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论文2

郑州交通职业学院

毕业论文

论文题目：

高速公路路基排水措施研究

所属系别：

交通工程系

专业班级：

10级道桥五班

姓名：

姜琳航

学号：

201008040410521

指导老师：

千银敏

撰写日期：

2012年11月

摘要

我国公路排水工程的发展经历了从无到有到逐步完善的过程，建国初期及其后20年，由于缺乏必要的排水设施，公路抵抗自然灾害的能力很弱，进入80年代，公路排水问题逐步被人们所认识；90年代后，我国开展了积极而富有成效的试验研究工作，排水工程被提到了一个相当重要的高度；1988年使公路排水工程更加完善和合理。

高速公路的最大病因之一是水灾，例如，水分的积聚使得沥青与集料之间的粘结力下降，造成路面基层承载能力下降，降低了路面材料的强度；受土质、气温的影响又容易引起土质松软、边坡坍塌、基身沉陷或产生滑动，进而导致道路的冻胀与翻浆的产生。

因此为保证路基的强度与稳定性，在路基路面设计、施工和养护中，必须采用边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽、暗沟、渗井等路基路面的排水工程。

关键词：

高速公路，排水工程，边沟，截水沟，排水沟

Summary

ThedevelopmentofChineseroaddrainageengineeringexperiencefromscratchtograduallyperfectprocess,after20yearsofitsfounding,duetothelackofnecessarydrainagefacilities,theabilitytoresistnaturaldisastersareveryweak,inthe1980s,roaddrainagegraduallybeenrecognized,Inthe1990s,thepositiveandproductiveexperimentresearch,drainageengineeringisaveryimportant,1988makeroaddrainageengineeringmoreperfectandreasonable.

Thebiggestcauseofhighway,forexample,isthefloodwateraccumulationmakestheasphaltwithaggregate,causingthecohesiveforcebetweenthebearingcapacityofpavement,reducesthesurfacematerialstrength,Undertheinfluenceofsoiltemperature,soilandeasycausecollapse,soft,slopebodysubsidenceorsliding,andleadtothepathoffrostheavingandpumping.Sotoensurethestabilityofroadbedandstrengthinroadbeddesign,constructionandmaintenance,mustuseditches,cutditch,drains,plunge.AnGourapidstrough,theroadbedandshalldrainageengineering,etc.

KeyWords:

highway,drainageengineering,ditches,cutditch,drains

目录

1引言-4-

2高速公路排水措施概述-4-

3地表水排水设备-4-

3.1边沟-4-

3.1.1边沟的设置与作用-4-

3.1.2边沟的横断面形式-4-

3.1.3边沟的断面尺寸-5-

3.1.4边沟的纵坡与长度-5-

3.1.5边沟出水口处处理-5-

3.2截水沟-5-

3.2.1截水沟设置-5-

3.2.2施工要求-6-

3.3排水沟-6-

3.4跌水与急流槽-7-

3.5蒸发池-7-

3.6排水泵站-7-

4地下排水措施-7-

4.1暗沟-8-

4.1.1暗沟的设置与作用-8-

4.1.2暗沟的构造及施工注意事项-8-

4.2渗沟-8-

4.2.1渗沟的作用和使用范围-8-

4.2.2渗沟的分类及使用条件-8-

4.2.3渗沟的施工技术要求-8-

4.3渗水井-9-

4.3.1渗水井的作用及使用条件-9-

4.3.2渗水井的构造-10-

4.3.3施工要求-10-

五、结果分析与讨论-10-

六、结语-11-

参考文献-12-

致谢-13-

1引言

随着公路建设的发展，特别是高等级公路的建设，水对公路的影响日显突出。

由于近几年我国发生了几次历史上罕见的特大洪水，公路水毁损失十分严重，这固然有洪水凶猛人力不可抗拒的因素，但公路本身抗灾能力差，排水设施不齐全，排水设施不配套也是造成水毁损失的一个重要原因。

因此充分认识水对公路的破坏性，认真做好公路排水措施的设计施工和养护已是一项十分严峻而紧迫的任务。

2高速公路排水措施概述

高速公路排水措施对于高速公路路基的稳定性及路面的使用寿命有着显著的影响。

高速公路排水措施应包含以下两个方面的内容：

其一是要考虑如何减少地下水、农田排灌水对路基稳定性及强度的影响，一般称之为第一类排水；其二是要考虑如何将路表水迅速排出路基之外，最大限度地减少雨水对路基、路面质量的影响，减少因路表水排水不畅或路表水下渗对路基、路面结构和使用性能产生的损害，这称为第二类排水。

3地表水排水设备

3.1边沟

3.1.1边沟的设置与作用

边沟一般在路堑、矮路堤、零添灵挖路基及陡坡路堤边缘外侧或破脚外侧，以及路基边缘高度小于边沟深度的地方均应设置。

其作用主要用于汇集和排除流向路基范围内的少量地表水。

当边沟流量不大时，一般不需要进行水文水力计算，可直接套用标准横断面形式；当流量较大时，断面则应根据水力计算确定。

3.1.2边沟的横断面形式

原地面属于土质时，可采用梯形断面。

原地面属于石质时，可采用矩形断面。

在矮路堤施工或采用机械化施工时，可采用三角形断面。

防积沙和积雪路段，可采用流线型边沟，并可改善道路的景致、使其美观、舒顺。

3.1.3边沟的断面尺寸

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

当流量较大时，可根据水流量的大小加大边沟断面尺寸。

梯形边沟的内侧边坡一般为1：

1～1：

1.5；岩石边沟一般为1：

0～1：

1.5；浆砌边沟内侧边坡可直立；三角形边沟内侧边沟一般为1：

2～1：

3。

各种沟渠外侧边坡与挖方边坡一致。

3.1.4边沟的纵坡与长度

边沟的纵坡易于路线的纵坡相一致，并不易小于0.3％，以防淤积，在特殊情况下容许减至0.1％。

路线纵断面设计时，为兼顾边沟的设置，在横向排水不畅路段及各级公路的长路堑路段，均应采用不小于0.3％的纵坡。

路堑边沟的水流，不应流经隧道排出。

边沟的水应顺势排至低洼地段或天然河流，受地形的限制为防止水流漫溢或冲刷，边沟的单向排水长度一般不宜超过300～500m。

若超过此值，则添设排水沟和涵洞，将水引出路基范围以外。

3.1.5边沟出水口处处理

为防止冲刷，目前常采用排水沟、跌水或急流槽将边沟所汇集的水引至低洼地、天然河流处。

在回头曲线处，应顺着原来边沟方向沿山坡开挖排水沟，将水引出路基范围以外。

在由路堑过度到路堤，边沟沟底到填土坡脚高差过大处，山坡路基在大坡下的回头曲线处，边沟水引向桥涵进口处等，水流的冲刷过度，或使桥涵进口淤塞，或冲坏构造物的危险，必须采取加固措施予以解决。

3.2截水沟

3.2.1截水沟设置

在无弃土堆的情况下，截水沟的边缘离开挖方路基坡顶的距离根据土质情况而定，原则以不影响边坡稳定。

对于一般土质应距路基坡顶不小于5m，对于湿陷性黄土地区不应小于10m，同时应进行加固，以防治渗漏。

截水沟中挖出的土，应该堆在路堑与截水沟之间，并整修成T形，并进行夯实，顶面应做成1.5%-2%倾向截水沟的横坡。

路基上方有弃土堆时，截水沟应离开弃土堆脚2~6m，弃土堆坡脚离开路基挖方坡顶不应小于5m，弃土堆顶部应设1.5%-2%倾向截水沟的横坡。

山坡上路堤的截水沟离开路堤坡脚至少2.0-5.0m，并将挖出的截水沟的土填在路堤与截水沟之间，修筑向沟倾斜坡度为1.5%-2%的护坡道，使路堤内侧地面水流人截水沟排出。

3.2.2施工要求

截水沟长度超过一定的距离时应选择适当的地点设出水口，将水引至自然沟中或桥涵进水口，截水沟必须有固定的出水口，必要时须设置排水沟、跌水或急流槽。

截水沟的出水口必须与其他排水设施平顺衔接。

为防止水流下渗和冲刷，截水沟应进行严密的防渗和加固，地质不良地段和土质松软、透水性较大或裂隙较多的岩石路段，对沟底纵坡较大的土质截水沟及截水沟的出水口，均应采用加固措施防止渗漏和冲刷及沟壁。

3.3排水沟

排水沟的线形要求平顺，尽可能采用直线形，转弯处宜做成弧线，其半径不宜小于10m，排水沟长度根据实际需要而定。

排水沟沿路线布设时，应离路基尽可能远一些，距路基坡脚不宜小于3~4m。

当水流的流速大于容许冲刷流速时，沟底、沟壁，应采取表面加固措施。

高速公路中央分隔带排水设计主要为排除中央分隔带内积水，可分为施工期间和道路营运期下渗水的排除。

施工期间排水量取决于最大瞬时降雨量及中央分隔带的汇水面积。

一般情况下，由于高速公路中央分隔带内设置有通讯、监控用管线的人手孔，因此，中央分隔带排水长度应为两个人手孔之间的间距，一般路段的最大间距为180m。

  在实际施工过程中存在许多问题，如中央分隔带是在基层施工后进行开挖施工的，开挖的边沟表面粗糙，沥青不易粘结牢固，不能形成均匀、无破损的防渗层。

土工布因有接缝，不能形成整体而达到完全不透水的程度。

因此，当盲沟积水时侧面仍将无法阻止水渗入路基。

由于施工质量不易控制，造成横向排水管标高误差或产生淤塞，从而使上游横向排水管排水不畅，大量的水流向最低处，而最低处的横向排水管由于设计时包裹无纺土工布或产生淤塞，使排水能力严重不足，从而导致下游中央分隔带积水严重，有的下雨后几天中央分隔带仍有积水，使路基长时间浸泡，影响了路基、路面的强度。

由于通讯、监控管线人手孔的设置阻断了中央分隔带排水，造成中央分隔带积水或积水渗入，为了解决这些问题，采用以下办法处理：

对于设计底坡小于0.3％的，采用锯齿形纵向矩形碎石盲沟，并于盲沟底部设置软式透水管和每隔30～50m设置集水槽汇集中央分隔带雨水或渗水；根据以上计算，中央分隔带每隔30～50m设置一道横向排水管，将盲沟中的水排出路基以外；在中央分隔带内设置2cm厚水泥砂浆层、沥青防渗层及土工布防渗层，防止中央分隔带中水从侧面向路基渗透。

3.4跌水与急流槽

跌水与急流槽必须采用浆砌结构或混凝土结构，跌水的台阶高度可根据地形、地质等条件决定，多级台阶的各级高度可以不同，其高度与长度应之比与原地面坡度相适应。

急流槽的纵坡不宜超过l：

1.5，同时应与天然地面坡度相配合。

当急流槽较长时，槽底可用几个纵坡，一般是上段较陡，向下逐渐放缓。

当急流槽很长时，就分段砌筑，每段不宜超过10m，接头用防水材料填塞，密实无空隙。

急流槽的砌筑应使自然水流与涵洞进、出口之间形成一个过渡段，基础应嵌入地面以下，基底要求砌筑光滑平台并设置端护墙。

路堤边坡急流槽的修筑，应能为水流入排水沟提供一个顺畅通道，路缘石开口及流水进入路堤边坡急流槽的过渡段应连接圆顺。

3.5蒸发池

在路面上的水无法引出路基以外时，我们可以在路基就近设蒸发池，当用取土坑作蒸发池时与路基坡脚间的距离不应小于5—10m。

面积较大的蒸发池至路堤坡脚的距离不得小于20m，坑内水面应低于路基边缘至少1m。

坑底部应做成两侧边缘向中部倾斜0.5%—1%的横坡。

取土坑出人口应与所连接的排水沟或排水通道平顺连接。

3.6排水泵站

排水泵站用于无法自流排除的路基汇水，包括集水池和泵房。

集水池的布置，应考虑改善水泵吸水管的水利条件，减少滞流或涡流。

集水池的大小，应根据汇水量、水泵能力和水泵工作情况等因素确定。

排水泵站排出的水应排出公路用地范围以外。

4地下排水措施

地下排水措施是指处置地下水的措施。

具有拦截、汇集、排除地下水或降低地下水位，或能兼排地面水的结合物。

公路路基常用的地下排水设备有暗沟、渗沟及渗井等，若流量较大的地下水或地面水，应设置转用地下管道予以排除。

由于地下排水措施设置于地面以下，不易维修，建成后难以查明失效情况，因此在施工及检测过程中应严格按设计施工，并注重平常的养护，以免结构失效而后患无穷。

4.1暗沟

它是指在路基或地基内设置的充填碎砾石等粗集料（有的其中埋设透水管）的排水、截水暗沟。

4.1.1暗沟的设置与作用

其设置是当路线无法绕避时，路线下有泉眼或高速公路、一级公路路中央分隔带有雨水侵入时，通过雨水口将地面水引入设在地面以下引导水流的沟渠。

它的主要作用是排除路基范围内的泉水和地下集中水流。

4.1.2暗沟的构造及施工注意事项

暗沟属隐蔽工程，应注意施工，避免失效。

暗沟应在路基填土前或开挖后，按照泉眼范围及流量的大小或渗沟的水流情况，确定断面尺寸。

寒冷地区的暗沟，应作防冻保温处理或将暗沟设置在冻结深度以下。

施工时宜由下游向上游施工，并应随挖、随撑、随填。

4.2渗沟

4.2.1渗沟的作用和使用范围

渗沟主要用来吸收降低地下水位，汇集和拦截流向路基的地下水，并将其排除路基范围之外，使路基土保持干燥，不致因地下水成害。

渗沟是公路路基常见的一种地下排水沟渠，根据地下书分布情况，可设置在边沟、路肩、路基中线以下会路基上侧山坡适当位置，当地下水埋藏较浅或有固定含水层时宜采用渗沟。

4.2.2渗沟的分类及使用条件

根据构造不同，渗沟可分为填石渗沟、管式渗沟和洞式渗沟三类。

填石渗沟：

一般由于流量不大，渗沟不长的地段，是常用的一种渗沟。

洞式渗沟：

用于地下水流量较大，或缺乏水管的情况。

管式渗沟：

设与地下饮水较长的地段，渗沟纵向长度不应大于250～350m，若渗沟过长时，加横向泄水管，将纵向渗沟内的水流，迅速的分段排除。

4.2.3渗沟的施工技术要求

渗沟由排水层、反滤层、封闭层组成

1、填石渗沟的排水层，可采用石质坚硬的较大碎石或卵石填充，以保证具有足够的空隙度排除设计流量;洞式渗沟的排水层采用浆砌片石砌洞，其作用与水管相仿，能排较大水流；管式渗沟的泄水管一般采用混凝土预制管，或用陶土、石棉等材料制成，管壁应设泄水孔别交错布置，其间距不大于20cm。

2、反滤层

汇集水流时，为防止砂、土挤入渗沟，应设反滤层。

反滤层应用筛洗过的中砂、粗砂、砾石无砂混凝土等渗水材料分层填筑，颗粒粒径由上而下，自外向内逐渐增大，相邻层的粒径一般不小于1：

4，没层厚度不小于15cm或采用渗水土工织物作反滤层。

3、封闭层为防止地面水流入渗沟，渗沟顶部应设封闭层。

封闭层可采用双层反铺草皮或其他材料铺成隔层，并在其上夯填厚度不小于0.5m的防水层或用浆砌片石筑成。

（1）边坡渗沟、支撑渗沟应垂直嵌入边坡破题，其平面形式宜采用填条带形布置；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。

地下水位较高、水量较大的填挖交界路段和低填方路段应设置渗沟，以保证路基处于干燥或中湿状态。

（2）一般沟深在2m以内，宽度为0.6～0.8m;沟深3～4m，宽度不小于1.0m。

渗沟的纵坡一般不小于0.5％，特殊情况可减至0.2％，但必须加强防淤措施。

渗出水口必须保证水流顺畅，出口如在路基附近，须防止水流停滞或冲刷路基边坡；冰冻地区的渗沟出水口应采取措施，如加大出口沟底纵坡，设保温层等，以保障水流不冻结。

（3）渗沟基地一般均埋入不透水层，沟壁一侧设反滤层汇集水流，而另一侧采用粘土夯实或M50砂浆浆砌片石，拦截水流。

若含水层较厚，沟底不能买入不透水层，沟壁两侧均应设置反滤层。

（4）填充料（砂石料）颗粒小于0.15mm的含量不应大于5％，禁止用粉砂、细砂及风化石料填筑。

泄水管可用陶土、石棉、混凝土等材料制成，为保证相管内渗水，集水部分排水管管壁应设渗水孔眼、缝隙或间隙，沟底用干砌片石铺砌，若渗沟沟底深入不透水层，则用浆砌片石或混凝土铺筑。

4.3渗水井

4.3.1渗水井的作用及使用条件

在平坦地区，当路基附近的地面水或浅层地下水无法排除，如距离地面不深处有渗透性土层，而且地下水背离路基或较深，或有固定含水层时，可设置渗井，将地面水或地下水经渗井通过不透水层中的钻孔流入下层透水层中排除。

渗井施工比较麻烦，造价较高，因易淤塞故一般不宜采用，确因地面水较多而地下水较为困难时，在与其他方案做经济技术比较后，可有条件地进行选用。

4.3.2渗水井的构造

渗井上部为积水结构，下部为排水结构。

上部构造：

渗井断面一般采用直径0.7m圆形，或0.6～1.0m的方形。

渗水井的顶部四周用粘土夯实筑堤围护，顶部加筑混凝土盖。

下部结构：

渗水井的下部，必须穿过不透水层而深达透水层，井内填充砂石料。

4.3.3施工要求

渗井应离路堤坡脚不小于10m。

渗井的井深视地层构造而定，应保证将地面水或浅层地下水引入较深的透水层中去。

透水土层离地面较深时，可用钻机钻孔，但钻井的直径不应小于15cm，有时可达50～60cm。

井内有中心向四周按层次分别填入由粗而细的砂石材料。

粗料渗水，细料反滤。

每层填充料应选取尺寸一致的材料，不得混杂，并要求筛分、冲洗、施工时用铁皮套筒或相应工具分隔填入不同粒径的材料，要求层次分明。

五、结果分析与讨论

高速公路水毁问题是公路工程质量通病之一。

本文从水毁产生的原因入手，对路基排水措施进行了较详细的分析，并有针对性地提出了预防水毁出现的相应措施。

高速公路路基水毁现象是世界各国普遍存在的问题，水毁的危害在于地下水、农田排灌水、雨水、路表水等对路基的毁坏，路面结构受损，导致路面承载力下降，从而加速路面破坏。

我国公路特别是早期修筑的高速公路路基水毁严重，而传统的养护措施是在问题出现以后再进行处理，这样会存在许多弊端。

本文系统介绍了预防性养护定义及其重要性，对预防性养护的时机进行了探讨，认为预防性养护措施比较重要，大大减轻了后期的养护。

六、结语

高速公路路基水毁的发生很大程度上是由于不规范施工造成的，只要积极采取有效措施，规范管理，合理组织施工工序，杜绝不利因素的发生，水毁问题一定可以减少。

实际上除了按照现行高速公路路基排水规范要求之外，还应从路面材料选择，材料组合设计，路面结构设计等方面研究解决路基排水问题，这也是高速公路路基排水今后发展的主要方向。

参考文献

[1]公路排水设计规范，（JTJ018—97）人民交通出版社，1997年

[2]公路路基设计规范（JTG·D30—2004）人民交通出版社

[3]公路排水设施施工手册人民交通出版社2005年

[4]公路排水设施人民交通出版社2002年

[5]公路边沟防护与治理人民交通出版社2002年

[6]公路土工合成材料应用技术规范（JTJ／T019—98）人民交通出版社1998年

[7]路基路面工程人民交通出版社

[8]公路养护工程常见病害及防治人民交通出版社

致谢

大学三年的学习生活即将结束，在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。

本文能够顺利的完成，要特别感谢我的辅导老师千银敏的关怀和教导。

她严谨细致、一丝不苟的工作作风一直是我工作、学习中的榜样。

这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不开您的细心指导。

而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的进入论文撰写的状态。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！