提高高速公路路基路面排水設計有效性淺析

摘 要：高速公路是我國公路系統中的重要組成部分，關系著我國的經濟和民生，所以高速公路的維護和保養是高速公路相關部門面臨的重大課題之一。高速公路路基路面的承載力、平整度及穩定性都在很大程度上受到水的影響。如何避免和改善雨水對高速公路的侵害是本文的主要研究目的。

關鍵詞：高速公路 排水設計 路面 路基

中圖分類號：U417.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0047-01

1 水對高速公路路面路基的破壞分析

隨著我國經濟的高速發展，人們和社會對交通的需求越來越強烈，尤其是公路建設的發展，由于長途運輸的劇烈增加導致社會對高速公路的使用需求劇增，高速公路的交通流量不斷增加，這也就對應的對高速公路的路基、路面質量提出了越來越高的要求。在長期的研究過程中發現，高速路面、路基的破壞程度很大一部分因素出現在水上，水對路面、路基額破壞必須得到公路部門的高度重視。破壞高速公路的水因素主要包括地表水和地下水兩個方面，目前我國高速公路基本都是瀝青混凝土材料，所以這些材料在水的長期侵蝕過程中會逐漸出現變形而使材料強度減低，然后在大量行車負荷及溫度變化的反復作用下，路面就會出現裂縫、剝落、松散、坑槽、錯臺甚至斷裂等一系列問題。水分的滲入會造成路基嚴重損害，會造成公路進一步破壞，嚴重影響行車安全。

2 排水系統的設計內容

因為水方面的因素會對高速公路造成一定程度的破壞，所以需要對公路的路面、路基進行有針對性的排水設計。目前的排水設計主要針對路面和路基兩個方面，路基排水設計需要考慮到地下水和農田排灌等對路基穩定性的影響，所以可以有針對性的在路基設計時，加鋪一層防水、隔水層，或者將其最下填土高度提高等方法。對路面排水設計方面，最主要考慮雨水對路面的影響，尤其是夏天雨水較多的地區，路面排水設計一定需要重視，可以設置中央隔離帶、路拱橫坡等將地表水流快速引走。

3 排水系統的設計原則

路基和路面的排水設計需遵循一定的設計原則，這些原則主要有以下幾點。

（1）充分考察并掌握當地的地質情況和氣候狀況。

（2）公路排水系統結合當地自然水系和農田水系，盡量減少工程量，最大利用公路排水。

（3）對于地質條件特殊的地段，比如山坡、地質松軟地段等，注重保持水土，防止公路排水系統造成水土流失。

（4）溝渠的平面布置與縱向布置相協調，地下水和地表水綜合治理，重視橋涵和路基排水的結合。

（5）根據道路特點，設計不同排水方式，對缺乏防護的地段設置攔水帶，使雨水匯流后排出。

4 高速公路排水設計方法

4.1 路基排水設計方法

（1）低下排水和填筑排水設計。滲溝、盲溝、仰斜式排水孔等方式都可應用與路基排水方式。根據路段地質特點，對于流量較大的地下水可以設置涵洞或暗溝，反之則可以采用滲溝、橫向盲溝等，對挖方段邊坡上地下水，可設置仰斜式排水孔排水。對路基下地下水豐富地段，需填埋滲水材料或砂石墊層，另外為防止地下水滲透上升，應在路基建設時，在路基底設置三維符合防水板等。

（3）邊溝排水設計。結合路段特點和當地氣候特點，邊溝排水設計采用不同數量和尺寸。邊溝排水能力的決定因素主要有邊溝底流水坡度、邊溝截面尺寸、形狀、邊溝表面粗糙程度等。邊溝的設計應該遵循一定的原則，根據路面平坦程度的不同，采取填筑式邊溝或者漿砌片石修筑路堤邊溝，邊溝縱坡應≥0.12%。高速公路的邊溝設計一般需遵循《公路設計手冊路基》的排水能力計算方式，其中：Q為流量；W為邊溝斷面面積；C為流速系數；R為水力半徑；i為邊溝溝底縱坡。如果路堤邊溝需排入涵洞，則溝底標高不能低于涵洞進口標高；對排入灌溉涵的邊溝，溝底標高不低于涵頂的標高。為防止沖刷涵洞，宜采用急流槽連接邊溝和涵洞洞口。

（3）截水溝與排水溝的設計。當路堤邊坡上方或者路塹流入路基的地表徑流量較大時，應設計截水溝對其進行攔截。通常情況下，截水溝的設計位置應處于路塹坡頂5 m或路堤坡腳2 m外，以提醒截面為主，長度不超過500 m為宜。另外還需注意地表水和底下水引流之間的關系。對于排水溝而言，其長度尺寸和截面需根據路段積水流量計算之后確定，并且需確保各種水溝之間水流置換連接順暢。排水溝的設計作用不僅僅局限于地表水的排出，還需考慮到其在整個排水系統中是否合理。

（4）跌水與急流槽。跌水和急流槽的設計主要應用與路段比較特殊的情況下，比如地形險要、山高坡陡的山區，這種路段通常具有較陡的縱坡，當遇到急雨或者暴雨時，水量的瞬間增大就需要較陡的縱坡來快速的排水，并通過急流槽減弱其沖擊能量。跌水和急流槽既可以單獨采用，也可以與其他排水構造物聯合采用，形成一個完整的排水系統，發揮更加全面的防水功能。

4.2 路面排水設計方法

（1）我國高速公路的設計建設中，高速公路中間都有一條隔離帶用來增加高速公路的安全性能，所以必須針對此隔離帶設計高速公路中間隔離帶排水，次設計方案主要用于排除中央分隔帶內的積水。中央隔離帶排水設計要充分考慮到最大降雨的瞬時雨量和匯水面積，排水能力的計算方式為：，其中：Q為流量；K為流量模數；H為水頭高度；L為橫向排水管長度。高速公路中央分隔帶的排水設計需要有幾個部分組成：首先，設計底坡≥0.3%的縱向梯形或矩形盲溝，匯集中央分隔帶雨水或滲水。其次，設計一條橫向排水溝，長度根據高速公路上內置的通訊、監控用管線等設施的間距，長度最長不要超過180 m。再次，為防止水流從側面向路基滲透，設置瀝青防滲層及土工布防滲層。此外，目前超高段路面排水設計主要包括中央分隔帶預留排水孔、中央分隔帶設置斷口、設置排水溝或設置淺碟式中央分隔帶等四種形式。實際項目中可結合道路等級、地形條件以及綠化要求對其進行優選。

（2）路面滲水的排水設計。沿路面邊緣設置由透水性填料及水溝、橫向出水管和過濾織物組成的路面邊緣排水系統。通過設置瀝青封層、土路肩縱橫向碎石盲溝和排水管，將滲入路面面層的水引出地基之外。由于通過瀝青面層下滲的水量有限，考慮到排水路徑的限制，因此，設計中采用每10 m左右設置一道Φ5 cm橫向排水管以確保路面下滲水的排除。

參考文獻

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