高速公路路面设计及排水设计(参考)
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1、第三章排水设计计算说明书3.1气候与地质条件介绍项目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°C,1月均温3.0-6.3°C,7月均温19.8-22.0°C。极端最高气温为32.8°C,最低气温为-12C。多年平均降水量达到1350毫米/年。蒸发量最大的月份为25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。项目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
2、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,510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。项目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
3、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+983.396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1：0.5,坡面流长度为7.5m）,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=（1518.14-1516.70）/36.604=0.03%,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：
4、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=7.5X36.604=274.53m2。由于坡面上采用拱式护面墙防护，则由公路排水设计规范得坡面径流系数取C=0.78。汇水区域在边沟平台上的面积A2=1x36.604=36.604m2，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=36.604x12=439.248m2，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=274.53+36.604+439.248=750.382m2，汇水区的径流数为C=274.53x0.78+36.604x0.53+439.248x
5、0.95750.382=0.871.1.2 计算汇流历时：由克毕公式t=1.445*1）0"7计算坡面汇流历时,其中：L坡面流长度;i坡面流坡度;sm1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m=0.4,且路堑坡度为1：0.5,得路堑坡0.4x7.5面汇流历时=1.445x(1/05Z7=2.05mn。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%,则t=1.445*(0x)0.467=3.816rin1<0.04查表得沥青混凝土路面粗糙系数为mi=0.013,横坡4%,坡面流长度为12m,所以历时时间为t=1.445x严132)0.467=1
6、.287mino1<0.04因此取坡面汇流历时t=3.816min（取最大值）。设边沟底宽为0.6m，高0.65m，以浆砌片石砌筑，沟壁粗糙系数口=0.025。设计水深为0.5m。水力半径为求得过水断面段面积为A=0.6x0.5二0.3m2bhR=b?2h0.6x0.50.6+2x0.5=0.188m。按曼宁公式,得沟内平均流速为：V=-R2i2=x0.188；x0.032=2.30m/sn0.025因此沟内汇流历时为t236.6042.30s=0.27min由上可得汇流历时为t=t+1=1.287+0.27=1.557nin。121.1.3计算降雨强度：据设计手册，高速公路路界内坡面排
7、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T42.25+62.60xlgP42.25+62.60xlg15)t+351.557+35I=3.170mm/mm。1.1.4计算设计径流量：可按降雨强度由推理公式确定：Q=16.67xCxIxF，式中Q-设计径流量；C-径流系数；F-汇水面积（Km2）;所以Q=16.67x0.87x3.170x750.382x10-6=0.0345m3/s。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,则泄
8、水能力Qc=0.3x2.3=0.69m3/s。因为设计径流量Q=0.0345m3/s泄水能力Qc=0.69m3/s，所以假定的边沟尺寸符合要求。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,则修正系数为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=2.3m/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,
9、出水口的间距初拟为50m，以K10+983.396K11+020段为设计段，纵坡坡度为0.03%,路拱横坡度为4%。计算图见图4.3-1：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），对路面和路肩表面排水取设计重现期为5年。(2)汇水面积和径流系数设出水口间距为50米，则两个出水口之间的汇水面积为F=50xl2xl0-6=600xl0-6km2，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t=1.445*(lmL-)0.467计算坡面汇流历时由表查得地表粗度系数m=0.013,路面横坡为is=4%,坡面流长度LS=12m,可计算
10、得到坡面汇流历时t=1.445*(10.013x12、=1.287min)0.467<0.04由沟底(即路线)纵坡i=0.03%,则由齐哈近似估算：gv二20i0.6=20x0.00030.6=0.154m/s，所以沟内汇流历时为:gts=50/(60x0.154)=5.411min由此,可得到汇流历时为t=t1+t2=6.698min4)降雨强度宀、亠“宀t42.25+62.60xlgP)贵州六盘水的降雨强度公式为：I=3.170mm/min,t+35由此得到设计径流量为：Q二16.67xCxIxF=16.67x0.95x3.170x600x10-6=0.030m3/s1.1.8确定路
11、缘带内的水深与水面宽度硬路肩宽为3m,外侧边缘设沥青路缘带，近路缘带60cm宽度范围内路肩横坡采用5%,由以上求得设计径流量Q=0.03m3/s。折线型底边的过水断面图见图4.3-2。查表得，光滑沥青表面的粗糙系数为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18丄QC=0.377一h3i2，带入Q=0.03m3/s,ih=0.04,i=0.0003,来反算h=0.104m。Cinhah则离路缘带60cm处的水深hb=h-Bi=0.104-0.6x0.04=0.08m。bawa水深为0.08、横坡为0.04的过水断面的泄水量按修正的曼宁公式来计算。0.3778丄
