1、交通運輸工程學院道路與機場工程路基工程100%100%1 1% %路基排水設計雙向四車道高速公路，路面形狀尺寸如圖:本文所有圖表數據均采用 公路排水設計規范(JTGJTG 018018-9797)設計，下文中不在說明。、路基咼度2m由于路堤路線平緩，匯水量不大，所以路面表面水采取坡面漫流的形式排放。排水設施有中央分隔帶排水設施和排水溝。中央分隔帶中央分隔帶采用無鋪面封閉的形式，降落在分隔帶上的表面水匯集在帶中央的低洼處，由分隔帶內的排水設施排走。中央分隔帶央分隔I帶排水系統中央分隔帶排水系統集水井俯水井俯視LiLi4%集水井正立集水井正立井正立面集水井側立面集水井側立面層基層基層底基層匸1道路

2、橫斷面4%uH10cm橫向排水罰排水管分隔帶中央分卩中央分隔帶面層基層10cn10cn 縱向排水管cn縱12%4%4%交通運輸工程學院道路與機場工程路基工程100%100%2 2% %100%11 0集水井集水井集水井1% 1%I2%-3 -TO跑JI UNFVERSI.TY由表查得高速公路路面和路肩表面排水的設計重現期為5 5 年;2、匯水面積和徑流系數100%100%設橫向排水管間距為 40m40m，兩個排水管之間的匯水面積為F = 40 2 - 80m2由表查得徑流系數 -0.953、匯流歷時設匯流歷時為 5min5min;4、降雨強度由圖查得上海市 5 5 年重現期 10min10mi

3、n 降雨歷時的降雨強度：q5,10= 2.0mm/min；由表查得該上海市 5 5 年重現期時的重現期轉換系數為Cp=1.00。由圖查得上海市 60min60min降雨強度轉換系數為C60= 0.40，再由表查得 5min5min 降雨歷時轉換系數為C5=1.25。按照公路排水設計規范，計算降雨強度為：q =cpGq5,10= 1.00匯1.25漢2.0 = 2.5mm/min5、設計流量設計流量為：Q = 16.6 7- q F式中：Q Q設計徑流量（m3/sm3/s）;q q- 設計重現期和降雨歷時內的平均降雨強度（mm/minmm/min ）;“一一徑流系數；F F匯水面積（km2km2

4、）;計算可得：2%中央分隔帶排水系統2% 1%4%2%交通運集水井1:1底基層2%4%路基工程備注：本圖中所有單位均以 cnicni 十。10cm10cm 橫向排水管集水井10cm10cm 縱向排水管集水井俯視中央分隔帶I2%-4 -TO跑JI UNFVERSI.TYQ =16.67- q F =16.67 0.95 2.5 10 - 60 80 = 0.053m3/s同鬧交通運輸工程學院道路與機場工程路基工程-5 -6、檢驗匯流歷時假設由表查得地表粗度系數為mij =0.013，中央分隔帶側邊坡度為匯流歷時：100%100%，可計算得到側面= 1.445(0.013 1丫1.000.4670

5、.190 min由縱向排水管坡度ig=1%，可計算得到平均流速為:v=2Oig0.6=2O O.O10.6= 1.26m/s可計算得到縱向排水管匯流歷時：l40.t20.53 min60v60 1.26匯流歷時為：t-鮎+t2=0.19十0.53 = 0.72min c5min假設匯流歷時驗算合格，設計徑流量取為:7、中央分隔帶的泄水能力驗算0.053m3/s式中：Q Q 溝或管的泄水能力(m2/s);(m2/s); v v 溝或管內的平均流速(m/s);(m/s);A A 過水斷面面積(m2)(m2)。計算橫向排水管過水斷面的面積：A =3 0.12=0.0314m2排水管的水力半徑：計算排

6、水管的平均流速:0.2-0.05式中：n n 溝壁或管壁的粗糙系數，采用塑料材質,R R水力半徑(m)(m)；I I 水力坡度，可取用溝或管的底坡。n=0.010n=0.010 ；由此，平均流速為:A fTOGJl UNFVERSITT交通運輸工程學院道路與機場工程路基工程避翳/TONGJI LfNFVERSLTV排水管的泄水能力：Q=vA=1.92 0.0314 =0.0603m3/s . 0.053m3/s所以，滿足要求。排水溝排水溝的主要用途在于引水，將路基范圍內各種水源的水流，引至橋涵或者路基范圍以外的指定地點。排水溝的斷面形式一般采用梯形，其截面尺寸由水力、水文計算確定。排水溝底寬不

7、應小于 0.5m0.5m，深度按流量確定，且不宜小于 0.5m0.5m。邊坡坡度視土質而定， 一般土溝邊坡可用 1 1: 1 1 1 1: 1.51.5o溝底縱坡以 1%1%3%3%為宜，當縱坡大于 3%3%,需進行 加固，大于 7%7%時，應設置跌水或急流槽。排水溝的長度應根據實際需要確定，通常宜 在 500m500m 以內。排水溝距路基的距離一般不小于3 34m4m，不宜大于 300300 米。根據以上規定，采用梯形排水溝，用漿砌片石防護，其內側邊坡為1 1: 1 1;地面寬度為0.6m0.6m，深度為 0.6m0.6m，其中水深為排水溝深度的3/43/4，排水溝縱坡為 1%1%,距坡腳

8、3m3m。排水溝橫斷面1 設計重現期按公路的重要程度，由表查得設計重現期為1515 年；2、 匯水面積和徑流系數出水口間距為 40m40m 匯水面積：_6-42F =40 (13 3 3) 10=7.9 10 km由表查得徑流系數：屮=空09込07 “87193、 匯流歷時設匯流歷時為 5min5min;4、 降雨強度由圖查得上海市 5 5 年重現期 10min10min 降雨歷時的降雨強度：q5 = 2.0mm/min；由表查得該上海市1515 年重現期時的重現期轉換系數為Cp=1.27。由圖查得上海市10.0100.0530.02=1.92m/s： ：3m/s交通運輸工程學院道路與機場工程

9、路基工程-7 -TOGJI UNFVERSI.TV60min60min 降雨強度轉換系數為C6。= 0.40，再由表查得5min5min 降雨歷時轉換系數為c3=1.25。按照公路排水設計規范，計算降雨強度為：q=cpc q5j =1.2 1.22.3.175mm/min5、設計流量Q = 16.67- q F =16.67 0.87 3.175 10-3“60 790 = 0.606m3/s6、檢驗匯流歷時假設由表查得地表粗度系數為 葉=0.013，行車道橫向坡度為 2%2%,硬路肩橫向坡度為 4%4%, 可計算得到地面匯流歷時:0.467=1.445(0.013 8.25)0.4671.4

10、45(0.013 3.75)0.4671.445(0.02 6嚴2.020.04J0.67=2.612.61 minmin由線路縱坡ig=1%，可計算得到平均流速為：v =2Oig0.6二20 0.010.6= 1.26m/s可計算得到溝管匯流歷時：l40.t?0.53 min60v60 1.26匯流歷時為：t=h+t2=2.61+0.53 =3.14min 5min假設匯流歷時驗算合格；7、排水溝泄水能力驗算排水溝的泄水能力按下式計算：Q = v A式中：Q Q- 溝或管的泄水能力(m2/s);(m2/s);V V- 溝或管內的平均流速(m/s);(m/s);A A 過水斷面面積(m2)(m

11、2)。 計算排水溝過水斷面的面積：1八1.445交通運輸工程學院道路與機場工程路基工程-8 -TOGJl UNFVERSI.TYA =0.5 (0.6 1.5) 0.45 =0.4725m2排水溝的水力半徑:計算排水溝的平均流速:1 -1v二丄R3I2n式中：n n溝壁或管壁的粗糙系數，采用漿砌片石防護,R R水力半徑（m m）；I I 水力坡度，可取用溝或管的底坡。由此，平均流速為:1 - -0.252330.0120.025所以，排水溝的泄水能力：33Q二v A =1.6 0.4725 =0.75m /s 0.606m /s泄水能力滿足要求。8、檢驗容許的最大和最小流速為避免溝渠殘生泥沙淤

12、積，設計時應保證溝渠內的水流具有一定得流速，溝渠的最小流 速Vmin（m/s）同水中所含泥沙粒徑有關，可按下列經驗公式計算:1/2Vmin二R式中：a與所含土粒有關的系數；R R- 水力半徑（m m）。當a =05時，Vmin= 0.5漢0.25231/2= 0.25m/s查表可得容許的最大流速Vmax= 3.0m/ s故排水溝平均流速滿足要求。、路基咼度4m由于路堤較高，坡面易受到路面表面水的沖刷應在硬路肩外側邊緣設置攔水帶，并通過0.5(b|b2)h0.5 (1.50.6) 0.450.6 0.45仁11. 1 1)=0.2523mn=0.025n=0.025 ；=1.60m/ s交通運輸

13、工程學院道路與機場工程路基工程-9 -TOGJl UNFVERSI.TY一定距離間隔設置出水口，通過急流槽排入排水溝。交通運輸工程學院道路與機場工程路基工程-10 -TOiGJI UNFVERSI1T4%集水井正立面2%4%2%中央分隔帶中央分隔帶排水帶排水系統中央分隔帶排水系統J100r3tr4%4%2%2%2%4%2%4%i il10. U-12%4%2%4%4%2%10cm縱向排水們10cm10cm 縱向排水管集水井正立水井正立開正立面集水開橫向排開管10cn橫向排m橫向排水管10cm10cm 橫向排水管中央分隔中央分隔帶2%2%2%1、2%2%2%中央分隔帶排水系統2%1% -集水開側

14、立面斤T%葉IF底基層集水井側立面集水井側立開側中央分隔帶中央分隔帶10cm10cm 橫向排水管集水井俯視水井俯視2%Jf 12%2%r面層基層底基層11：11：2%面層1:1基層2底基層丿I備注: :本圖中所有單位均以 cncni十J備注: :本圖中所有單位均以 cncnito備注：本圖中所有單位均有單位均以集水井正立面100%100%10cm10cm 縱向排水管集水井俯視1%1%集水井側立面100%100%中央分隔帶100%面層1%1%集水井苴冃基層2%- 底基層集水井集水井備注I：本圖中所有單位均以 cncn 計。由表查得高速公路路面和路肩表面排水的設計重現期為5 5 年;2、匯水面積和

15、徑流系數100%100%設橫向排水管間距為 40m40m,兩個排水管之間的匯水面積為F = 40 2 = 80m21%1%由表查得徑流系數集水井= 0.953、匯流歷時設匯流歷時為 5min5min ；4、降雨強度由圖查得上海市 5 5 年重現期10min10min 降雨歷時的降雨強度：q5,10= 2.0mm/min；交通運輸工程學院道路與機場工程路基工程-11 -TOiGJI UNFVERSI1T交通運輸工程學院道路與機場工程路基工程-12 -TOGJl LINFVERSI.TV由表查得該上海市 5 5 年重現期時的重現期轉換系數為Cp=1.00。由圖查得上海市 60min60min降雨強

16、度轉換系數為C60= 0.40，再由表查得 5min5min 降雨歷時轉換系數為C5=1-25。按照公路排水設計規范，計算降雨強度為：q =cpctq5,10= 1.00 x 1.25 x 2.0 = 2.5mm/min5、設計流量設計流量為：Q = 16.6 7-：q F式中：Q Q設計徑流量(m3/s)(m3/s)；q q- 設計重現期和降雨歷時內的平均降雨強度(mm/min(mm/min ) );“一一徑流系數；F F匯水面積(km2)(km2);計算可得：Q =16.67- q F =16.67 0.95 2.5 10亠60 80 =0.053m3/s6、檢驗匯流歷時假設由表查得地表粗

17、度系數為g =0.013,中央分隔帶側邊坡度為 100%100%，可計算得到側面 匯流歷時：m1Ls 0.4670.01310.467t|=瓦1.445()=1.445()=0.190 minVisV1.00由縱向排水管坡度ig-1%，可計算得到平均流速為：v =2Oig0.6=20 O.O10.6=1.26m/s可計算得到縱向排水管匯流歷時：l40t20.53min60v60 1.26匯流歷時為：t=b +t2=0.19 + 0.53 = 0.72min v5min假設匯流歷時驗算合格，設計徑流量取為：0.053m3/ s7、中央分隔帶的泄水能力驗算式中:Q Q- 溝或管的泄水能力(m2/s

18、);(m2/s);v v- 溝或管內的平均流速(m/s);(m/s);A A 過水斷面面積(m2)(m2)。厲幣厲幣+ +、號、號交通運輸工程學院道路與機場工程路基工程-13 -建醪/TOfKrJI UNIVERSITY計算橫向排水管過水斷面的面積:A二0.12= 0.0314m2排水管的水力半徑:d054計算排水管的平均流速:1v R3In式中：n n-溝壁或管壁的粗糙系數，采用塑料材質，n=0.010n=0.010 ；R R水力半徑（m m）；I I 水力坡度，可取用溝或管的底坡。由此，平均流速為:1-丄0.0530.022=1.92m/s：3m/s0.010Q二v A =1.92 0.0

19、314 = 0.0603m3/s . 0.053m3/s所以，滿足要求。攔水帶沿硬路肩外側或路面外側邊緣設置的攔截路面和路肩表面水的堤埂，由瀝青混凝土鋪筑或水泥混凝土預制而成。選用瀝青混凝土路面，單側路面和路肩橫向排水的寬度為11.25m11.25m，行車道橫向坡度為2%2%,硬路肩橫向坡度為 4%4%,線路縱向坡度為 1%1%；攔水帶1 匯水面積和徑流系數排水管的泄水能力:/皿/W交通運輸工程學院道路與機場工程路基工程-14 -建醪/TOfKrJI UNIVERSITY設攔水帶出水口間距為 40m40m，兩個出水口之間的匯水面積為交通運輸工程學院道路與機場工程- 15建醪/TONGJ1 UN

20、FVERSITY路基工程F =40 11.25 10占=4.5 10*km2由表查得徑流系數 - =0.952、匯流歷時設匯流歷時為 5min5min ；3、設計重現期由表查得高速公路路面和路肩表面排水的設計重現期為5 5 年；4、降雨強度由圖查得上海市 5 5 年重現期 10min10min 降雨歷時的降雨強度：q5,i0= 2.0mm/min；由表查得該上海市 5 5 年重現期時的重現期轉換系數為Cp=1.00。由圖查得上海市 60min60min降雨強度轉換系數為C60= 0.40，再由表查得 5min5min 降雨歷時轉換系數為C3=1.25。按照公路排水設計規范，計算降雨強度為：q

21、=CpGq5,10=1.00漢1.25;2.0 = 2.5mm/min5、設計流量設計流量為：Q = 16.6 7q F式中：Q Q設計徑流量(m3/s)(m3/s)；q q- 設計重現期和降雨歷時內的平均降雨強度(mm/min(mm/min ) );“一一徑流系數；F F匯水面積(km2(km2) )；計算可得：Q =16.67- q F =16.67 0.95 2.5 10 ”亠60 450 =0.297m3/ s6、檢驗匯流歷時假設由表查得地表粗度系數為0=0.013，行車道橫向坡度為 2%2%,硬路肩橫向坡度為 4%4%,可計算得到地面匯流歷時：丁m1Ls0 4670.013 X 8.

22、250 467丄0.013匯30 467t,1.445(P)= 1.445(- )0.4671.445(- )= 1.94min訂isV0.02 0.297m3/s0.02 9013故設計滿足要求。急流槽交通運輸工程學院道路與機場工程路基工程-17 -迸醪/TONGJI UNFVTRSITT急流槽設計示意圖1 23?00 -4%上11 22.0 = 3.175mm/min8、設計流量Q = 16.6 q F =16.67 0.84 3.175 10-360 880 = 0.652m3/ s交通運輸工程學院道路與機場工程路基工程6、檢驗匯流歷時假設由表查得地表粗度系數為m! =0.013，行車道

23、橫向坡度為 2%2%,硬路肩橫向坡度為 4%4%,可計算得到地面匯流歷時：1八1.445(嘰)0.467=1.445(0.013 8.25)0.4671.445(0.013 3.75)0.4671.445(0.02 9)0.467JsJ0.020.04V0.67=2.732.73 minmin由線路縱坡ig=1%，可計算得到平均流速為：v =20ig.6二20 0.010.6= 1.26m/s可計算得到溝管匯流歷時：l40.t20.53min60v60 1.26匯流歷時為：t* t2=2.73 0.53 = 3.26min : 5 min假設匯流歷時驗算合格；7、排水溝泄水能力驗算排水溝的泄水能力按下式計算：Q = v A式中