简介公路部分排水系统

吴绍欣

(哈尔滨市呼兰区公路管理站，黑龙江 呼兰 150500)



简介公路部分排水系统

吴绍欣

(哈尔滨市呼兰区公路管理站，黑龙江 呼兰 150500)

公路的路面与地基状态良好是保障其能够正常使用的必要条件，然而由于使用环境的问题，路面与地基很容易受到侵蚀，其中水的侵蚀就是常见的一种。如果路面或地基长时间浸泡在水中，会造成公路寿命的缩减，造成的损坏还会导致公路的拥堵。因此，公路的排水系统是设计时必须考虑的公路结构。

排水沟；急流槽；跌水

1 排水沟

排水沟也称作泄水沟，是一种用于引导排出边沟、截水沟、取土坑或者路基意外的积水的排水系统，排水沟可以将上述结构的积水排放至桥涵或者路基之外，引入附近自然形成的洼地或者天然河道。当排水的线路上有多段沟渠或者水道时，为了方便调节水流整治水道，可以设置排水沟。排水沟的横截面形状大多为梯形，其尺寸需根据实际的情况和水利水文计算。当排水沟应用于边沟、截水沟、取土坑出水口时，根据经验可以得出，这些结构处的水流量比较小，可以直接采取宽沟结构，沟深大于0.5 m即可，土质边坡坡度可以在1∶1～1∶1.5之间。排水沟的纵坡设计时需要根据水力来计算，纵坡如果设计的过大，则会对排水沟产生冲刷，如果坡度较小，则会在沟内形成堆积，一般纵坡的选取在0.3%至0.8%之间，特殊情况时可以超过此数值范围，但是最小的坡度不可低于0.12%，而最大值不能超过3%。排水够的长度一般在500 m以内。

设计排水沟时应该注意，排水沟的位置要远离路基，与路基坡脚的距离最好控制在1～3 m之间，例如拦水带泄水口通过急流槽或者急流管的水流，应该汇集至路堤坡脚之外1～2 m之间的位置，并将排水沟要设置在水流汇集的地方。当遇到深路堑或高路堤边坡设边坡平台时，如果坡脚的流量比较大，则可以相应的设计平台排水沟，减小坡面的冲刷作用。设计排水沟时，应使作用在排水沟平面线形上的应力尽量为直线，并且简洁，如果遇见转弯，可将排水沟设计成圆弧形状，且半径不小于10～20 m之间，排水沟与河道渠沟的水流交汇口角度应该是锐角，并且不大于45°，如果实际的道路情况不能满足锐角相交，则应该用四分之一圆周长度的圆弧代替。如果设计出的排水沟沟底纵坡大于3%，则应该采取适当的加固措施。

2 跌水与急流槽

2.1 跌水

跌水和急流槽属于一种特殊的排水结构。跌水的作用主要是短距离内降低水速，减弱水的能量，所以跌水本身必须具有很稳定的结构，根据跌水的作用可以看出其大多设置在沟渠的纵坡陡峭处。跌水需要有加固措施，采用浆砌块石和混凝土结构。跌水可以分为单级和多级两类，跌水的沟底有等宽和变宽的区别。单级的跌水设计在排水渠的连接处，由于此处的水位差较大，需要对水流的冲力进行缓冲，以及起到改变水流方向的作用。多级的跌水则使用在陡坡较长的地段的沟渠中，用来减小水流的速度。跌水由进水口、消力池和出水口三部分组成。跌水墙的厚度如果用砌石则应该修筑30～40 m，如果使用混凝土则应该修筑为25～30 m之间，跌水墙的高度不可大于2 m墙基应埋于地面1 m一下，若跌水墙修筑在冻土区，则墙基要深入冻结线以下。消力池用于减小水从高处落下的势能，要设计的稳固，承力能力强，不易被破坏，底部可以设置1%到20%的纵坡，底板厚度为35～40 cm，消力池的边墙高度应高于理论计算水高的20 cm以上，边墙厚度则可以与跌水墙相同。消力槛的高度一般低于水深，槛顶的厚度大于40 cm，并在底部设置有泄水孔，便于在水流中断时排出池中的积水。跌水的台阶高度需要根据实际的路况进行设计，一般需要根据地形和地质条件确定。多级跌水的台阶高度可以相同，也可以不同，台阶的高度与长度的比值应该根据其所受应力与地面坡度相配合计算。

在施工时跌水可以采用增加过粗糙度的粗糙槽底，能够让水流的消能和减速更明显。跌水的常见消力结构是消力池、消力槛和两者混合的复合结构。当山坡陡峭时，跌水的下游水面的连接形式要选择淹没式水跃。消力池用于可挖池的土质或软石地基，消力槛修筑在没风化岩石地基，复合建筑池修筑在可挖池的地基，但是不足以完成淹没式水跃，所以需要增槛作为补充。跌水槽形状一般为矩形，若跌水高度较低，则可以设置槽底较缓的纵坡，也可以设置梯形。梯形跌水槽应在台阶前后进行加固。

2.2 急流槽

急流槽的纵坡相比较于跌水的纵坡更加的长，坡度比较陡，因此需要坚固的结构。可以才坚固的岩石面上砌槽，也可以在岩石坡面上挖槽，但是需要防护渗漏；在风化的岩石和土质坡面上比较容易挖槽，并且运用浆砌片和水泥混凝土铺砌而成，在临时有需求时，可以就地取木槽建筑急流槽、急流槽由进水槽、急流槽、消力池和出水槽组成。急流槽可以设计横截面形状为矩形或者梯形，尺寸需要根据水流的实际情况进行计算。急流槽的纵坡一般不大于1∶2，并且需要与天然地面的坡度配合。急流槽长度长时，槽底需要几个纵坡，一般设计成上段较陡、下段较缓。急流槽的纵坡大于1∶1.5时，要使用金属管，管径的尺寸要大于20 cm。各节的急流槽要固定在坡体上，连接口要做好防水处理，防止管内的水流渗漏，对坡面产生冲刷作用。当急流槽设计在较为陡峭的纵坡上时，为了防止槽体的脱滑，槽底可以间隔2.5～5.0 m在转折点设置耳墙，耳墙需要深入地基大约30～50 cm。急流槽和急流管的迸水口与沟渠泄水口间要做成喇叭口式的连接，变宽段至少有15 cm的下凹，并需要铺设防护措施。急流槽或急流管的出水口要设置消能设施，可以是混凝土制作的消力池或消力槛，消力池的洁面大多为矩形。急流槽进出水槽的底部需要用片石铺砌，长度大多大于10 m，在有特殊需要时，应该下游设计防冲铺砌。

如果在傍山路线上建立急流槽，应注意是否有天然的岩石山沟，如果山沟的形状吻合，则可以看作天然的急流槽，应该加以应用，必要时可以进行适当的修整。在某些长草困难的路段，会产生雨水漫流，对边坡产生冲刷的情况，如果道路的纵坡不大，急流槽在进水的路肩上可以制作成簸箕式，便于引导水流。纵坡大的路段急流槽进水口和路肩处要加设拦水带，防止上游的水进入急流槽，拦水带与进水口的连接应注意圆顺。当建筑的急流槽大于1.5 m时，墙角要设立基础，长的急流槽要分段建筑，分段的长度约为5～10 m，并且要确保接头处的密实，并且用防水材料填筑。人工加粗的急流槽可以更好的减小水流的流速和水流的冲击力，因此适用于坡度很大的纵坡之上。常见的人工加粗方法有矩形肋条、棋盘式方格、逆水流人字形横条等等。其中以矩形肋条加粗的形式最为常见，其加粗形式分为横肋式和交错设置式两种。在设计计算人工加粗的急流槽的水力时，应与普通的急流槽采用相同的计算方法。

2015-11-12

U417.1

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1008-3383(2016)08-0067-02