截排水工程
地表截排水工程最首要的设计标准是降雨标准(包括暴雨重现期和降雨历时标准)、排水沟的超高标准。
1、降雨标准
拟建场地属高原温带季风气候区,地形高差较大,气温垂直分带明显,具阴雨多,日照少,湿差大等特点,多显示高原性气候。据某县气象局资料,每年11月至次年4月为干季,5至10月为雨季,历年平均雨日达230多天。多年平均降雨量923.6mm,最大日降雨量178.3mm(2016年7月1日);雨量最多为6、7、8月,占全年降雨量的47%,最少为1、2、12月,仅占全年降雨量的6%。暴雨早在5月上旬,迟在6月中旬出现。
2、超高标准
排水沟超高标准定为:设计和校核情况下均不低于0.20m。
3、地表截排水工程布置
截排水工程主要设计有坡面排水沟,净截面尺寸0.3m×0.40m以及坡面截水沟,沟净截面尺寸0.4m×0.50m。路侧排水沟,净截面尺寸0.2m×0.25m.
其中坡面排水沟约350m,将上台积水引排至下一台截水沟内;截水沟主要布设于分台整坡马道上为坡面截水沟,长约1085m;路侧排水沟长约385m,截排水工程均采用C20砼浇筑。
① 设计频率地表汇水流量计算
地表排水工程应根据防治主体的规模、范围及其重要程度,准确、合理的选定设计标准,即选定某一阵雨频率作为计算流量标准。将大于设计标准或在非常情况下使工程仍能发挥其原有作用的安全标准,作为校核标准。本设计采用中国公路科学研究院提出的经验公式进行地表排水工程的地表汇水流量计算,结果见下表。
流量计算经验公式为:
Op=ΦSpF(F<3km2时)
式中:
Qp:设计频率地表汇水流量(m3/s);
Φ:径流系数;
Sp:设计降雨强度(mm/h),50年一遇设计,100年一遇校核;
F:汇水面积(km2)。
经过计算可以得出各沟渠段的设计流量和校核流量如下表所示。
地表排水工程流量表
|
设计沟型 |
汇流面积 km2 |
径流系数 |
降雨强度 mm/h(校核强度) |
设计流量 (m3/s) |
校核流量 (m3/s) |
|
坡面截水沟 |
0.2 |
0.35 |
5(5.5) |
0.46 |
0.50 |
|
坡面排水沟 |
0.1 |
0.35 |
5(5.5) |
0.27 |
0.29 |
|
路侧排水沟 |
0.1 |
0.35 |
5(5.5) |
0.27 |
0.29 |
③排水沟断面设计计算
根据设计排涝流量确定其截面几何尺寸,排沟截面尺寸全部为矩形截面,计算公式如下:
Q计=W·C
R=
w=(b+mh)·h
C=
R1/6
式中:
Q计:计算流量(m3/s);
R:水力半径(m);
W:沟道过水断面面积(m2);
Χ:湿周(m);
C:谢才系数;
n: 沟床糙率,(混凝土取0.013,浆砌石取0.025);
b:设计渠道底宽(m);
h:设计沟道过水高度(m);
i:水力坡降(‰);
m:边坡系数,矩形截面排水沟为0;
根据以上排水沟的水力计算,然后结合最佳水力断面时的各项参数要求得出下表所示的各型沟段水利计算及断面设计结果,其中排水沟的计算流量应大于设计流量,由于降雨量等原因,渠道截面尺寸设计均有所放宽。排水沟的具体设计计算详见计算书。
排水沟设计参数计算表
|
编号 |
水利坡降 |
糙 率 |
设计流量 |
渠道尺寸 |
计算流量 |
|
|
I(‰) |
n |
Q设(m3/s) |
h(m) |
b(m) |
Q计(m3/s) |
|
|
坡面截水沟 |
50.0 |
0.013 |
0.27 |
0.40 |
0.50 |
0.483 |
|
坡面排水沟 |
700.0 |
0.013 |
0.75 |
0.40 |
0.30 |
1.108 |
|
路侧排水沟 |
50.0 |
0.013 |
0.27 |
0.25 |
0.20 |
0.345 |
① 水沟结构设计
根据上述计算可知,所选取的排水沟净断面0.5m×0.4m、0.3m×0.4m、0.2m×0.25m的矩形截面截排水沟,计算流量均大于设计流量及校核流量,满足设计要求,故选用该类截面为排水工程截面形式,由此进行排水沟结构形式的确定。
排水沟分缝---为防止温差裂缝和基础不均匀沉陷造成的排水沟裂缝,应进行分缝处理,分缝间距在排水沟纵比降较大时,采用间距10m,并设置防滑墩。在较为平缓沟段采用的间距为20m。伸缩缝(沉降缝)缝宽2cm,缝内填塞沥青木板。