關于山區公路排水設計的思考

王丹

（海南省公路勘察設計院，海南 海口 570200）

關于山區公路排水設計的思考

王丹

（海南省公路勘察設計院，海南 ?？?570200）

公路等基礎設施的建設對于促進當地經濟發展具有重大意義。而對于山區來說，山區公路甚至可能是連接兩地的生命線。主要對山區公路路基路面排水的設計進行了探討,以期對山區道路的設計使用起到參考作用。

山區公路；排水設計；路基排水；路面排水

0 引言

公路等基礎設施的建設對于促進當地經濟發展具有重大意義。而對于山區來說，山區公路甚至可能是連接兩地的生命線。山區的地形相對復雜，并且山區公路邊坡較多，對山區公路路基排水提出了較高的要求。如果排水系統不完善導致地下水聚集，將可能造成巖土力學性質的改變，嚴重的甚至將導致公路的毀壞。盡管我國已經制定了相關的山區公路排水設計規定，但在具體實踐過程中應當因地制宜，不能生搬硬套。本文將就山區公路排水的設計上進行淺析，并對如何有效根據具體環境條件做好排水等工作進行分析和討論。

1 山區公路路基排水設計

1.1 水對路基的危害及路基排水的作用

地面水會對道路的路基產生沖刷和滲透，沖刷可能導致路基整體穩定性受損，形成水毀現象。而滲透進入路基土體的水分會使得土體濕度過大而造成路基強度下降。地下水則會使路基濕軟，降低路基的強度，嚴重的甚至會在某些地區引起凍脹、翻漿或邊坡滑坍。因此路基排水的作用就是保證路基范圍內的土基的濕度保持在一個較低的規范范圍，使得路基處于干燥的狀態，以便確保路基擁有足夠的強度以及穩定性。

1.2 路基排水設計的原則

（1）排水設施要因地制宜、全面規劃、合理布局、綜合治理、講究實效、注意經濟，并充分利用有利地形和自然水系。一般情況下地面和地下設置的排水溝渠，宜短不宜長，以使水流不過于集中，做到及時疏散，就近分流。

（2）各種路基排水溝渠的設置應注意與農田水利相配合，必要時可適當增設涵管或加大涵管孔徑，以防農業用水影響路基穩定。路基邊溝一般不應用作農田灌溉渠道，兩者必須合并使用時，邊溝的斷面應加大，并予以加固，以防水流危害路基。

（3）設計前必須進行調查研究，查明水源與地質條件，重點路段要進行排水系統的全面規劃，考慮路基排水與橋涵布置相配合，地下排水與地面排水相配合，各種排水溝渠的平面布置與豎向布置相配合，做到路基路面綜合設計和分期修建。對于排水困難和地質不良的路段。還應與路基防護加固相配合，并進行特殊設計。

（4）路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，盡量不破壞天然水系，不輕易合并自然溝溪和改變水流性質，盡量選擇有利地質條件布設人工溝渠，減少排水溝渠的防護與加固工程。對于重點路段的主要排水設施，以及土質松軟和縱坡較陡地段的排水溝渠，應注意必要的防護與加固[1]。

（5）路基排水要結合當地水文條件和道路等級等具體情況，注意就地取材，以防為主，既要穩固適用，又必須講究經濟效益。

（6）為了減少水對路面的破壞作用，應盡量阻止水進入路面結構，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面結構內的水，亦可建筑具有能承受荷載和雨水共同作用的路面結構。

1.3 路基排水構造設計

（1）邊溝。一般設置在挖方路基的路肩外側或低路堤的坡腳外側，多與路中線平行，用以匯集和排除路基范圍內和流向路基的少量地面水。平坦地面填方路段的路旁取土坑，常與路基排水設計綜合考慮，使之起到邊溝的排水作用。邊溝的排水量不大，一般不需要進行水文和水力計算，依據沿線具體條件，選用標準橫斷面形式。邊溝應緊靠路基，通常不允許其他排水溝渠的水流引入，亦不能與其他人工溝渠合并使用。邊溝不宜過長，盡量使溝內水流就近排至路旁自然水溝或低洼地帶，必要時設置涵洞，將邊溝水橫穿路基從另一側排出。邊溝溝底縱坡（出水口附近除外）一般與路線縱坡一致，并不宜小于3%。困難情況下，可減小至0.1%。

（2）截水溝。又稱天溝，一般設置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當地點，用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流，減輕邊溝的水流負擔，保證挖方邊坡和填方坡腳不受流水沖刷。降水量較少或坡面堅硬和邊坡較低以致沖刷影響不大的路段，可以不設截水溝；反之，如果降水量較多，且暴雨頻率較高，山坡覆蓋層比較松軟、坡面較高、水土流失比較嚴重的地段，必要時可設置兩道或多道截水溝。截水溝的位置應盡量與絕大多數地面水流方向垂直，以提高截水效能和縮短溝的長度。截水溝應保證水流暢通，就近引入自然溝內排出，必要時配以急流槽或涵洞等泄水結構物將水流引入指定地點。

（3）排水溝。排水溝的主要用途在于引水，將路基范圍內各種水源的水流（如邊溝、截水溝、取土坑、邊坡和路基附近積水），引至橋涵或路基范圍以外的指定地點。當路線受到多段溝渠或水道影響時，為保護路基不受水害，可以設置排水溝或改移渠道，以調節水流，整治水道。排水溝的橫斷面一般采用梯形，尺寸大小應經過水力水文計算選定。排水溝的位置應根據需要并結合當地地形等條件而定，離路基盡可能遠些，距路基坡腳不宜小于2 m，平面上應力求直捷，需要轉彎時亦應盡量圓順，做成弧形，其半徑不宜小于10～20 m，連續長度宜短，一般不超過500 m，排水溝水流注入其他溝渠或水道時，應使原水道不產生沖刷或者淤積[2]。

（4）跌水與急流槽。跌水與急流槽是路基地面排水溝渠的特殊形式，用于水流通過坡度大于10%、水頭高差大于1.0 m的陡坡地段或特殊陡坎地段。由于縱坡陡、水流速度快、沖刷力大，要求跌水與急流槽的結構必須穩固耐久，通常采用漿砌片（塊）石或水泥混凝土預制塊砌筑，并具有相應的防護加固措施。急流槽的縱坡比跌水的平均縱坡更陡，結構的堅固穩定性要求更高，是山區公路回頭曲線連接上下線路基排水及溝渠出水口的一種常見的排水設施。急流槽底的縱坡依地形而定，一般可達67%（1∶1.5），如果地質條件良好，需要時還可更陡，但結構要求更嚴，造價亦相應提高，設計時應通過比較而定。

（5）倒虹吸與渡水槽。當水流需要橫跨路基，同時受到設計標高的限制，可以采用管道或溝槽，從路基底部或上部架空跨越，前者稱倒虹吸，后者為渡水槽，分別相當于涵洞和渡水橋，兩者屬于路基地面排水的特殊結構物，并且多半是配合農田水利所需而采用。

（6）蒸發池。氣候干旱、排水困難地段，可利用沿線的集中取土坑或專門設置的蒸發池排除地表水。

2 路面排水設計

2.1 坡面排水

在山區當中，公路的修建會遇到環境、天氣、生態、建筑等多方面的影響，在路基路面排水設計中，必須在和諧的條件下才能開展。一方面，山區公路路基路面排水設計絕對不能對固有的公路造成影響；另一方面，在設計的時候，應保證排水措施可以長久地服務，減少后續的維護頻率，創造出更大的價值。結合以往的工作經驗和當下的工作標準，認為在山區公路路基路面排水設計當中，應首先確保坡面的排水能夠順利，減少積水的情況，避免造成山體滑坡、泥石流等災害的隱患。坡面排水需在以下幾個方面努力：

（1）運用多元化的措施來開展坡面排水工作。現今，坡面排水集中在截水溝、挖方邊溝、填方排水溝等方面，在運用過程中，需要結合客觀實際來完成。

（2）應對設計流量詳細的計算。不同的山區具有不同的情況，在設計工作中，應根據具體的泄水量大小、挖填以及地質情況不同，確定好坡面排水設施的斷面形狀、尺寸、砌筑材料等。

（3）部分山區處于多雨地帶，全年的降水量都比較多，并且在很多時候處于一種相對潮濕的狀態。此時，應對山區的情況開展深入調查與分析，了解在山區公路路基路面排水設計中，是否會占用路界范圍以外的山體排水通道[3]。

2.2 路面表面排水

相對于坡面排水而言，路面表面排水并不容易。以目前的工作來看，當雨水降落到山區公路的路面上時，會通過公路路面這一媒介，以橫向的方向朝著坡度的兩側緩慢流淌。一般而言，在相關規范中，山區公路的路面橫坡被設定在2%的標準，縱坡則不能小于0.3%，這樣才能基本上滿足排水的需求。但是我國的山區廣布，很多地區經過常年的自然作用，導致情況發生了較大的變化，為此，我們在路面表面的排水工作中也不能總是集中在傳統的工作中，需要在多方面來開展設計。路面表面排水應有效地設置攔水帶，并且匯集路面的積水。施工人員在排水工作中，需要每間隔一定的距離經過泄水口和邊坡急流槽將路面排水，排放到路基的邊溝位置。值得注意的是，在超高側中央分隔帶內設置平行的縱向流水槽，能夠更好地排水。2.3中央分隔帶排水

路面排水并沒有想象得那么簡單，為了確保排水的順利，還應該采取中央隔離帶排水的方法來予以較強的保障。一般而言，中央隔離帶排水往往會作為基礎措施來應用。從操作上來看，中央分隔帶排水主要是在山區公路路基路面上設置隔離護欄、防眩擋板等，通過一些基礎的設施來完成排水的處理工作。從結構上來分析，采取中央隔離帶排水主要是為了防止降落的雨水會出現下滲，減少對路面基層的較大破壞。在今后的工作中，中央分隔帶排水可嘗試設置縱向滲溝、橫向滲溝等，以此來將積水引出路基，實現良好的排水效果。

2.4 路面結構內部排水

在山區公路路基路面排水設計過程中，路面排水的重視程度較高，因此采取的排水措施也不僅僅集中在上述兩個方面，還會采取路面結構內部排水的方法，確保排水工作能夠萬無一失。山區公路有相當一部分屬于高速公路，這部分公路的特點在于絕對不能有任何的積水出現，來往車輛速度非?？?，如果因為積水而打滑，其造成的安全事故是不可估量的。為此，路面結構內部排水主要會采取以下措施來完成：

（1）在設計的過程中會在土路肩范圍內部采用碎石進行填筑工作，在下部則會應用軟式透水管或者是打孔塑料排水管，更好地排除路面結構內部的自由水，減少對公路的破壞。

（2）我們還可以在路面層與水穩定碎石基層的中間，設置一層較強的保護層。該保護層一般是用乳化瀝青進行封層，這樣就能夠在客觀上較好地防治水出現滲透的情況，客觀上實現了對路基路面的保護。

2.5 結構物排水

在山區公路路基路面排水設計中，當上面的四項排水達到要求后，我們就需要在結構物排水上做出努力了?；旧辖Y構物排水主要指的是地下水。所以在具體的排水工作中，會專門針對地下水采取較多的措施和方法。例如，對地下水位高的挖方土質路段或有裂隙水的挖方硬質宕石路段設置引水洞、引水管等，并封閉坡頂滲水通道，保證挖方邊坡穩定。在兩側路肩設置管式滲溝的方式來隔斷地下水向路基滲流的路徑和降低地下水位，從而達到保證路床處于干燥狀態。對于地下水位較高的填方路基，在橋臺、涵洞及擋土墻等結構物后換填砂礫、碎石等透水性材料，防止由于積水而使結構物承受額外的靜水壓力，從而造成路基塌陷。擋土墻墻后設縱向碎石滲溝，滲溝外包復合工布。滲溝底設軟式透水管，透水管通過橫向PVC管與墻身表面泄水孔連接，將水排出。沿河擋土墻特別注意擋土墻應埋置與沖刷線以下至少1 m深，防止沖刷掏空墻底成路基塌陷。

3 結語

山區公路排水設計是山區公路設計的重要組成部分，是關系到公路質量的重要問題。因此在設計時應充分考慮山區道路的特殊性，因地制宜，從路基和路面兩個方面做好排水的設計工作，才能形成一個完整的排水系統，防止因為水的原因造成道路的過早破壞，這對于山區道路的設計使用具有深刻的重要意義。

[1]高玉翠.山區公路路基路面排水設計淺談[J].北方交通，2006（6）: 17-20.

[2]徐士啟，刑俊堂，高玉翠.山區公路路基路面排水設計[J].公路交通科技，2004（4）：2-4.

[3]王敏瑞.山區公路路基路面排水[J].科技信息：科學教研，2007（30）：83，127.

U412.36

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1009-7716（2017）09-0042-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.012

2017-04-10

王丹（1982-），女，海南海口人，工程師，從事道路與橋梁工程設計工作。