簡介公路部分排水系統

吳紹欣

(哈爾濱市呼蘭區公路管理站，黑龍江 呼蘭 150500)

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簡介公路部分排水系統

吳紹欣

(哈爾濱市呼蘭區公路管理站，黑龍江 呼蘭 150500)

公路的路面與地基狀態良好是保障其能夠正常使用的必要條件，然而由于使用環境的問題，路面與地基很容易受到侵蝕，其中水的侵蝕就是常見的一種。如果路面或地基長時間浸泡在水中，會造成公路壽命的縮減，造成的損壞還會導致公路的擁堵。因此，公路的排水系統是設計時必須考慮的公路結構。

排水溝；急流槽；跌水

1 排水溝

排水溝也稱作泄水溝，是一種用于引導排出邊溝、截水溝、取土坑或者路基意外的積水的排水系統，排水溝可以將上述結構的積水排放至橋涵或者路基之外，引入附近自然形成的洼地或者天然河道。當排水的線路上有多段溝渠或者水道時，為了方便調節水流整治水道，可以設置排水溝。排水溝的橫截面形狀大多為梯形，其尺寸需根據實際的情況和水利水文計算。當排水溝應用于邊溝、截水溝、取土坑出水口時，根據經驗可以得出，這些結構處的水流量比較小，可以直接采取寬溝結構，溝深大于0.5 m即可，土質邊坡坡度可以在1∶1～1∶1.5之間。排水溝的縱坡設計時需要根據水力來計算，縱坡如果設計的過大，則會對排水溝產生沖刷，如果坡度較小，則會在溝內形成堆積，一般縱坡的選取在0.3%至0.8%之間，特殊情況時可以超過此數值范圍，但是最小的坡度不可低于0.12%，而最大值不能超過3%。排水夠的長度一般在500 m以內。

設計排水溝時應該注意，排水溝的位置要遠離路基，與路基坡腳的距離最好控制在1～3 m之間，例如攔水帶泄水口通過急流槽或者急流管的水流，應該匯集至路堤坡腳之外1～2 m之間的位置，并將排水溝要設置在水流匯集的地方。當遇到深路塹或高路堤邊坡設邊坡平臺時，如果坡腳的流量比較大，則可以相應的設計平臺排水溝，減小坡面的沖刷作用。設計排水溝時，應使作用在排水溝平面線形上的應力盡量為直線，并且簡潔，如果遇見轉彎，可將排水溝設計成圓弧形狀，且半徑不小于10～20 m之間，排水溝與河道渠溝的水流交匯口角度應該是銳角，并且不大于45°，如果實際的道路情況不能滿足銳角相交，則應該用四分之一圓周長度的圓弧代替。如果設計出的排水溝溝底縱坡大于3%，則應該采取適當的加固措施。

2 跌水與急流槽

2.1 跌水

跌水和急流槽屬于一種特殊的排水結構。跌水的作用主要是短距離內降低水速，減弱水的能量，所以跌水本身必須具有很穩定的結構，根據跌水的作用可以看出其大多設置在溝渠的縱坡陡峭處。跌水需要有加固措施，采用漿砌塊石和混凝土結構。跌水可以分為單級和多級兩類，跌水的溝底有等寬和變寬的區別。單級的跌水設計在排水渠的連接處，由于此處的水位差較大，需要對水流的沖力進行緩沖，以及起到改變水流方向的作用。多級的跌水則使用在陡坡較長的地段的溝渠中，用來減小水流的速度。跌水由進水口、消力池和出水口三部分組成。跌水墻的厚度如果用砌石則應該修筑30～40 m，如果使用混凝土則應該修筑為25～30 m之間，跌水墻的高度不可大于2 m墻基應埋于地面1 m一下，若跌水墻修筑在凍土區，則墻基要深入凍結線以下。消力池用于減小水從高處落下的勢能，要設計的穩固，承力能力強，不易被破壞，底部可以設置1%到20%的縱坡，底板厚度為35～40 cm，消力池的邊墻高度應高于理論計算水高的20 cm以上，邊墻厚度則可以與跌水墻相同。消力檻的高度一般低于水深，檻頂的厚度大于40 cm，并在底部設置有泄水孔，便于在水流中斷時排出池中的積水。跌水的臺階高度需要根據實際的路況進行設計，一般需要根據地形和地質條件確定。多級跌水的臺階高度可以相同，也可以不同，臺階的高度與長度的比值應該根據其所受應力與地面坡度相配合計算。

在施工時跌水可以采用增加過粗糙度的粗糙槽底，能夠讓水流的消能和減速更明顯。跌水的常見消力結構是消力池、消力檻和兩者混合的復合結構。當山坡陡峭時，跌水的下游水面的連接形式要選擇淹沒式水躍。消力池用于可挖池的土質或軟石地基，消力檻修筑在沒風化巖石地基，復合建筑池修筑在可挖池的地基，但是不足以完成淹沒式水躍，所以需要增檻作為補充。跌水槽形狀一般為矩形，若跌水高度較低，則可以設置槽底較緩的縱坡，也可以設置梯形。梯形跌水槽應在臺階前后進行加固。

2.2 急流槽

急流槽的縱坡相比較于跌水的縱坡更加的長，坡度比較陡，因此需要堅固的結構。可以才堅固的巖石面上砌槽，也可以在巖石坡面上挖槽，但是需要防護滲漏；在風化的巖石和土質坡面上比較容易挖槽，并且運用漿砌片和水泥混凝土鋪砌而成，在臨時有需求時，可以就地取木槽建筑急流槽、急流槽由進水槽、急流槽、消力池和出水槽組成。急流槽可以設計橫截面形狀為矩形或者梯形，尺寸需要根據水流的實際情況進行計算。急流槽的縱坡一般不大于1∶2，并且需要與天然地面的坡度配合。急流槽長度長時，槽底需要幾個縱坡，一般設計成上段較陡、下段較緩。急流槽的縱坡大于1∶1.5時，要使用金屬管，管徑的尺寸要大于20 cm。各節的急流槽要固定在坡體上，連接口要做好防水處理，防止管內的水流滲漏，對坡面產生沖刷作用。當急流槽設計在較為陡峭的縱坡上時，為了防止槽體的脫滑，槽底可以間隔2.5～5.0 m在轉折點設置耳墻，耳墻需要深入地基大約30～50 cm。急流槽和急流管的迸水口與溝渠泄水口間要做成喇叭口式的連接，變寬段至少有15 cm的下凹，并需要鋪設防護措施。急流槽或急流管的出水口要設置消能設施，可以是混凝土制作的消力池或消力檻，消力池的潔面大多為矩形。急流槽進出水槽的底部需要用片石鋪砌，長度大多大于10 m，在有特殊需要時，應該下游設計防沖鋪砌。

如果在傍山路線上建立急流槽，應注意是否有天然的巖石山溝，如果山溝的形狀吻合，則可以看作天然的急流槽，應該加以應用，必要時可以進行適當的修整。在某些長草困難的路段，會產生雨水漫流，對邊坡產生沖刷的情況，如果道路的縱坡不大，急流槽在進水的路肩上可以制作成簸箕式，便于引導水流。縱坡大的路段急流槽進水口和路肩處要加設攔水帶，防止上游的水進入急流槽，攔水帶與進水口的連接應注意圓順。當建筑的急流槽大于1.5 m時，墻角要設立基礎，長的急流槽要分段建筑，分段的長度約為5～10 m，并且要確保接頭處的密實，并且用防水材料填筑。人工加粗的急流槽可以更好的減小水流的流速和水流的沖擊力，因此適用于坡度很大的縱坡之上。常見的人工加粗方法有矩形肋條、棋盤式方格、逆水流人字形橫條等等。其中以矩形肋條加粗的形式最為常見，其加粗形式分為橫肋式和交錯設置式兩種。在設計計算人工加粗的急流槽的水力時，應與普通的急流槽采用相同的計算方法。

2015-11-12

U417.1

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1008-3383(2016)08-0067-02