路基工程排水設計淺析

黨韋明

摘 要：路基路面的承載力、穩定性及平整度都在很大程度上受到水的影響。作為公路路面病害的重要原因之一，路基、路面材料在水的沖刷和浸泡下，發生變形從而使得強度降低，同時由于在行車荷載的反復作用下，很可能出現裂縫、剝落、松散、坑槽、錯臺甚至斷裂等一系列問題，嚴重影響了道路的耐久性和行車安全。本篇文章考慮路基排水系統的設計原則，對路基排水系統的布置方法進行了詳細的闡述，以期為其他工程建設過程中提供參考。

關鍵詞：路基；防排水；設計

中圖分類號：U417.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）15-0141-02

1 水對路基工程的影響

影響路基的水，根據水源的不同，可分為地面水和地下水。影響主要表現在：地表水對路基的影響有沖刷和滲透，沖刷在一定程度上會使得路基穩定性受到損害，導致水毀現象的出現；而滲透則使得路基過于潮濕，削弱了路基的強度和穩定性。地下水對路基的危害主要是毛細現象及滲透作用，這種影響因具體條件不同而存在差異，輕者能使路基濕軟，降低路基強度，重者會引起邊坡滑塌，甚至整個路基沿傾斜基地滑動。在季凍區還可能產生凍脹、翻漿等病害。

2 路基工程排水設計原則

（1）路基排水設施要結合當地實際情況，綜合規劃、合理布局、講求實效，并能夠充分利用有利地形和自然水系。

（2）路基排水溝渠的位置，應考慮與當地農田水利相互配合，必要時可適當地增加涵管或擴大涵管孔徑，避免農業用水對路基穩定的影響，同時可利用路基排水進行農田排灌。

（3）路基排水設計之前必須要調查研究，了解當地水源與地質條件，對重點路段排水系統進行綜合規劃，使得路基排水與橋涵布置相配合，各種排水溝渠的平面布置與豎向布置相配合，做到路基綜合設計和分期修建。

（4）路基排水要注意附近山坡的可能的水土流失，盡量不破壞天然水系，不可隨意對天然溝溪進行合并，改變水流的性質，最大可能的選擇有利地質條件進行人工溝渠的布設，減少排水溝渠的防護與加固工程。

（5）路基排水還要根據道路等級，考慮當地水文條件等實際情況，盡量就地取材，以防為主，既要做到穩固實用，又必須要保證經濟效益。

3 路基工程排水設施

路基排水的任務是通過采取各種工程措施，把路基工作區內的土含水量降到一定范圍內，使之常年保持某種穩定的干濕狀態，使路基的強度及穩定性得到保障。不難看出使地表水或地下水不至影響路基工作區是問題關鍵所在，排水設計皆圍繞這一關鍵點進行。因此，在排水設計中應考慮將對路基穩定性產生影響的地面水加以攔截，排除在路基范圍之外，并防止漫流、滯留或下滲；對影響路基穩定性的地下水，應該阻斷、疏干或降低，并將其引流到路基范圍之外。

3.1 地面排水設施

地面排水設施是用來排除路基范圍內的地表徑流，常見的路基地面排水設施有，邊溝、排水溝、截水溝、跌水與急流槽必要時亦有倒虹吸、渡水槽等。這些排水設施，分別根據實際情況設在路基兩側不同的部位，各自的功能，布置要求或構造形式，均有所不同。

（1）邊溝。邊溝又稱側溝，一般設置在挖方路基的路肩外側或低路堤坡腳外側，走向與道路中線平行，主要匯集和排除路基范圍內以及流向路基的少量地面水。較為平坦地面上填方路段的路旁取土坑，通常與路基排水設計綜合考慮，使之起到邊溝的排水作用。

（2）截水溝。截水溝又稱天溝，位置應盡可能的與大部分地面水流方向垂直，從而以提高截水效率，縮短溝的長度。在降水量不大或坡面堅硬和邊坡較低，受水流沖刷影響不大的一些路段，可以不設截水溝；相反地，在降水量較多，且暴雨出現頻率較高，坡面松軟且較高，水土流失比較嚴重的地段，必需時可設置兩道或更多截水溝。截水溝一般為梯形斷面，邊坡坡度與巖土條件有密切的關系。溝底寬度b不小于0.5m，溝深按設計量而定，亦不應小于0.5m。

（3）排水溝。排水溝的主要作用是排除來自邊溝、截水溝或路基范圍內其他途徑的水源，并將其引流到路基范圍之外的安全指定地點。排水溝的設置，應該根據當地地形地貌等條件，利用有利地勢，遠離路基。一般情況下距路基坡腳的距離不宜小于3-4m，平面上應追求直接，在轉彎時也要盡量圓順，做成弧形，且半徑應該大于10-20m，連續長度不宜太長，一般不超過300m，排水溝的水流匯入其他的排水溝渠或水道時，應保證不在原水道產生沖刷或淤積。通常應使排水溝與原水道兩者成銳角相交，交角不大于45°，有條件可用半徑R=10b（b為溝頂寬）的圓曲線朝向下游與其他水道相接。

（4）跌水與急流槽。跌水與急流槽是比較特殊的人工排水溝渠，主要用于水頭差較大、且上下游過度需在較短水平距離內完成的情況。常用于陡坡地段排水，溝底縱坡可達45°，在陡坡或深溝地段設置的溝底為階梯，水流呈瀑布跌落式通過的溝槽稱為跌水，其要達到的效果是在較短的距離內，減緩水流速度，消減水流能量。在陡坡或深溝地段設置的坡度較陡，水流不離開槽底的溝槽稱為急流槽，其目的是將上下游水位差較大的水流引至橋涵進口或路基下方。

（5）倒虹吸與渡水槽。水流跨越路基，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，前者稱為倒虹吸，后者稱為渡水槽。倒虹吸是利用上、下游溝渠之間的水位差，利用勢能迫使水流降落，經由路基下部管道流到路基的另一側，然后再利用動能上升匯入下游溝渠。

3.2 地下排水設施

地下水在影響路基的穩定（整體穩定和局部穩定）或路基的強度受到嚴重危機的情況下，通常根據具體情況采取攔截、旁引、降低地下水位，盡快地排除路基含水層的地下水，疏干坡體內地下水，以及及時采取一定的隔離措施進行防護處理。

常見的路基地下排水設施主要有：明溝、暗溝、滲溝和滲井等。

（1）明溝。明溝是指為了排除地面積水、土壤中多余的水分和過高的地下水而在地面開挖溝道的一種技術措施。明溝的斷面形式有梯形斷面和矩形槽式斷面兩種。

梯形斷面的明溝，一般情況下用于地下水埋藏淺的潛水以及承壓水，深度僅為1.2m，或潛水通過的底層穩定且能夠進行較深明挖的地方。矩形槽式斷面的明溝一般用于處理地下水埋藏較深，或地質情況不好、水溝邊坡不穩定，容易發生滑塌的地方，深度可達3m左右，明溝用處較廣，施工簡易，養護方便，造價較低，是排出地下水的實效性較大的措施。

（2）暗溝。暗溝與地面排水的明溝相對，又稱盲溝，是指設置在地面以下用于引導水流的溝渠，暗溝自身沒有滲水和匯水的作用，它的主要功能是利用其透水性能夠將路基范圍內的水或通過滲溝匯集的水流引流到溝內，并沿溝渠排至指定安全地點，使其不會致在土中擴散，它的水力特性屬于紊流。暗溝溝內分層是由大小不同的顆粒材料填筑而成，主要利用滲水材料的透水性將地下水匯集于溝內，并沿溝排泄至指定安全地點，對流向路基的層間水進行攔截，確保路基的強度與穩定性，防止路基邊坡滑塌和毛細水的上升。盲溝一般在路基兩側邊溝下面均有設置，主要是降低地下水位，防止毛細水上升至路基工作區范圍內，大量水分積聚而造成凍脹和翻漿，或土基過濕而降低強度等。盲溝構造比較簡單，橫斷面一般為矩形，亦可做成上寬下窄的梯形，溝壁傾斜度約為1：0.2，底寬b與深度h大致為1：3，深約1.0-1.5m，則底寬約為0.3-0.5m。盲溝的底部中間填以粒徑較大（3-5m）的碎石，其縫隙較大，水可在縫隙中流動。粗粒碎石兩側和上部，按一定比例分層（層厚約100m）填以較細粒徑的粒料。盲溝頂部和底部，一般設有后30cm以上的不透水層。

（3）滲溝。滲流是常用的地下排水溝。當路基含有較多的水時，可以用來吸收、減少、收集和消除地下水。也可以是地下水流截流的路基，滲透方式將匯入地下水的溝渠中，并利用底部通道來終止指定的安全，地下排水設施稱為下水道。其作用是降低地下水位或截斷地下水，其水力特性是湍流的，但結構與簡單溝渠不同。

（4）滲井。滲井可以將路基的上部地下水引入更深的含水層，從而降低地下水或消除所有地下水。滲流井的平面布置，以及孔徑和滲水，由水力計算確定，一般直徑為1.0-1.5m，或長度為1.0-1.5m的方形。當井深時，根據底層結構的情況，井是由中心到周圍區域的某一層。反過來，它填入粗和細的礫石材料，粗的材料滲漏，和優良的材料是相反的。滿足嚴格篩選和洗滌的材料要求，當施工需要鐵袖空間填充不同粒度的材料時，要求不同的厚度，不得混合填充材料，確保坑內的排水效果。

4 結語

路基是裸露在地表的人工結構物，直接接受著各種不利自然因素的影響。要保證路基的穩定性，提高路基的強度和抗變形能力，對路基排水設計不能憑著習慣進行，首先要根據當地實際情況盡心分析，在進行嚴謹的布局，選擇合適的排水方案進行設計，使得排水設施設計布局合理，防止出現排水功能重復或不能滿足其排水要求，未能達到預期的效果。因此，路基的排水的設計對公路的使用安全性能和壽命起著重要的作用。

參考文獻

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