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1、机场地势和排水设计,三：机场地势设计的特点和方法,（一）机场地势设计的特点,1：面状设计 公路、铁路的地势设计窄而长，称之为线状设计，机场的宽度相对于公路和铁路来说要宽的多，它的横向影响较大，其地势设计称之为横向设计。2：土石方工程量大 一个机场的土石方量，少则几十万立方米，多则几百万立方米，甚至上千万立方米。土石方工程投资费用约占场道工程总投资的百分之三十左右（道面占百分之六十，其它占百分之十）。而地势设计的好坏很容易使得土石方工程投资费用相差几百万元，甚至上千万元，因此地势设计对机场修建的投资影响较大3：考虑因素较多 地势设计是整个机场设计的中心环节，飞行场地设计高程的确定不仅影响到机场的
2、净空、机场的排水以及机场道面设计，而且还影响到机场助航灯光、通讯导航以及航站楼等的设计4：具体设计工作繁杂 在整个机场设计中，地势设计所化的时间最多，设计工程量也是最大。从可行性研究阶段的土石方工程量估算到施工图设计阶段的土方最优调配，地势设计几乎贯穿于整个机场设计的全过程。,（二）机场地势设计方法,1：断面法设计2：计算机辅助设计方法（）,四：机场位置点与高程,“标准”规定：机场位置以主跑道中线的中点为准。其座标采用1954年北京座标系，用经纬度表示，精确到秒；高程用1956年黄海高程系，精确到厘米,第二节 飞行场地地势设计的技术标准,技术标准就是以保证飞机在机场上能够安全的活动，同时又要工
3、程量最小作为设计的准则。机场地势设计的技术标准可分为三大类，即：坡度、变坡和视距。,一、坡度,坡度的含义是什么？严格地讲，坡度,但是，,在机场上，这里,角很小,角很小,角很小,角很小，所以，可以用角的弧度数表示。坡度常用代数值来,表示，上坡为正，下坡为负。,（一）平均坡度,跑道轴线上两端点的高差除以跑道长度称为平均纵坡。平均纵坡对飞机起飞滑跑长度有影响，当逆坡起飞时，所需跑道的长度随着平均纵坡的增大而增大，因此，为了减少跑道长度，平均纵坡越小越好，通常，在地势设计时，当平均纵坡超过0.005时，就要验算跑道长度是否够长。,（二）：最大坡度,最大坡度，即局部最大坡度，它有纵坡和横坡之分,1：最大
4、纵坡,既使平均坡度满足技术要求时，局部最大坡度也应加以限制。因为，为了保证飞机不断加速，达到离地起飞的目的，飞机在地面滑跑的加速度必须足够大才行，而飞机逆坡起飞时，加速度随着坡度的增大而减小，如果局部最大坡度不加以限制，就可能导致飞机无法上天。,2：最大横坡,为了保证飞机滑跑的安全与稳定，同时防止地势表面被雨水冲刷。要对跑道横坡加以限制。跑道横坡不大于10，常用8，土质表面要防止雨水冲刷，又要考虑土质情况，横坡为1525。,（三）：最小坡度,最小纵坡可以为零，最小横坡是根据有利于机场排水而确定的一般不小于5,二：变坡,（一）变坡值,当坡度改变时，所形成的转折角叫作变坡值；或叫折断值。其大小等于
5、相邻两坡度的代数差。当两坡度方向相反时，是两坡度之和 当两坡度方向相同时，是两坡度之差（大减小）当飞机机轮通过变坡点时，起落架上会产生附加荷载。在凸行变坡上，起落架上的荷载是先小后大，逐渐衰退，在凹行变坡上，起落架上的荷载是先大后小，逐渐衰退。起落架上产生的附加荷载的大小，主要取决于飞机通过变坡点的滑跑速度和变坡值的大小。为了保障飞机有足够的滑跑速度和飞机的安全（起落架不受损伤），同时还要考虑到飞机上的人员不至于产生很不舒服的感觉，就必须限制变坡值的大小。军用标准规定：跑道的最大变坡值不大于10，我国实际修建的机场，跑道的最大变坡值一般不超过8,（二）折断间距,相邻两折断点之间的水平距离，叫作
6、折断间距，或叫变坡间距。飞机机轮在通过变坡点后附加荷载是逐渐衰减的。如果衰减的程度还未达到较弱时，机轮又通过了下一个变坡点，此时，机轮上的附加荷载就会迭加，从而产生更大的附加荷载，影响飞机的滑行速度。因此变坡间距不宜太短，必须对最小坡段长度加以限制。两个连续变坡交点间的距离应不小于下述两个数值的较大值1：两个相邻变坡代数差绝对值之和乘以曲率半径2：最小变坡段长度 在实际设计中，跑道两端的最小坡段长度通常取500米，跑道中间的最小坡段长度取200米,（三）竖向断面的曲率半径,为了减少飞机通过变坡点时机轮上所产生的附加荷载，实际设计时，变坡点位置处通常需设竖曲线。军用标准规定：当跑道的纵向变坡值超
7、过5时，需设竖曲线。当在变坡点位置处设置竖曲线时，竖曲线位置处的道面标高须作适当的调整。,三：跑道的视距,飞行员坐在驾驶室内能看到的前方跑道上具有一定高度的障碍物的最远距离叫作视距。在跑道的纵坡断面设计中，当出现折段时，才出现视距问题，而整个纵断面是凹形或是零坡时，就不会有视距问题。,军用机场的视距要求 1、在高于跑道道面H米的任何一点应能看到至少半条跑道长度内高于跑道道面H米的任何其他点 2、在高于跑道道面H米的视线高看到前方道面的距离不小于500米,第三节 断面法设计,断面法是目前空军和民航比较普遍采用的一种方法，断面法是根据原始资料先假定几个点的标高，然后进行纵横坡度的设计，经几次调整和
8、计算，使得土方量尽可能的少，且达到土方平衡，该法具有简单直观的优点，但在设计时，由于机场地势设计是面状设计，断面法设计其精度较低，且易产生盲目性。,一：原始资料收集,（一）地形图,可行性研究阶段，通常采用1：5000或1：10000的地形图，其等高距为0.5米或1米，图上要注明重要地物的位置。初步设计和施工图设计阶段，采用带有方格网标高的地形图，其方格网的间距是4040米或2020米，方格网地形图的比例尺为1：1000或1：2000，等高距为0.25米或0.5米，对所有的地物，均应有详细的位置。,（二）土质、水文、气象资料,土的物理性质、土壤地质剖面图、土质及岩层的分布状况、地下水位、冰冻深度
9、以及年降水量和暴雨的特点等。这些资料，主要是供地势设计时，确定土方的挖填比，土方平衡或弃借土的考虑，土方调配，植物土的处理，道面高程及坡度大小的确定。,（三）有关的设计资料,机场勘查定点说明书，总体布局情况，从这里主要了解对设计要求，道路规划方案，场道规格的具体尺寸；机场排水线路布置的设想，选择出水口的方案；道面结构层的厚度，土基和其他土质表面的要求等。,二：绘制天然断面图,断面图有纵断面图和横断面图两种。纵（横）断面图又有天然和设计两种。这些图均在方格纸上进行绘制，便于标定各座标点的位置。纵断面的水平比例尺 1：50001：2000，横断面的水平比例尺常采用1：2000。纵横断面的垂直比例尺
10、，视实行起伏情况而定，当地形起伏较大时，采用1：200，地形很平缓时，采用1：50，一般是采用1：100。,（一）：选择纵断面位置,纵断面的位置，主要是在飞机经常活动的地带上，并且能放映出纵向地势变化的趋势。通常，纵断面的主要位置有两个。1：跑道中心线（轴线）包括中心线延伸到端保险道在内2：滑行道中心线或边线（上、下边线均可）当地形起伏变化较为复杂时，可增加两个纵断面，如土跑道外边线及跑滑间排水线路的位置上。,（二）选取横断面位置,横断面是指垂直跑道轴线方向的断面，选取时要考虑的因素有：1：联络道中心线，即飞机经常活动的地带2：道面边缘突出部分，为了控制土方计算 横断面间距一般是200米，且尽
11、量将其位置放在方格线上。,（三）绘制天然断面图,依据所选取断面位置上的天然标高点的高程和位置，将其标定在方格坐标纸上，然后用徒手连接各点。纵断面每隔100200米取一个天然坐标点，横断面每隔2040米取一个天然坐标点。,三：选定表面设计高程,（一）影响设计高程的因素,1：土质的优劣：主要看土质能否作为道坪土方填土用 2：地下水位的高低及冰冻深度：当地下水位较高时，通常应抬高道面的设计高程，使道坪土基表面高程与地下水位保持一定的高度或采用降低地下水位的排水措施。冰冻深度则影响道面结构层的厚度 3：洪水与内涝的影响：当机场位于大江大河附近时，一般应使得道面高于一定的洪水位或采用筑堤防洪的方法。4：
12、近净空的情况：在地势设计时，尽可能抬高跑道端部的设计高程，以满足近净空的要求。5：排水线路或灌溉渠道的位置和高程：尤其是穿过道面时，往往对道面局部高程起着决定性的影响作用。这时就要综合考虑。6：洞库口部、道路主要控制点与机场有关部位的线路联结7：盐碱地、流沙的问题：在土质较差或水文地质条件不太好的地区修建机场，要增大工程费用和施工难度。,（二）设计高程的确定,原则：在修建范围内达到挖填平衡。出现的三种情况1：设计高程普遍高于原地面2：设计高程普遍低于原地面3：设计高程有的高于原地面，有的低于原地面。,四：绘制设计断面图,（一）纵断面的设计,纵断面设计在地势设计中起着决定性的作用。纵断面设计包括
13、确定变坡点，相应该点的设计高程和两点之间的坡度，以及各桩号的设计标高和工作标高。,纵断面设计亦称拉坡。其基本的作法如下：1：根据已选定的一个或几个设计高程控制点，并结合天然纵断面的变化情况，确定若干个变坡点。2：定坡度线，要紧密地联系技术标准，使得挖方面积大于填方面积，连接两变坡点，即为坡度线，将所有的坡度线做完后，要检查折断值、视距是否符合要求，如不符合，就要反复改变坡度线，直到满意为止。3：拉坡时通常以槽底设计线为准；坡段的多少与地形的变化情况有关。实际设计时通常采用47个坡段。为了 节省土方，设计坡度线尽量接近于原地面，但又不能顺地爬的设计方法。,（二）横断面设计,1：分析天然横断面的变
14、化趋势，即天然横坡是多大，水流向何方，排水线路如何布置，设几个出水口等。2：确定采用标准横坡面还是非标准横坡面进行设计。标准横断面即各类地区（跑道、土跑道、平地区）的横坡大小与方向分别是一样的。若各类地区采用不同的横坡，则叫做非标准横断面。在可行性研究阶段，通常采用标准横断面。3：选定横坡的大小与方向。根据技术标准并紧密结合天然横断面的情况和排水的要求，选择横坡度的大小和方向。然后按一定的比例尺在方格纸上绘制横断面设计线，再用透明纸把横断面设计线描下，以备“戴帽子”时用。4：在天然横断面图上，标定相应跑道中心点设计高程的位置（由跑道纵断面设计图上查得）。然后以透明纸的横断设计线套上去，用硬铅笔
15、尖或大头针刺入各个横坡的交点，联结各点，即可画出横断面设计图。有道面部分，以槽底设计线为准。横断设计线的两边，要将放坡线画到与天然地面线相交为止。,上述设计步骤是先纵断后横断。另一种设计方法是先横断后纵断。首先在天然横断面上逐个戴帽子，使得每个断面上的挖方面积与填方面积之比接近于挖填比，然后摘取跑道轴线点的设计标高，绘制轴线的纵断面图，作为纵断面设计的依据。这种设计可以减少断面法设计的盲目性，节省调整设计时间，特别适合初学者。,第四节 断面法土方计算,一：断面法土方计算,（一）横断面面积的计算,1：几何图形法 将面积分为梯形、矩形或三角形，然后求出各个几何图形的面积，累加即得。此方法适用简单、
16、规则的图形。2：数方格法：适用于不规则图形3：求积仪法：专门用来求面积的一种仪器。要求图面比较平整，它适用于在较大图纸上求面积。4：积距法：即用分规把单位长度上的平均高度量出来，其累积相加乘以单位长度，即得横断面面积。具体作法是将横断面划分为横距相等的若干个近似于梯形或三角形的面积，用分规依次量取各面积的平均纵距（平均高度，即各格中间的高度），其平均纵距累积相加值称为积距。横断面面积则为横距乘以积距。,（二）土方计算,天然地面起伏多变，填挖方不是简单的几何体，精确计算往往很复杂，而实际意义不大。因此，一般采用断面法近似计算。其计算公式为：,V相邻两断面的挖方或填方体积,L相邻两断面的距离,相邻
17、两断面的挖方或填方面积,(三)列表计算土方体积,二：挖填比,由于挖土与填土的密实度不同，因此挖填平衡不能简单地令两者体积相等。为了使挖填土方平衡，必须有挖填比的概念,（一）挖填平衡的基本概念,挖方是指天然状态下，从土层挖出的土方。填方是将挖出的土方运到填方地点，经碾压后达到一定的高度。由于挖方土的密度比填方土的密度小。因此土方平衡并不是两者体积相等，而应是重量相等。,（二）压实量与预留量,为了保证飞机在飞行区域活动的安全，飞行场区内土质表面必须碾压密实，不同区域有不同的压实要求。在进行土方施工时，对于填方区，填方之前，首先必须对天然地面进行碾压密实，碾压后，天然地面必然会降低一个高度，这个降低
18、的高度称为压实量。同样道理对于挖方区，挖方之后，土质表面也必须碾压密实，为了使得碾压后的标高恰好等于设计标高，挖方时，不应挖到设计标高，而应预留一个高度，这个预留的高度称为预留量。,压路机的有效碾压深度一般为0.20.30米，现取0.25米，设压成厚0.25米需要的土层厚度为H，根据重量相等的条件，有公式如下：,H0.25,设预留量和压实量为：,式中：,土经碾压后的干容重,土在天然状态下的干容重,式中：,K压实度系数,因此填方地段的总压实量为填方地段的面积乘以压实量，挖方地段的总预留量为挖方地段的面积乘以预留量。,第二部分 排水设计,第一节 军用机场水分来源及其危害,一、大气降水,二、地面水,
19、三、地下水,大气降水主要指降雨或降雪。,地面水可分为山坡洪水和河道洪水。,地下水是存蓄于土壤、岩石空隙中的水。,在机场修建中，上述各种水分有时单独出现，但往往几种同时出现。,第二节 军用机场排水设计的要求及原则,一、军用机场排水设计的特点与要求,（一）机场防、排洪工程的特点,对于靠山修建的机场主要采用截、排洪沟拦截和疏导山洪；对于平原修建的机场，在总体规划时应尽可能选择地形较高的场址，若场址已定，且机场地面标高低于设计洪水位，则应修建防洪堤或填高道面高程。,（二）机场防、排洪工程对机场总体规划的要求,防、排洪工程的布置必须与总体布置和山势地形相结合，必须全面权衡轻重，分清主次。主干沟的设计应保
20、证排泄畅通。在总体布置山应确保飞行场地及其重要营房区的安全。营房和仓库区不宜距截洪沟太近，更不应正对山洪沟；避开河沟边的低洼地段以及河沟的弯曲地段。如必需在弯曲处布置时，要根据地形、地势和地质条件，采取适当措施，防止山洪冲刷或河沟改道而危及安全。,二、军用机场排水设计的原则,1：保证机场的使用要求 2：正确处理机场修建与农田生产建设的关系：经济4：适于快速施工且维修简便,第三节 截水沟与排洪沟设计,一、截水沟的布置,截水沟的位置，应根据坡积水的来源，被保护的建筑物位置，以及当地的具体地形情况综合考虑确定。具体实施可参考以下要求。,1：截水沟只设在被保护的建筑物受坡积水威胁的地段上，为有效地拦截
21、坡积水，截水沟应设在被保护建筑物的附近。2：保护飞行场地的截水沟，当坡积水的流量较小时，可用平行公路的边沟兼作截水沟，当公路为堑沟时，应离开边缘一定距离（一般为510米）设置截水沟。：为防止特大洪水淹没机场，场外截水沟应尽量避免通过场内排水系统，要单独从飞行场地以外排到容泄区。4：沿山坡脚下布置的截水沟，尽量沿坡脚和等高线走向开挖，以少占耕地。,二、排洪沟的布置,排洪沟的作用主要时疏导天然河沟的雨洪和排泄截水沟中的水流。排洪沟位置选择时，应注意以下几点。,1：应少占耕地，尽量利用原有的排洪体系和天然沟渠。2：力求线路短，转弯少，一般不宜穿绕建筑群，减少与道路、灌渠等的交叉。：应尽量选择在地形平
22、缓、地质较稳定的地带，以防止变形并可减少工程量。4：支沟、水沟等与排洪沟相连，应使水流顺畅。不宜采用直角连接，最好不大于60度。5：排洪沟的末端宜汇入原沟溪或其下游的天然河道，如确需跨流域排入其它河道时，应对加重其它河道防洪负担的后果进行估计，并采取必要的整治措施。,三、截 排洪沟的进口与出口,进口设计中应考虑：,1：能顺利引入进口以上全汇水区的设计洪峰流量。2：尽量选择地形、地质及水流条件良好的地段设置。：在进口的上游一定范围内应进行整治，在高程上应顺利衔接，平面上水流顺畅。,出口设计中应考虑：,1：尽量选择地形、地质及水流条件良好的河沟段设置。2：排洪沟出口与河沟交汇时，其交角对下游方向应
23、大于90度，并做成弧形。3：出口段宜逐渐放大底宽，并采用消能、加固措施。,四、容泄区,容泄区是排泄和容纳机场排水沟渠径流的场所。可分为场内排水和场外排水的容泄区，有时二者也合在一起。容泄区一般应在机场附近的江河、湖泊、溪流或容量较大的排水干渠中选取。,第四节 人工道面表面排水,一、道面表面排水的要求,1：道面表面不积水 2：加速道面表面径流，减少渗入道基的水量：道面表面水，不影响相邻土质部分的使用要求及道基的稳定性,二、道面表面排水措施,1：防止道面表面积水道面表面积水的原因（1）表面设计坡度小；（2）道面平整度不好；（3）使用过程中出现不均匀沉降或胀起；（4）排水系统的高程设计不当。2：加速
24、道面表面径流，通常利用道面横坡来排除道面上的雨水。：修建道面截水设备,三、道面边缘截水设备,1：混凝土三角沟 2：盖板明沟,第五节 土质地区表面排水,一、土飞行地带的表面排水,土飞行地带表面排水的要求1：土飞行地带的表面径流不得流入道面 2：土飞行地带的表面径流不得影响场外地区的使用：迅速排除土跑道的表面积水，避免地面积水及冲刷4：避免保险道的表面积水，不产生严重的冲刷 土飞行地带表面一般采用横坡排水的方法，将土跑道、保险道修成倾向飞行场外的表面，利用表面坡度将降雨径流排到场外。为防止土飞行地带的表面径流对场外地区的影响，可在土跑道、端保险道外侧修建梯形土明沟拦截。此土明沟常作为场界沟，既可以
25、防止飞行场地的径流影响场外地区，也可防止场外坡积水影响飞行场地。,二、平地区的表面排水,平地区表面排水的要求1：保证表面径流 2：表面不产生严重的冲刷：将雨水排出场外,平地区表面排水的方法1：利用土明沟或盖板明沟排水。平地区的横断面一般呈V字形，在最低点修建土三角沟或盖板明沟，汇集平地区的雨水。2：利用雨水口排水 当平地区宽度较大，天然地形有局部闭流洼地时，可用雨水口汇集表面积水，有雨水口的连接管排入附近导水线路内或直接排到场外。,第六节 道基排水,一、道基水分的来源,1：地面水的下渗 2：地下水的上升,二、道基排水措施,1：由于地面水下渗时，首先应搞好道面防渗和地面排水措施，再依据具体情况，
26、确定是否需要修建道基排水设备。2：当道基水分由地下水补给时，首先应考虑抬高道面高程，如果此举有困难，可以采取修建盲沟降低地下水位。,第七节 排水系统平面布置,一、排水系统的组成,1、集水部分：凡直接吸收土中水分，或直接拦截表面径流的构筑物。2、导水部分：将各集水线路的水导至容泄区的沟管。3、容泄区：用作容纳或排除机场排水线路所排出的水量。4、排水系统中附属的构筑物：如：检查井、雨水口、集水井、出水口、跌水、陡槽、闸门、抽水站等。,二、排水系统平面布置的原则,1、满足使用要求 2、不影响场外地区使用3、力求工程量最小，便于施工，维修简便。,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,
