改擴建中路面排水設計方案的選擇

路面排水設計的重要性

2017年，我國南方多個城市發生了內澇，一方面影響了民眾的日常生活，另一方面也對公路改擴建過程中路面排水設計提出了更高的要求。

由于我國的城市內澇現象已經引起了社會的廣泛關注，因此對路面排水設計的研究逐漸增多，也取得了一些階段性的成果。相關的研究表明，路面排水能力主要受滲透、行車荷載、填充材料的失效和排水設計方面的缺陷等因素影響。從滲透角度來看，路面的積水如果不能在有效的時間內進行排除，將會滲入至瀝青表面的毛細管道中，進而縮短路面的使用壽命。例如，自由滲水會使承載力下降、路面出現唧漿，長此以往就會出現路面開裂與錯臺。從行車荷載角度來看，路面的積水長時間不能排除，就會形成水膜層，進而使路面不具備抗滑功能，瀝青表面出現毛細管道的收縮，導致路面強度難以保證。相關研究表明：行車荷載停留時間過長，會使路面形成高達5cm的錯臺現象。從排水填充材料的失效角度來看，氣溫達到一定的程度，瀝青路面會出現熱脹冷縮，填充材料因性能下降就會被擠出，形成了孔隙，雨水會破壞基層，造成接縫變形。從排水設計方面的缺陷角度來看，部分公路坡度較小，排水設計不完善，在暴雨或者長時間降雨后容易形成積水，長此以往會出現強度受損且結構不穩定等問題。

路面排水功能結構設計的基本程序

要做好公路改擴建中的排水設計工作，需按照以下步驟進行：首先是對工地現場勘查。對公路改擴建工程施工周圍進行地質勘查，確定相關的技術，及時了解周圍的水文情況，特別是徑流問題，最大限度地規避向農田中排泄工程污水，當然這種情況下適于采取互為利用的手段，既有利于農田水利灌溉，也有利于排水；其次是因地制宜，關注周圍的地理環境。秉承因勢利導的建設準則，采取一般混合模式進行路面排水，另外還要將路基結構的防護固化與路基排水過程緊密配合；再次是要注意排水設計方案帶來的衍生性問題，例如帶來地下水污染，造成局部積水或者區域水土形態惡化等問題。

路面排水幾何設計方案

縱斷面設計

路面排水幾何設計主要包括縱斷面設計、平縱組合設計和橫斷面設計。縱坡較小時，水流速度相對緩慢，當縱坡坡度較大時則正好相反。因此，在縱斷面設計時，應盡量考慮坡度因素，尤其是橫向排水不暢的路段。另外，在對豎曲線進行設計時，豎曲線的半徑都不宜過大，否則會影響行車安全。

表1 各種路面的路拱橫坡坡度

平縱組合設計

平縱線形組合設計首先要考慮的是路面排水的要求，另外還要滿足汽車運動學，因此在設計時，要注意盡可能做到平豎曲線的一一對應，這種形式對路面排水有利。

橫斷面設計

橫斷面的設計首先是路拱設計，一般將路面設計成路拱有利于排水，對于路拱坡度可按照表1中的參數要求。路拱形式可分為直線形和拋物線形兩種，直線形路拱在現階段的應用相對較少，拋物線形路拱的型式美觀，路面中間部分坡度較小，有利于路面雨水的排出。其次是路肩設計，部分道路路面需要依靠路肩排水，路肩的設計也要考慮排水，例如，直線路段路肩的橫坡度一般與行車道橫坡相同；圓曲線路段路肩上的雨水盡量向路外排，曲線外側的土路肩橫坡坡度應采用3%或4%的反向橫坡。

透水性路面排水設計

道路的硬化盡管滿足了交通運輸和民眾的出行，但是大規模的硬化已經導致很多的城市出現雨水不能充分滲入地下，管道的負擔加重，城市出現內澇現象。因此，可以對城市部分道路路面進行透水性鋪裝設計，通過此方法可以恢復地表的一部分生態功能。

人行道排水設計方案

人行道是城市改擴建路面的重要組成部分，設計單位要根據人行道的特點，對路面面層采用透水性鋪裝，當遇到強降雨時，路面徑流就會下滲，減少積水現象的發生。在對人行道面層進行鋪設時，黏性土制作成的青磚往往成為了首選，當然支撐層均采用半剛性基層，路緣石是由石料加工；當降雨量較小時，雨水可以通過面層透水性材料之間較大的間隙滲入下去，然而這種鋪裝設計透水能力有限，一旦短時間內出現較大的降雨，就會造成積水，因此可以對基層也采用同樣的材料進行滲水鋪裝，并且選取具有透水性的路緣石來實現這個目標。在實際采用透水磚時，應結合周圍的環境進行選擇，降落的雨水可以透過地磚被土壤吸收，也使得城市內澇的可能性降低，在夏天有效緩解城市的熱島現象。

車道路面排水設計方案

首先對于非機動車道來說，在條件允許的情況下把非機動車道設置成為一個單獨斷面，這樣就減少了交通工具的荷載壓力，使非機動車道路面整體滲水性提高。在道路的一側埋設滲溝排水管，在降雨量較大的地區多采用U形線形排水。其次對于機動車道，也要摒棄之前的非透水路面鋪裝，選擇透水性路面鋪裝。例如，目前多采用透水性瀝青混凝土鋪筑，具有抗滑性好、吸水能力強等優點。如果選用透水性瀝青鋪筑道路的話，應該考慮路面滲水主要以上面層為主，這樣有利于減少雨水在路面上的停留時間，收集流入綠化帶的水（如圖1所示）。

圖1 生態型路面橫斷面設計

路面線性排水設計方案

根據相關的調查發現，我國道路目前最主要的排水方式是定點排水，這種排水方式在降雨量較小時，可以發揮一定的作用，但是在降雨量大的時候只能發揮大概三分之一的效果。為了解決這一問題，在眾多科研院所的努力下研發了一種設有排水通道的U形槽體，利用該系統進行雨水收集，提高雨水利用率。與定點排水相比，線性排水具有挖深較淺、排水效率高的特點，不僅使雨水得到充分的利用，還能節約工程費用、提高行車的穩定性。

結語

對于公路擴建中路面的排水設計方案，本文只提到了一些比較常用的方案，下穿式立交排水設計和共同溝的規劃設計也是目前較常見的設計方案，另外相關學者也對公路擴建中常規路段、軟土地基施工路段、挖土方區段、填挖交接段以及低矮型路堤結構的排水設計方案進行了分析。總而言之，公路擴建中路面排水的設計方案既要考慮城市的特點和自然環境，也要提高排水的效率，并且兼具經濟和社會效益。