淺析公路路基路面排水設計

【摘 要】公路路基、路面排水設計對公路的使用狀況尤為重要，排水系統及排水設施的完善與否直接影響公路路基、路面的正常使用壽命。以往在進行路基路面設計時總是強調路基的壓實，路面的強度、厚度，但往往忽略了對排水系統的改進。在路基沉陷、沖刷、坍塌、翻漿，瀝青路面松散、剝落、龜裂，水泥路面錯臺、斷裂等病害，都不同程度上與地表水和地下水的侵蝕有關。水的侵蝕加劇了路基路面結構的疲勞破壞，縮短了公路的使用壽命。下面就路基路面排水中的問題和解決措施進行探討。

【關鍵詞】路基路面；排水設計

1、水對公路路基路面的危害影響

1.1 地下水對路基穩定性的危害

在路基中，地下水對路基穩定性的危害是指在路基設計和施工中，由于地下水存在的形式和數量可使工程設計與施工產生一定的困難，地下水的變化可造成路基穩定性下降，因而應采取措施，使地下水存在的形式或數量改變。在路堤堤身的穩定中，也常受到地下水的危害，如地下水位高，路堤填料為黏性土，在毛細作用下，水分可升至路堤內，使填料含水量增大，強度下降；在嚴寒地區，水是路堤出現凍害的重要因素。在路塹地段，如果路塹開挖到地下水位以下，若路塹邊坡土為細粒土，則邊坡的穩定性可受到地下水滲出的動力水壓影響；當塹體為破碎的巖塊時，地下水從裂隙中或含水層中流出時，也會使原有的膠結物質及沉淀的碎屑被帶出而使邊坡失去穩定。

1.2 降落在公路表面的自由水對公路的影響主要表現在兩個方面

1）對公路安全行車的影響。如果路表水不能迅速、有效地排走，在路表面就會形成水膜，高速行駛的車輛通過水膜時，降低了路面的抗滑性能，行駛中的車輛明顯感到橫向滑移；高速行駛的車輛使水膜霧化，遮擋司機視線，容易造成雨天事故。

2）影響路面的使用性能和使用壽命。自由水從路面裂縫滲入路面結構層致使無粘結粒狀材料和地基土的強度降低；滲入半剛性基層的自由水，由于移動車輛產生高動水壓力，也會引起基層的細顆粒產生唧泥；滲入路面結構層層間的自由水，在路面結構層層間界面上反復沖刷，造成層間不連續，從而大大增加了面層層底的拉應力，易造成面層的疲勞破壞；在冰凍地區，將發生凍脹破壞。

2 路基排水設計

2.1地表排水

1）邊溝

路基路面排水主要是通過全線貫通的邊溝來進行。邊溝一般分為石水溝和土水溝，邊溝主要有各斷面形狀和尺寸的邊溝渠組成，其縱坡坡度通常與路線縱坡坡度相同。在土層中開挖的溝渠，設置縱坡在0.3%～0.8%范圍內是最適合排水的不淤積不沖刷坡度。在邊溝與涵洞、通道發生交叉時，一般將邊溝水直接排入涵洞，或在灌溉涵、通道處讓路基邊溝水向兩側排走或設邊溝倒虹吸涵通過。

2） 截水溝

用于攔截和排除挖方路段路基上方自然斜坡的地表流經，防止水流沖刷和侵蝕挖方邊坡以及路堤坡腳。在設計或施工時應特別注意結合實地情況，對截水溝的適宜排水口的引申范圍做出合理的布設。在填方路段對于匯水面積較大的高長路堤段，匯水側坡腳2 m以外應設路堤截水溝，利于填方路堤穩定，同時能將路面采用集中截流式排出的路面水通過邊坡急流槽引至排水涵洞排出。

3） 排水溝

路基邊溝水、截水溝水、排水涵洞水及取土坑、邊坡和路基附近積水均應通過排水溝引離路基，排入原有水系中的河流、排水渠內，并完善進出水口的處理，使各項設施銜接配合，防止沖毀農田或危害水利設施。排水溝橫斷面可采用梯形，尺寸根據設計流量確定，深度與底寬不宜小于0.5 m，溝底縱坡不能小于0.3%，溝墻可采用M5.0號砂漿防護，排水溝與各種水溝連接應順暢。

4）地下排水

地下水帶來的危害往往很大，過多的地下水會使得路基泡軟、坍塌，并嚴重影響路面結構的安全。因此，在新建公路的勘測設計過程中，特別需要重視地下排水設計，對于公路填挖交接段、深長路塹挖方段、處于水稻田的低矮路堤段等要進行重點調查，搞清地下水位變化和滲流情況，必要時可以采取增設滲溝、孔狀滲涵、盲溝和加深邊溝等措施對地下水進行處理。同時，地下排水設計還必須根據施工中的實際情況視需要進行合理調整。

3、路面排水設計

3.1 路面表面排水

路面表面排水的主要任務是迅速把降落路面和路肩表面的雨水排走，以免造成積水而影響行車安全。當路基橫斷面為路塹時，路面上的表面水通過恒破匯集于邊溝內。當路基斷面為路堤時，可采用兩種方式排除路面表面水：

1） 讓路面表面水橫向漫流形式向路堤坡面分散排放

2）在路肩外側邊緣處設置攔水帶，將路面表面水匯集在攔水帶同路肩鋪面形成的淺三角形過水斷面內，然后通過隔一定間距設置的泄水口和激流槽集中排放到路堤坡腳外。兩種排水方式的選擇，主要依據表面水可能對路堤坡面造成的沖刷危害等因素確定。

3.2 中央分隔帶排水

設置凸形中央分隔帶的高等級公路路基路面排水時，必須充分重視中央分隔帶的排水。分為以下兩個方面：中央分隔帶表面防排水；中央分隔帶內滲水的排除。就一般來說，中央分隔帶構成有3種處理方式：表面采用鋪面封閉不封閉，采用凸形構造不封閉，采用凹形構造。雖然大部分降水通過凸形中央分隔帶可自排到路面上，但仍有小部分水會滲入到中央分隔帶內的回填土中并進一步滲入到路面結構層及路基，并影響其強度及穩定性。因此，在凸形中央分隔帶回填土下應設縱向碎石盲溝或排水暗溝，中央分隔帶兩側每隔100m左右應交錯設置孔徑20～60cm的橫向硬塑排水管，管底縱坡不小于1%，進出口應采取防護措施。另外，在設置超高路段的中央分隔帶內應增設城市道路常用的排水構造物雨水井，避免因超高側路面積水造成行車危險。雨水井匯集的雨水可直接排入橋涵或通過橫向排水管排出。

3.3 路面結構排水

目前，我國公路的修建多采用混凝土路面。進入瀝青路面結構內的自由水，在路基路面為透水體系時，可通過向路基兩側的路肩結構滲流而逐漸排出。但是進入路面結構的這部分自由水向外滲流的速度很慢，被圍封在路面結構層的水分，會浸濕各結構層材料及路基土，使其強度下降，變形增加，從而使路面承載力降低。而積滯在層間結合處空隙內或結構層孔隙內的自由水在行車荷載作用下，形成高孔隙的動水壓力和高流速的水流，沖刷層面材料，并從縫隙處向外“唧泥”，促使瀝青面層剝落、松散或坑槽，是造成瀝青路面早期水損害的主要原因，而水泥混凝土路面也存在著上述和瀝青路面同樣的問題。

因此設置路面結構層內部排水系統，將這部分水迅速排除，有利于改善路面使用性能，提高其使用壽命。路面結構層排水系統分為以下兩方面：

1） 路面邊緣排水系統是將滲入路面結構層內的水分，先沿路面結構層的層間間隙或層內空隙橫向滲流入由透水性材料組成的路肩縱向集水溝，再集中排出路外。

2）路面排水層排水系統是在路面結構中采用透水層材料做基層或底基層，滲入路面結構層的水分，先通過豎向滲流進入排水層，然后由橫向滲流進入路肩縱向排水溝，再由一定距離設置橫向出水口，排出路外。同時在路面基層下設置與中央分隔帶排水設施相連接的沙礫墊層，將滲入水匯集于中央分隔帶排水盲溝或暗溝排出路基范圍以外。

4、結束語

在以后的公路建設中，必須充分考慮水對公路的危害，在設計和施工中要重視路基路面排水設計，并不斷完善排水系統，以全面提高公路的使用壽命。

參考文獻：

[1]姚代祿，路基設計原理與計算[M]，北京 ：人民交通出版社，2001.

[2]蔣周平，公路排水設施[M]，北京 ：人民交通出版社，2000.