△跌水

按照水力计算特点，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5-13所示。各组成部分的尺寸，由水力计算而定。

一般情况下，如果地质条件良好，地下水位较低，设计流量小于1.0～2.0立方米/秒，跌水台阶（护墙）高度P，最大不超过2米。常用的简易多级跌水,台高约0.4～0.5米，护墙用石砌或混凝土结构，墙基埋置深度为水深 a的1.0～1.2倍,并不小于1.0米,且应埋入冰冻线以下,石砌墙厚约0.25～0.3米。消力池起消能作用,要求坚固稳定，底部具有1%～2%的纵坡，底厚约0.30～0.35米,壁高应比计算水深至少大0.2米，壁厚与护墙厚度相仿。消力池末端设有消力槛，槛高 c依计算而定,要求低于池内水深,约为护墙高度的1/5～1/4，一般取c=15～20厘米。消力槛顶部厚约为0.3～0.4米，底部预留孔径为5～10厘米的泄水孔,以利水流中断时排泄池内的积水。

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（如图5-14、5-15）。在高路基边坡上亦常应用，由拦水带泄水口通过路堤边坡上的急流槽或急流管引排到坡脚的水流，应汇集到设在路堤坡脚外1～2米处的排水沟内，并排放到桥涵或自然水道中。

△急流槽

急流槽的构造按水力计算特点，亦由进口、槽身和出口三部分组成。

急流槽可采用由浆砌片石铺砌的矩形横断面或者由水泥混凝土预制件铺筑的矩形横断面。

浆砌片石急流槽的槽底厚度可为0.2～0.4米，槽壁厚度为0.3～0.4米。混凝土急流槽的厚度可为0.2～0.3米。槽顶应与两侧斜坡表面齐平。槽深最小0.2米，槽底宽最小 0.25米。

急流槽槽底每隔2.5～5.0米应设置一个凸榫，嵌入坡体内0.3～0.5米，以避免槽体顺坡下滑。

5.蒸发池（积水池）

气候干旱、排水困难地段，可利用沿线的集中取土坑或专门开挖的凹坑修筑蒸发池，以汇集路界地表水。并通过蒸发和渗漏使之消散。

蒸发池边缘距路基边沟不应小于 5米，面积较大的蒸发池不得小于20米。容量应以一个月内地表水汇入池中的水量能及时完成渗透和蒸发作为依据，但每个池的容量不宜超过200～300立方米，蓄水深度不应大于1.5～2.0米。蒸发池的设置不应使附近地面盐渍化或沼泽化。

6.油水分离池

一般情况下，路基地表排水沟应尽可能地将水引排至桥涵或自然排水沟渠中，不得已排入对水质特别敏感的水体中（如饮用水源），且所排污水水质不能满足《污水综合排放标准》（GB 8978）中的规定时，可设置油水分离池。

油水分离池宜采用沉淀法处理。污水进入油水分离池前，应先通过格栅和沉淀池。

油水分离池的大小应根据所在路段排水沟汇入的水量确定，并保证流入分离池的油水能有足够的时间分离或过滤净化。

二、沟渠加固类型：

三、地下排水设计

路基地下排水设施包括暗沟(管)、渗沟、渗井、仰斜式排水孔、检查疏通井等。

一、暗沟（管）

暗沟（管）用于排除泉水或地下集中水流，无渗水和汇水的功能。

暗沟横断面一般为矩形，泉井壁和沟底、沟壁用浆砌片石或水泥混凝土预制块砌筑，沟顶设置混凝土或石盖板，盖板顶面上的填土厚度不应小于0.50米。

沟底的纵坡不宜小于1%,条件困难时亦不得小于0.5%,出水口处应加大纵坡,并应高出地表排水沟常水位0.2米以上。

二、渗沟

渗沟及渗井用于降低地下水位或拦截地下水。当地下水埋藏较浅或无固定含水层时，宜采用渗沟，如图5-20，图5-21，图5-22所示。

根据使用部位、结构形式，将渗沟分为填石渗沟、管式渗沟、洞式渗沟、边坡渗沟、支撑渗沟、无砂混凝土渗沟。

填石渗沟，也称为盲沟，一般适用于地下水流量不大、渗沟不长的地段，填石渗沟较易淤塞。

洞式及管式渗沟，一般适用于地下水流量较大、引水较长的地段，条件允许时，应优先采用管式渗沟。

边坡渗沟、支撑渗沟，主要用于疏干潮湿的土质路堑边坡坡体和引排边坡上局部出露的上层滞水或泉水，坡面采用干砌片石覆盖，以确保边坡干燥、稳定。

管式渗沟

埋置深度按地下水位的高程、地下水位需下降的深度以及含水层介质的渗透系数等因素考虑确定。

排水管可采用带槽孔的塑料管或水泥混凝土管。

管径按设计渗流量确定，但最小内径宜为15厘米（渗沟长度不大于150米时）或20厘米（渗沟长度大于150米时）。

排水管周围回填透水性材料，管底回填料的厚度为15厘米，管两侧的回填料宽度不宜少于30厘米。透水性回填料可采用粒径5～40毫米的碎石或砾石，但粒径小于2.36毫米的细粒含量不得大于5%。

在渗沟的迎水面沟壁处应设置反滤织物。

洞式渗沟

在渗沟底部，以片石浆砌成矩形排水槽，糟顶覆盖水泥混凝土条形盖板、形成排水洞，其横断面尺寸按设计渗流量的要求确定。

盖板顶面铺以透水的土工织物，沟内回填透水性填料，沟顶覆盖20厘米厚的不透水封闭层。

当含水层内的细粒有可能随着渗流进入沟内而堵塞渗沟时，应在渗沟的迎水面沟壁处按渗滤要求设置若干层粒料反滤层；每层反滤层由厚度为15～25厘米的粒料组成，其级配组成按要求设计。

边坡渗沟

疏干潮湿的土质路堑边坡坡体和引排边坡上局部出露的上层滞水或泉水。

修建边坡渗沟的边坡坡度不应陡于1：1。

边坡渗沟应垂直嵌入边坡坡体，其平面形状宜采用条带形布置；对于范围较大的潮湿坡体，可采用增设支沟的分岔形布置或拱形布置。

主沟间距宜采用6～10米；渗沟宽度约1.2～1.5米,其基底应设在较干燥而稳定的土层内，筑成阶梯状，基础采用浆砌片石。

沟内回填透水性粒料，沟顶部采用于砌片石铺砌，其表面与边坡坡面大致齐平。渗出的水流直接进入边沟。

无砂混凝土渗沟

无砂混凝土既可作为反滤层，也可作为渗沟，是近几年在公路地下排水设施中应用的新型排水设施，用无砂混凝土作为透水的井壁和沟壁以替代施工较复杂的反滤层和渗水孔设备，并可承受适当的荷载，具有透水性和过滤性好、施工简便、省料等优点。

预制无砂混凝土板块作为反滤层，用在卵砾石、粗中砂含水层中效果良好；如用于细颗粒土地层，应在无砂混凝土板块外侧铺设土工织物作为反滤层，用以防止细颗粒土堵塞无砂混凝土块的孔隙。

渗沟的排水孔（管），应设在冻结深度以下不小于0.25米处。截水渗沟的基底宜埋入隔水层内不小于 0.5米。边坡渗沟、支承渗沟的基底，宜设置在含水层以下较坚实的土层上。寒冷地区的渗沟出口，应采取防冻措施。渗沟、渗井的断面尺寸，应根据构造类型、埋设位置、渗水量、施工和维修条件等确定。渗沟侧壁及顶部应设置反滤层，底部应设置封闭层。

填石渗沟最小纵坡不宜小于1%，无砂混凝土渗沟、管式及洞式渗沟最小纵坡不宜小于0.5%。渗沟出口段宜加大纵坡,出口处宜设置栅板或端墙，出水口应高出地表排水沟槽常水位0.2米以上。

三、渗井

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，可设置渗井，穿过不透水层，将路基范围的上层地下水，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。

渗井一般为直径1.0～1.5米的圆柱形或边长为1.0～1.5米的正方形。

四、检查疏通井

深而长的暗沟（管）、渗沟及渗水隧洞，在直线段每隔一定距离及平面转弯、纵坡变坡点等处，宜设置检查、疏通井。兼起渗井作用的检查井的井壁，应设置反滤层。

检查井直径不宜小于 l米，井内应设检查梯，井口应设井盖，当深度大于20米时，应增设护栏等安全设施。

五、仰斜式排水孔

仰斜式排水孔、无砂混凝土渗沟是排泄挖方路基边坡上地下水的有效措施，当坡面上有集中地下水时，采用仰斜式排水孔排泄，且成群布置，能取得较好的效果；当坡面上无集中地下水，但土质潮湿、含水量高，尤其是高液限土、红粘土、膨胀土边坡，在坡面中设置支承渗沟，能有效排泄坡体中的地下水。

仰斜式排水孔钻孔直径一般为75～150毫米，仰角不小于6°，长度应伸至地下水富集或潜在滑动面。孔内透水管直径一般为50～100毫米。透水管应外包l～2层渗水土工布，防止泥土将渗水孔堵塞，管体四周宜用透水土工布作为反滤层。

四、排水系统的综合设计