¶ 公路排水設計規範－第八章 路基排水設計 8.1 功能
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- 51 -第八章 路基排水設計
8.1 功能在不因降低原有地下水位而影響附近地下水源或生態環境前題下，得設置路基排水設施，以防止路面提早損壞，其作用如下：
1. 攔截排除因地形或地質關係而流入邊坡或路基之地下滲流水。
2. 排除路面下滲水。
3. 降低路基下過高地下水位。
¶ 8.2 專案調查
設計前視需要詳細調查集水區水文特性、地層組成、土壤種類、地下水位及流向，宜對地層之透水係數進行現場透水試驗或室內透水試驗，以求得地層之透水係數，俾據以推估地下水之流量。
¶ 8.3 地下排水溝
由透水管及溝槽內回填之濾層(或由透水濾布所包裹之透水材料)所構成(參見圖8-1)。
路邊溝面層hp (結構層厚度)
級配粒料底層濾層(或透水材料外包透水濾布)
透水管圖8-1 地下排水溝示意
8.3.1 位置
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- 52 -為遮斷因地形關係而流入路基之地下水或湧水、降低路基及坡面之過高地下水位，可視需要，於路肩、中央分隔帶或坡面平台，設置一條或多條縱向地下排水溝。
如因地層分布、地下水流向或地下水量過多等因素，無法以縱向排水達到所需功能時，應沿公路設置橫向排水。其位置應配合地下水位及流向、排水功能需求、公路構造物基礎、地面排水設施及其他地下埋設物決定之。
¶ 8.3.2 透水管埋設深度
地下排水溝之透水管埋設深度(參見圖8-2)，視擬施工後之地下水位、透水管間距、路面坡度、路基透水性及兩側邊坡特性等因素決定之。
最小埋設深度採用(8-1)式計算。
200式中 H ：透水管最小埋設深度(m)
S ：設計地下水面最小坡度(%)，參見表8-1S ：路面橫向坡度(%)
h ：透水管中心至設計地下水面之高差(m)，參見表8-1B ：透水管中心線間距(m)
wD ：路床面與地下水面間之容許高差(m)，最小採 0.6m
h ：路面結構層厚度(m)
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- 53 -表8-1 不同土壤種類之wS 及h 建議值摘自：日本道路公團，「設計要領第一集-土工鋪裝、排水造園」(2004)。
施工後之地下水位地下排水透水管hpDwS(%)
Sw(%)
HhB圖8-2 透水管埋設深度示意
8.3.3 設計流量之計算地下排水溝設計流量依氣象、水文、地形、地質、地下水位坡降及不透水層之位置等條件而定，不透水層較淺者可採用(8-2)式或(8-3)式計算、較深者可採用(8-4)式計算。
1. 當不透水層之坡度大於0.47 (25°)時(參見圖8-3)
式中 q ：透水管每公尺長度之排水量(m3/s/m)
K ：透水管附近地層透水係數(m/s)
i ：不透水層之平均坡度0H ：透水管附近地下水位所擬降低之深度(m)
| 土壤種類 | S (%) w | h (m ) |
|---|---|---|
| 砂 砂質土 | 1 2 | 0.05 0.10 |
| 黏性土 | 3 | 0.15 |
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- 54 -原地面線原地下水位線Ho施工後之地下水位i不透水層1圖8-3 不透水層坡度大於0.47 (25°)時之情況
2. 當不透水層之坡度小於0.47 (25°)時(參見圖8-4)
RhHKq2)
(202 −=(8-3)
式中 R ：透水管之影響半徑(m)
H ：排水前之地下水位(m)
0h ：透水管埋設位置之地下水位(m)
q ，K 之定義與(8-2)式者同。
不透水層Rih0H1圖8-4 不透水層坡度小於0.47(25°)之情況R 值一般受透水係數、水位降低量、透水層之厚度及該地區條件等影響，而非為定值。概略之推算可參考表8-2 之近似值研判。
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- 55 -表8-2 地下排水影響半徑R 之近似值摘自：日本道路協會，「道路土工排水工指針」(1998)。
3. 透水管至不透水層尚有相當距離時(2RH ≥)(參見圖8-5)
⎟⎠⎞⎜⎝⎛=rRKHq2log
6.40π(8-4)
式中 q 、K 、
0H 之定義與(8-2)式者同。
R ：透水管之影響半徑(m)
r ：地下排水溝寬度之半(m)
不透水層HH0RrB施工後之地下水位圖8-5 不透水層深度較深之情況(2RH ≥)
4. 透水係數透水層之透水係數，由現場透水試驗或室內透水試驗決定。缺乏試驗資料時，可參酌表8-3 依土壤種類及其狀態研判。
| 土壤種類 | R(m) |
|---|---|
| 細粒砂 | 25~500 |
| 中粒砂 | 100~500 |
| 粗粒砂 | 500~1000 |
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- 56 -表8-3 各種土壤透水係數摘自：日本道路公團，「設計要領第一集-土工鋪裝、排水造園」(2004)。
¶ 8.3.4 透水管
應具有充分之進水容量、輸水容量及結構強度。常見透水管有關標準規範參見附錄U。
1. 透水管尺寸透水管所需通水斷面積由(8-5)式計算之，其長度在 150m 以下者，內徑不得小於150mm；長度在150m 以上者，內徑不得小於200mm。
VqLFA
=(8-5)
式中 A：透水管所需通水斷面積(m2)
q ：透水管每m 長度之排水量(m3/s/m)
L：透水管長度(m)
V ：管內平均流速(m/s)，採用0.3～1.0m/sF ：安全係數，參照表8-4。
| 土壤種類 | 狀態 | 透水係數(m/s) |
|---|---|---|
| 砂礫 | － | 10-3以上 |
| 砂 | 鬆散 | 10-3～10-4 |
| 密實 | 10-4～10-5 | |
| 砂質土 | 鬆散 | 10-5～10-6 |
| 密實 | 10-6～10-7 | |
| 黏質土 | 柔軟 | 10-7～10-8 |
| 堅硬 | 10-8～10-9 | |
| 黏土 | － | 10-9以下 |
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- 57 -表8-4 透水管設計安全係數摘自：日本道路公團，「設計要領第一集-土工鋪裝、排水造園」(2004)。
2. 透水管型式透水管可為有孔混凝土管、有孔鋼筋混凝土管、有孔硬質塑膠管或其他型式透水管等，應就設計排水量、開孔面積與結構強度以及經濟因素考慮研選。
為防止大量泥砂進入透水管內，透水管之開孔進流速度不應大於3.0m/s，孔徑不應大於20mm。
¶ 8.3.5 管槽
管槽斷面尺寸視施工機具種類、透水管尺寸、透水管埋設深度、濾料層需要厚度等因素決定，管槽底寬至少為45cm，其頂面應以不透水材料回填。
¶ 8.3.6 坡度
透水管坡度一般採用0.5%～1.0%。
¶ 8.3.7 人孔
地下排水溝之匯流點或適當距離處應設置人孔。
人孔應有足夠工作空間以利清理，其間距參照本規範第五章5.12.1 節有關規定。
¶ 8.4 盲溝
盲溝為不設排水管而僅填透水材料之地下排水溝槽，適用於地下排水流量甚小之情況，其縱向底坡應大於1%，最小斷面30cm×30cm，每隔100～150m，即應設置出水管將收集之水量排至排水路。
| 透水係數決定方式 | FS |
|---|---|
| 現場透水試驗 | 1.5 |
| 室內透水試驗 | 2.0 |
| 參酌表8-3 研判 | 3.0 |
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- 58 -如為增加盲溝排水量而在溝槽內以粒徑3cm 以上開放級配料回填時，其與周圍接觸面間應設濾布層。
¶ 8.5 路基排水層
為排除路面下滲水或路基地下水，路面結構層以下得設路基排水層。
路基排水層厚度視設計排水量、粒料之透水係數及路基橫坡等因素決定之。
¶ 8.6 路堤下廢棄水路之處理
公路經山坡、低窪地或狹谷時，廢棄水路遭路堤填塞部分，為防止滲流水影響填方穩定，可於低窪處設置穩定壕。
穩定壕底寬應足供施工機具作業，側坡宜緩於1:1，內填濾層，厚度至少90cm，並設置1 支以上之透水管，將滲流水排至下游水路。
¶ 8.7 濾層設計
¶ 8.7.1 濾布層
透水濾布層應具高透水性、不易堵塞及耐久等特性。
¶ 8.7.2 砂石濾層
地下排水溝埋設透水管之管週回填料，為維持地下水流及防止阻塞現象，應使用級配良好之天然砂礫或碎石作單層或多層之濾層，且每層最少厚度為15cm，其粒徑分布規定參見附錄V。
¶ 8.8 出水口
任何地下排水設施均須設計妥適之出水口，地下排水設施之出水口，為重力排水路或抽水井。
出水口管底應較排水路常水位或抽水井低水位高出30cm 以上，有逆流可能時，
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- 59 -出口端應加設舌閥。
¶ 8.9 特殊地區設計配合注意事項
¶ 8.9.1 海岸感潮地區
1. 經過海岸感潮地區之公路，易受海水倒灌或水路受感潮頂托迴水之影響，須有適當高度之路基及邊坡保護設施，以避免其遭受水患。
2. 有關海岸感潮地區之海水潮位推估，應依據計畫路段附近之海象、水文記錄資料分析，並參照主管機關(構)有關海堤、防潮閘門或排水路之設計標準。
3. 海岸感潮地區路段之水路及護坡、護岸設計應考慮波浪作用、感潮頂托及海水倒灌等綜合影響。
4. 海岸感潮地區之路基排水設計，其使用工程材料應注意鹽蝕防制並防範水路漂沙淤塞。
5. 感潮迴流地區之橫交排水設計，應使公路有充分之橫交排水路通水斷面，可提供排除其路堤上游側水路之可能蓄積洪水。必要時，應在公路橫交排水路出口端配合設置防潮閘或逆止設施，以防止海水倒灌。
¶ 8.9.2 地層下陷地區
1. 經過地層下陷地區之公路，於排水規劃設計時，應檢討評估該路段之穩定性及沈陷量對橫交排水與路基排水之影響。
2. 地層下陷路段之橫交排水設計，應預留沈陷後之通水空間，以維持排水功能，必要時可考慮以橋梁通過之方式設計。
¶ 8.9.3 潛在地滑區
1. 公路經過潛在地滑區，須有適當之邊坡穩定施設，以減緩路基受損。
2. 有關崩塌地及土石流之防治處理，應參照水土保持技術相關規範辦理。
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3. 公路邊坡應注意地表排水及地下排水，以避免邊坡破壞。
¶ 8.9.4 易淹水地區
1. 易淹水地區路段之路基排水設計，其使用之工程材料應考量面臨鹽蝕及淤砂之可能。
2. 加強路堤之護坡，避免地下水之水力淘刷影響。
3. 為配合地區性的排水需求，宜留設足夠橫向排水斷面。