高速公路路面设计及排水设计(参考)(2021整理)

本文为网上收集整理，如需要该文档得朋友，欢迎下载使用 精品文档，word文档 第三章 排水设计计算说明书 气候与地质条件介绍 工程工程区属亚热带湿润季风气候区，整体气温变化幅度小，年均温13-14℃，1月均温3.0-6.3℃，7月均温19.8-22.0℃。℃，最低气温为-12℃。多年平均降水量到达1350毫米/年。蒸发量最大的月份为2～5月份，无霜期230-300天。冬暖夏凉，气候宜人。地形起伏较大，局部地区气候差异明显。全市总水量约142.18亿立方米，其中地表水体平均年流量64亿立方米。工程工程区地处长江水系和珠江水系的分水岭地区。长江水系以乌江上游三岔河为干流，展布于市境北部；珠江水系以北盘江为干流，由西向东横贯市境中部；南盘江支流分布于市境南部边缘。受岩溶地貌影响，地表河网与地下河网均有发育，互有衔接，且反复出现。境内10公里以上河流43条，多呈现河谷深切，河床狭，水流急，落差大，水利资源丰富。 工程区年降水量具明显的季候性特征，5～10月为雨季，多暴雨，降水量占全年总量的三分之二，暴雨常造成洪水灾害，并诱使崩塌、滑坡等地质灾害发生。 工程工程区所属境内岩溶地貌类型齐全，发育典型。山峦众多，延绵起伏；沟壑纵横，深履险峻。地势西北高，东南低。地面最高点为乌蒙山脉的韭菜坪，海拔在2900.3米，人称“贵州屋脊〞；最低点在六枝特区毛口乡北盘江河谷，海拔586米。境内平均海拔在1400-1900米之间。沿线地质情况为覆盖层以种植土、亚砂土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，覆盖层厚2m左右，稻田中种植土厚0.6m左右。下伏基岩为硅化板岩。

3.2 边沟设计验算 在K10+至K11+020之间的左侧挖方段为挖方最大汇水面积段，本次设计以沥青混凝土路面为例。硅化板岩路堑〔坡度为1：,坡面流长度为m〕，路基宽度21.5m,取单侧路面和路肩横向排水宽度为12m,路拱横坡为2%在纵断面方面，此处属于竖曲线上，采用平均纵坡i=〔-〕/=%,边沟坡脚和路肩边缘间设置矩形形边沟。计算简图如图4.2-1.

1.1.1 计算汇水面积和径流系数： 由图一计算汇水区域在路堑一侧〔由平台沟到边坡平台〕的面积A1=×=m2。由于坡面上采用拱式护面墙防护，那么由?公路排水设计标准?得坡面径流系数取C1=0.78。汇水区域在边沟平台上的面积A2=1×=m2,取坡面径流系数(浆植草护面)C2=0.53，汇水区域在路面一侧(公路路中线到边沟〕的面积为A3=×12=m2,由表查得沥青路面径流系数为C3=0.95。由此，总的汇水面积为F=++=m2，汇水区的径流系数为本文为网上收集整理，如需要该文档得朋友，欢迎下载使用 精品文档，word文档 C=87.0750.3820.95439.2480.5336.6040.78274.53。

4%路面表面排水（4%）以沥青混凝土路面设计

拱式护面墙一级边坡排水1:0.5植草护面边沟平台边沟K10+983.396K11+020

路面中心线

图 0-1 边沟计算示意图 1.1.2 计算汇流历时：

由克毕公式467.0ss11)iLm(*445.1t计算坡面汇流历时， 其中：Ls——坡面流长度； is——坡面流坡度； m1——地表粗糙系数； 由表查得拱式护面墙防护路堑边坡的粗度系数m1=0.4，且路堑坡度为1：0.5,得路堑坡

面汇流历时2.05min)1/0.57.54.0(445.1t467.01。 由表查得边沟平台〔植草护面〕的粗度系数m1=0.4,横向坡度为4%，那么3.816min)0.0440.4(*445.1t467.01 查表得沥青混凝土路面粗糙系数为m1=0.013，横坡4%，坡面流长度为12m，所以历时时间为1.287min)04.0120.013(445.1t467.01。 本文为网上收集整理，如需要该文档得朋友，欢迎下载使用 精品文档，word文档 因此取坡面汇流历时t1=min(取最大值)。 设边沟底宽为0.6m，高0.65m，以浆砌片石砌筑，沟壁粗糙系数n=0.025。设计水深为0.5m。

求得过水断面段面积为A=20.3m5.06.0，水力半径为

R=188.05.026.05.06.0h2bbhm。 按曼宁公式,得沟内平均流速为：

s/2.30m03.0188.00.02511V21322132inR

，因此沟内汇流历时为

min27.0s2.3036.604VLt2。

由上可得汇流历时为 1.557min0.271.287ttt21。 1.1.3 计算降雨强度： 据设计手册，高速公路路界内坡面排水设计降雨重现期为15年。求设计重现期和降雨历时内的降雨强度〔mm/min〕,由于公路在贵州六盘水境内，据?公路排水设计手册?，可取公式35lgP62.6042.25Itmm/min170.335557.1)lg1560.6242.25



。

1.1.4 计算设计径流量： 可按降雨强度由推理公式确定：FIC67.16Q， 式中Q---设计径流量； C---径流系数；

F---汇水面积〔Km2〕;

所以s/0345m.010382.750170.387.067.16Q36。 1.1.5 检验径流： 设定边沟的截面形式为矩形，底宽0.6m,过水断面为底宽0.6m，水深0.5m，断面积为0.3m2,那么泄水能力Qc=0.3×2.3=m3/s。 本文为网上收集整理，如需要该文档得朋友，欢迎下载使用 精品文档，word文档 因为设计径流量Q=0.0345m3/s

1.1.6 冲淤检验： 边沟的平均流速应使水流在设计流量条件下不产生冲刷和淤泥。为此，应保证设计流速在最大和最小允许流速范围内。 对于浆砌片石边沟，最大允许速度为3.0m/s，由于水深不大于0.5m，那么修正系数为0.85,故修正最大允许流速为2.55m/s,而最小允许速度为0.4m/s。 对于平均流速V=m/s在最大与最小范围内，故满足冲淤检验。 综上所述，边沟尺寸符合要求。

拦水带设计验算： 本次设计以沥青路面设计为例，单侧路面和路肩横向排水的宽度为12m,出水口的间距初拟为50m，以K10+983.396～K11+020段为设计段，纵坡坡度为%,路拱横坡度为4%。计算图见图：

道路中线路肩边缘出水口

图 0-1 拦水带设计示意图 1.1.7 设计径流量计算 （1） 设计重现期 按公路重要程度〔高速公路〕，对路面和路肩外表排水取设计重现期为5年。

（2） 汇水面积和径流系数 本文为网上收集整理，如需要该文档得朋友，欢迎下载使用 精品文档，word文档 设出水口间距为50米，那么两个出水口之间的汇水面积为F=50×12×10-6=600×10-6km2,对于沥青混凝土路面取径流系数C=0.95。

（3） 汇流历时 由克毕公式467.0ss11)iLm(*445.1t计算坡面汇流历时t1，由表查得地表粗度系数m1=0.013,路面横坡为is=4%,坡面流长度LS=12m,可计算得到坡面汇流历时467.01)0.04120.013(*445.1t=1.287min

由沟底〔即路线〕纵坡ig=%,那么由齐哈近似估算： 6.020giv=6.00003.020=m/s,所以沟内汇流历时为：

ts=50/(60×)=min 由此，可得到汇流历时为t=t1+t2=min

（4） 降雨强度 贵州六盘水的降雨强度公式为：35)lgP62.6025.42It3.170mm/min, 由此得到设计径流量为： FIC67.16Q=16.67×0.95××600×10-60m3/s

1.1.8 确定路缘带内的水深与水面宽度 硬路肩宽为33/s。折线型底边的过水断面图见图。 查表得，光滑沥青外表的粗糙系数为n=0.013, 对于浅三角形沟的水力计算采用修正的曼宁公式来计算泄水能力，由

QC=21381377.0ihnih3/s，ih4003,来反算ha=m。 那么离路缘带60cm处的水深hb=ha-Bwia=0.10448m。 84的过水断面的泄水量按修正的曼宁公式来计算。

2138

10003.004.0013.004.0377.0Q211 m3/s 本文为网上收集整理，如需要该文档得朋友，欢迎下载使用

精品文档，word文档 图 0-2 路缘带内60cm宽度范围内的泄水量为:

00211.003.01QQQa28m3/s。

路缘带内60cm宽度范围外的泄水量为:

2138

0003.004.0013.003.0377.0bQ=0.0028m3/s。

总泄水量Qa+Qb08m33/s 改水深ha6m,按上述方法知： hb=ha-Bwia6436m

0016.00003.0036.0013.004.0377.021381Q m3/s，

Qa2816264m3/s 0021.00003.0036.0013.003.0377.02138bQ m3/s

总泄水量Qa+Qb26421285m33/s，因而，拦水带边沟水深为623=1.27m。

1.1.9 确定拦水带尺寸 水力计算主要关心边沟排泄设计流量时的水深和水面宽度，前者影响到路缘带或缘石的高度，后者用于检验沟内水面是否超过设计规定的限值〔硬路肩内侧边缘〕。根据拦水带边沟水深为6cm，以及水面宽度为1.27m(硬路肩宽度为3m),选择拦水带的形式为水泥混凝土拦水带，拦水带堤高12cm,正面边坡1：1,反面边坡直立。具体尺寸见下列图。本节设计的公式均来自于公路排水设计手册。