談高速公路排水設(shè)施的重要性

張 瑩

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西晉中 030600)

1 概述

我國高速公路建設(shè)近年來速度不斷加快，而排水系統(tǒng)的設(shè)計作為高速公路設(shè)計中一個不可忽視的環(huán)節(jié)，它對保證高速公路的使用性能和使用壽命具有十分重要的作用。如何減少地下水，如何將路表水迅速排出路基之外，最大限度地減少雨水對路基、路面質(zhì)量的影響，減少因路表水排水不暢或路表水下滲對路基、路面結(jié)構(gòu)和使用性能產(chǎn)生的損害值得深思。施工期間一般都考慮在施工前開挖臨時排水邊溝，排除施工期地表水并降低地下水，同時在路基底部摻加低劑量石灰處理，設(shè)置40 cm厚的穩(wěn)定層等。因地制宜地選擇不同的排水與防護(hù)措施是做好公路建設(shè)的必要因素。排水系統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計包括路基排水、邊溝排水、路肩排水、路面排水、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水和橋面排水等。高速公路的正常運行，并處于良好的工作技術(shù)狀態(tài)，達(dá)到或提高其設(shè)計使用壽命是我們每一名公路設(shè)計人員所期望的。下面就從以下幾個方面來分析高速公路的排水體系。

2 高速公路排水系統(tǒng)

2.1 路基排水

路基排水是為保證路基穩(wěn)定而采取的匯集、排除地表或者地下水的措施。為了防止和控制路基受水侵害而設(shè)置的攔截引排地表水(降水及雨雪形成的地面徑流)以及地下水(上層滯水、潛水及層間水等)的系統(tǒng)。路基排水的任務(wù)是把路基工作區(qū)內(nèi)的土基含水量降低到一定的范圍內(nèi)。因為土基含水量過大，便會引起土質(zhì)松軟、強(qiáng)度降低、邊坡坍塌、基身沉陷或者滑動，影響交通，所以必須做好地面水和地下水的排除工作，以確保路基具有足夠的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。在設(shè)計中，必須考慮將影響路基穩(wěn)定的地面水加以攔截，排除于路基范圍以外，并防止漫流、停積或下滲;對于影響路基穩(wěn)定的地下水，應(yīng)注意予以截斷、疏干、降低并引導(dǎo)到路基范圍以外。

2.2 邊溝排水

邊溝設(shè)計在高速公路排水設(shè)計中占有很大的比重，設(shè)計人員都給予高度重視。邊溝設(shè)置的目的是為了排除路面、路基表面降水，防止雨水對路基產(chǎn)生沖刷，保證路基的穩(wěn)定性。此外，為實現(xiàn)本項目提出的“生態(tài)、環(huán)保、景觀、旅游”高速公路的目標(biāo)，在路基邊溝設(shè)計時，不能僅從工程角度進(jìn)行邊溝排水設(shè)計，更要注重將邊溝設(shè)計與環(huán)境美化、景觀效果相結(jié)合，并根據(jù)本地區(qū)的地理條件、土質(zhì)類型、降雨量、邊坡形式等因素進(jìn)行綜合分析。邊溝可采用梯形、矩形橫斷面，采用何種形式宜按公路等級、所需排水設(shè)計流量、設(shè)置位置和土質(zhì)或巖質(zhì)選定。邊溝一般宜通過急流槽與排水溝或自然溝渠相接。對于邊溝水進(jìn)入涵洞及跨越通道等情況的處理:沿線設(shè)置的涵洞有排涵、灌涵和灌排兩用涵。對于需排入排涵的邊溝，其邊溝底標(biāo)高不低于涵洞中心的標(biāo)高;需排入灌涵的邊溝，其溝底標(biāo)高不低于涵頂標(biāo)高;而對于灌排兩用的涵洞應(yīng)按灌涵要求設(shè)置，特殊情況時可適當(dāng)降低。為防止沖刷涵洞，原則上采用邊溝急流槽連接邊溝和涵洞洞口。

2.3 路肩排水

路肩是位于行車道外緣至路基邊緣、具有一定寬度的帶狀結(jié)構(gòu)部分，包括硬路肩和土路肩。高速公路、一級公路當(dāng)采用分離式斷面或?qū)挾却笥?.5 m的中間帶時，行車道左側(cè)應(yīng)設(shè)硬路肩，高速公路、一級公路的平原微丘區(qū)，有條件時路肩寬度宜采用不小于2.50 m的硬路肩。路肩排水設(shè)施包括攔水帶、急流槽和邊溝。攔水帶設(shè)置在硬路肩外側(cè)邊緣，一般由瀝青混凝土現(xiàn)場澆筑或由水泥混凝土預(yù)制塊鋪砌而成。攔水帶的泄水口可設(shè)置成開口式。縱坡較大時，泄水口宜做成不對稱的喇叭口，并在硬路肩邊緣的外側(cè)設(shè)置逐漸變寬的低凹區(qū);設(shè)置在平坡或緩坡坡段上時，泄水口可做成對稱式。

2.4 路面排水

路面排水設(shè)計是高速公路路面設(shè)計的重要組成部分。一方面，車輛高速行駛時，易發(fā)生交通事故，影響高速行車安全;另一方面，路面水若不能及時排除，影響路面的整體強(qiáng)度，最終導(dǎo)致路面過早破壞。南方降雨量較大，因此尤需重視路面排水設(shè)計。排水方式分為一般路段的路面排水、超高路段的路面排水、中央分隔帶排水、路面滲水的排水設(shè)計等。高速公路設(shè)置攔水帶在暴雨期間會出現(xiàn)路表積水現(xiàn)象，路表水采用沿路面橫坡方向直接漫流至路基邊坡方式排除。沿路面邊緣設(shè)置由透水性填料集水溝、橫向出水管和過濾織物(土工布)組成的路面邊緣排水系統(tǒng)。通過設(shè)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路基之外。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(shè)計中采用每10 m左右設(shè)置一道5 cm橫向排水管以確保路面下滲水的排除。對于可能存在的少量路面下滲水，在水泥穩(wěn)定碎石表面設(shè)置一層瀝青封層，防止路面下滲水對水泥穩(wěn)定碎石的破壞，保證路面基層具有足夠的強(qiáng)度和耐久性。路基地面排水主要是通過全線貫通的邊溝來進(jìn)行的，一般采用梯形邊溝，邊坡砌片石鋪砌，邊溝水均應(yīng)引離路基，排入原有水系中的河流、排水渠及取土坑內(nèi)，但不排入魚塘內(nèi)，當(dāng)邊溝與涵洞、通道發(fā)生交叉時，一般將邊溝水直接排入涵洞或在灌溉涵、通道處讓路基邊溝向兩側(cè)排走或設(shè)邊溝倒虹吸涵通過。在挖方地段，還應(yīng)設(shè)置0.4 m×0.4 m的梯形平臺截水溝，并在坡頂外側(cè)設(shè)0.6 m×0.6 m的矩形地面截水溝，以排除坡面水。

2.5 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水

路面結(jié)構(gòu)的表面水滲入量根據(jù)公路排水設(shè)計手冊，瀝青路面表面水的滲入量按式計算，由于設(shè)計滲入量難以準(zhǔn)確估計，透水材料難以準(zhǔn)確測定以及透水材料在使用過程中易于堵塞，系統(tǒng)的排水能力要留有足夠余地，通常考慮兩倍以上的安全系數(shù)。按照排水設(shè)計規(guī)范，滲入水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的最大滲流時間不應(yīng)超過2 h，滲流路徑長度不應(yīng)超過45 m～60 m。經(jīng)檢驗自由水在排水層內(nèi)的滲流路徑長度和滲流時間均能滿足設(shè)計要求。

路面內(nèi)部排水應(yīng)從以下兩個方面來考慮:路面邊緣排水系統(tǒng)一般高速公路設(shè)計均沿路面邊緣設(shè)置，縱橫向排水盲溝來排除通過路面縫隙進(jìn)入或者由路基路肩滲入并滯留在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水。排水盲溝可以采用無砂混凝土。路面結(jié)構(gòu)層防水在路面材料結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以適當(dāng)增加瀝青面層上中層的厚度。用以阻隔通過面層下滲的雨水繼續(xù)下滲，防止其侵蝕基層和底基層。

2.6 橋面排水

為了迅速的排除橋面積水，防止雨水積滯于橋面并滲入梁體而影響橋梁的耐久性，在橋梁設(shè)計時，在橋面上除設(shè)置縱橫坡排水外，橋面需要設(shè)置一定數(shù)量的泄水管道，以便組成一個完整的排水系統(tǒng)，泄水管的形式一般有金屬泄水管，鋼筋混凝土泄水管，橫向排水管道，封閉式排水系統(tǒng)幾種。

1)泄水孔頂面標(biāo)高要略低于水泥混凝土鋪裝面;2)在橋面(臺)伸縮縫上坡方向的水泥混凝土帶邊緣增設(shè)一個泄水孔;3)伸縮縫排水;4)橋臺、橋面伸縮縫不要只做到混凝土護(hù)欄位置，要求伸縮縫全橋面貫通，且橡皮條兩端比型鋼略長(5 cm～10 cm)，防止橋面水滲漏下滴至蓋梁上;5)橋頭搭板，鋼筋混凝土橋頭搭板，臺后填土的填料應(yīng)采用以透水性材料為主，分層壓實應(yīng)按規(guī)范執(zhí)行，臺背回填前應(yīng)按設(shè)計要求做防水處理;6)臺后地基如為軟土，應(yīng)按設(shè)計依照規(guī)范進(jìn)行處理，預(yù)壓時應(yīng)進(jìn)行沉降觀測，預(yù)壓沉降控制值應(yīng)在施工搭板前完成;7)橋頭搭板下路堤可設(shè)置排水構(gòu)造物;8)鋼筋混凝土搭板及枕梁宜采用就地澆筑;9)高速公路的橋面較少采用泄水口，而大多采用泄水管的方式排水。泄水管一般采用鑄鐵管和鋼筋混凝土管，也有采用PVC塑料管。一般采用圓形斷面形式，泄水管的直徑宜為15 cm～20 cm。泄水管頂部用格柵蓋板蓋住。

3 結(jié)語

經(jīng)實踐證明，水的作用加劇了路基和路面結(jié)構(gòu)的損壞，進(jìn)行高速公路排水綜合設(shè)計，使各種排水設(shè)施組成一個功能完善、排水順暢的完整系統(tǒng)，才能充分發(fā)揮高速公路快捷、舒適的使用性能，才能有效保障高速公路的使用壽命。