公路路基排水系統設計及施工

馬家宇 張軍武

(1.河南省新開元路橋工程咨詢有限公司，河南 鄭州 450016;2.安陽市恒達公路發展有限責任公司，河南 安陽 455000)

0 引言

根據公路的使用品質，材料的組成類型以及路面結構的承載能力路面穩定性，將公路分為四個等級。相對于高等級路面，低等級路面的特點是承載能力與路面剛度較差，路面使用壽命較短，行車速度低且只能適應較小的交通量，雖然初期的施工成本較低，但后期的運營成本遠較高等級路面高并且養護的工作量大。水是對公路正常使用產生危害的最主要的自然因素。為提高公路的使用性能，延長公路的使用壽命，降低后期維護成本，因此在路基施工中路基排水系統的設計施工顯得是重要。

1 路基排水的任務與意義

根據來源不同可分為地表水與地下水兩大類，與之相適應的路基排水工程則分為地面排水和地下排水。地表水主要指大氣中的降水以及江河湖海等地表徑流。地表徑流對公路路基不斷的滲透與沖刷，可能只是路基的整體穩定性受損害，形成水毀破壞。滲進路基土體的水分，使土體處于過濕狀態可直接降低路基的承載能力。地下水由于層位狀態的不同對路基也會產生不同程度的危害。輕者石路基使然，降低其承載能力;嚴重的可能導致路基翻漿、凍脹甚至邊坡滑塌;在摻有膨脹土的路基工程中，水的出現可能導致毀滅性的破壞。路基排水系統的任務就是對地表徑流有效地進行匯集引流，將路界范圍內的路基土體的濕度降低到一定的限度以內，使路基保持干燥狀態，以確保路基及路面的承載能力與整體穩定性。

2 路基排水的一般設計原則

由于低等級公路建設的技術等級較低，根據公路排水設計規范，在進行低等級公路路基排水系統設計時，不考慮路面內部排水設計，主要需要考慮如何攔截并排除對路基穩定性有影響的地表水，并對地表水的滯積、下滲以及漫流進行防止。在設計中的一般原則為:

2.1 首先路界地表排水不應兼做其他流水用途，針對低等級路面排水設計，如受到條件的限制需要兼用時，應延至在較小規模與范圍內，在符合公路排水設計的原則上，進行個別設計。

2.2 必須先進行施工資料調查研究，查明地質環境及水源狀態后方可進行設計，重點地段要全面對排水系統進行規劃，結合公路線路平縱面設計，使排水系統與公路設施相配合，做到綜合治理與分期建設相適應。在需要進行地基處理以及陡坡路段，排水應與路基加固相配合。

2.3 設計時應該因地制宜、合理規劃、統籌治理、注意經濟與實效相適應，并對施工現場的地形條件與天然水系進行充分利用。排水溝的設計長度不宜過長，避免水流過于匯集，便于引流。

2.4 排水系統設計時應注意周邊農業灌溉設施，防止對路基的穩定性產生不利影響。

2.5 路基排水的設計應注意對周邊自然生態的保護，加強對附近山體的水土保持，盡量不改變水流性質以減少對當地水系的破壞，注意排水溝渠位置的選擇。

3 排水設備的構造與布置

常用的路基路表排水設備包括:邊溝、排水溝、截水溝、跌水以及急流槽，調節特殊是還需設置倒虹吸、渡槽以及積水池等。不同的排水設備設置在不同的部位。各自的作用功能、構造形式以及尺寸要求也各不相同。詳細內容以下將進行介紹:

3.1 邊溝

邊溝是指在挖方地段以及填土高度小于邊溝深度的填方路段設置的，為匯集和排除路面、路肩以及邊坡積水而設置在公路兩側的排水構造。按照其形式不同大致可以分為L 形邊溝、三角形邊溝、矩形邊溝、梯形邊溝以及U 形邊溝等，按照其設置形式可以分為明溝、暗溝，邊溝的設置一般與路緣石形成一個整體。在工程實際應用中，多選用梯形邊溝形式，梯形邊溝的排水量相對較大，而且具有較好的邊坡穩定性，特別適用于公路路基工程中土基相對薄弱的地段，其邊溝內側長度比例約為1:1.5，外側與挖方邊坡保持一致，其底部尺寸一般為0.5m 左右，可根據新建公路地區的水文條件適當調節，降雨較多或地勢相對較低的取值稍大。另一種常用的邊溝形式為矩形邊坡，該種邊坡占地較少，施工簡單，便于機械化施工，能夠有效降低工程造價。

3.2 截水溝

截水溝又稱為天溝，是指在路塹坡頂以外設置的攔截路基流水的排水構筑物，截水溝的布置需結合地形進行設計，填方路基上側的路堤截水溝離坡腳的長度不宜低于2 米。截水溝的水流不應流入到邊溝中，截水溝長度一般不會大于500米，當長度必須超過500 米時則應加設出水口，將水流引至排水溝或邊溝中。截水溝的設置首先要考慮其位置，以不影響邊坡穩定為基礎，縱坡水平一般與路線的縱坡水平保持一致。同時還應盡量與絕大多數地表水流的方向垂直，以提高截水溝的截水功能，縮短截水溝長度。

3.3 排水溝

排水溝的功能就是將邊溝、截水溝以及路基附近的積水引向路基以外指定地點的排水構筑物，排水溝的設計要根據排水系統的工程布局進行規劃，確定排水溝的深度和間距。排水溝的橫斷面一般為梯形，土溝的邊坡坡度一般為1:1.5，橫斷面尺寸由水力水文條件經分析計算得出，底寬和深度均不宜小于0.5 米，排水溝應盡量做成直線，保證流水通暢。

3.4 跌水與急流槽

跌水是一種緩解高處落水沖力的排水構筑物，溝底一般呈階梯狀，水流呈瀑布跌落式通過，使得上游高處的水能夠安全自由的流入到下游的水利建筑中。跌水由進水口、跌水槽、出水口三部分組成，各組成部分的設計尺寸由水力水文條件計算得出，以充分發揮跌水的排水作用。急流槽是在坡度較陡的路段設置的一種使水流不離開槽底的溝槽，通過上下游的水位差將水流引送至規定地點。急流槽的縱坡一般比跌水的縱坡更陡，對結構的穩定性要求也更高，一般用于山區公路的回頭曲線路段。急流槽也由三部分組成，進水口、急流槽以及出水口，各部分橫斷面不盡相同，且出水口部分一般加設消力池。

3.5 倒吸虹與渡水槽

對于有水流橫跨路基的情況時，應考慮使用管道或者溝槽的形式將水流從路基底部引入到規定位置，這種管道和溝槽分別稱為倒吸虹和渡水槽。倒吸虹和渡水槽是兩種特殊的排水構筑物，多用于公路路基排水與農田水利工程銜接處理。

4 排水系統的施工要點

4.1 邊溝設計及施工要點

邊溝在設置時一定要選擇合理的位置，一般設置于挖方地段，對于填土高度不超過邊溝深度的填方路段也可以設置邊溝。在路堤靠山一側的坡腳處，也必須設置不滲水的邊溝，保證山體流水能夠順利排出，避免路基積水。在公路平曲線轉彎處進行邊溝施工時，要認真做好從坡的銜接工作，防止曲線內側存水或外溢。

4.2 截水溝位置選取要合理

截水溝的設置必須保證其不影響邊坡的穩定性，對于存在棄土的邊坡其截水溝距離棄土堆應保證1 米以上的距離，且棄土堆坡腳距離挖方坡頂不得低于10 米。當截水溝長度超過500 米時必須在規定距離內設置足量出水口，將水流引至自然溝或人工設置的邊溝內。為避免積水下滲或沖刷，影響路基強度和排水系統的性能，必須對截水溝進行防滲和加固處理。

4.3 排水溝施工要點

排水溝作為排水系統的重要組成部分之一，其線性要盡量平順，宜采用直線，提高排水順暢性，在公路轉彎處采用圓滑的弧線，弧線半徑不小于10 米，排水溝長度不宜過長，一般不超過500 米。此外，在布設排水溝時，應盡量遠離路基，距離路基坡腳不宜小于3 米。對于水流湍急，地質軟弱的地段，排水溝需對其表面進行一定的加固處理，防止水流沖刷。

4.4 跌水及急流槽施工要點

跌水和急流槽在施工時必須選用漿砌結構，保證其抗沖刷能力，跌水的臺階高度應根據施工處的地形條件以及水流大小進行設計，各級臺階的高度也可不同，根據實際情況進行合理調整。急流槽的縱坡不宜過大，同時要綜合考慮天然地面的地形特點，做到上段陡，下段緩。

5 結語

目前，我國公路建設事業正處在一個蓬勃發展的大好階段，在對公路工程進行設計和施工時，必須充分做好路基排水系統的設計和施工工作，重視路基排水系統的排水性能和工程質量。公路工程跨度較大，地形地域條件復雜，在路基排水系統設計時要結合不同路段的實際情況綜合考慮，設計出既可靠又合理的排水系統設計方案。

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