高速公路路基防排結合式防水設計與施工控制要點

朱小剛

（江蘇東南工程咨詢有限公司，南京210018）

1 引言

路基作為道路工程的重要組成部分之一，其肩負著將路面上的車道載荷與行車載荷傳至地下持力層的重要任務，所以需要確保其具備較高的強度與穩定性。而在地表積水與地下水長時間的侵蝕下，路基的強度與穩定性會嚴重下降，特別是在強水流的猛烈沖刷下，其極易發生結構失穩，從而導致道路發生塌陷，對行車安全造成嚴重的威脅，所以，有必要采取有效的防水手段。防排結合式防水方法是指將路基防水技術與路基排水技術結合起來，同時應用到路基防護中去，以達到對路基進行兩重防護的目標【1】。為進一步實現對該種防水方法的推廣應用，本文以某高速公路工程建設項目為例，詳細分析了防排結合式防水方案的設計要點和施工要點。

2 工程概況

此高速公路工程建設項目位于山西省東南部，標段長度為6.7km，路基的設計寬度為23.4m，該路段沿線為山地，路段海拔在250～1 300m，沿線地形整體呈北高南低的態勢，且具有東西兩側高于中間地帶的特征。因受地形的限制，該路段在雨季汛期會積聚大量的雨水，嚴重影響行車安全。為此，本工程在設計與施工中采用了防排結合式的防水方法。

3 路基防排結合式防水設計方案

3.1 方案設計

在對此高速公路工程沿線水文地質情況進行綜合考慮的基礎上，進行路基防排結合式防水方案設計，具體內容包括以下3 方面：（1）合理布設地下排水溝管。在高速公路路基下面設置滲溝、暗溝等，利用其來排出地下水，促使地下水位下降，避免在路基中有地下水滲進。為了能夠及時有效地將滲溝、暗溝中的積水排出，在其末端位置處安設疏通井與橫向滲水管，以此來分段將積水排出。（2）在地表布設排水溝渠。通常來講，在地表所布設的排水溝渠包括截水溝、排水溝以及邊溝等。在距離路塹坡頂一定距離位置處布設截水溝，避免路基被東西兩側的積水所侵蝕；將排水溝、邊溝布設在道路東西兩側位置處，使其軸線平行于道路的中線，為了能夠及時地把地表積水匯聚到蓄水池里面，還需要在排水溝、邊溝中設置縱坡。（3）采取路基防水措施。在鋪設路基的過程當中，選擇合適的防水材料摻加進去，同時，選擇質量較好的防水土工布鋪設在路基的表面，以此來保持路基內部的水環境處于一個穩定水平【2～4】。

3.2 基本參數

在設計防排結合式防水方案的過程中，有必要對溝渠的設計流量、溝渠管道的底部縱坡以及主要設施截面尺寸等參數進行合理的計算，本節主要對設計降雨重現期、溝渠與溝管底部縱坡的確定進行了介紹。

3.2.1 設計降雨重現期

在進行道路工程防水建設的過程中，無論是確定道路的防水等級，還是確定防水與排水設施的形式、尺寸等，都需要以設計降雨重現期作為重要考量參數。在JTG/T D33—2012《公路排水設計規范》中嚴格明確了設計降雨重現期在不同公路等級與不同排水設施條件下的取值范圍，其中，規定在一級公路或者高速公路的截水溝、排水溝以及邊溝的設計降雨重現期取值范圍為5～10a。本文研究的高速公路工程建設項目所在地一般雨季時間比較長，而且地形相當陡峭復雜，所以，其設計降雨重現期取規定取值范圍中的較大值。對于排水設施的截面規格、形式等參數，可以根據已定的設計降雨重現期來予以計算，為確定排水設施的設計參數是否合理，可以通過對設計流量與排水需求進行比較分析來實現，本文將在施工控制要點部分對此予以分析介紹。

3.2.2 溝渠、溝管的縱坡坡度

在將溝渠截面規格確定之后，需要通過計算對溝渠的縱坡進行合理設計，避免溝渠縱坡過大而致使其排水能力不夠，或者溝渠坡度過小而影響排水速度，在計算溝渠底部縱坡的時候，要保證其泄水能力（Qx）超過所對應的設計流量（Qsx），如此方能充分發揮出溝渠的排水功能。溝渠縱坡坡度的計算公式如下：

式（1）、式（2）中，ix為計算點的縱坡坡度；Fx為計算區段的集水面積，km2；α 為修正系數；ψ 為徑流系數；q為平均降雨強度，mm/min；k為流量模數。

當縱坡坡度滿足上述公式時，則說明所設置的縱坡坡度是合理的，為保證溝渠底部縱坡的泄水能力始終大于所對應的設計流量，需要用式（3）來對各溝渠溝管的縱坡坡度is進行驗證：

式中，F0為溝渠全長集水面積，km2。

按照式（1）～式（3）來計算并驗證本高速公路工程各溝渠溝管的縱坡坡度，最終結果如表1 所示。

表1 各溝渠、溝管縱坡坡度設計值

4 路基防排結合式防水施工控制要點

4.1 路基防水施工

首先，在路基防水施工的過程中，要摻加一定比例的防水瀝青，摻加比例根據現場試驗來定。其次，要對路基的壓實度進行嚴格的控制，在采用機械方式碾壓路基的時候，要從路基的兩側依次向中間進行，并且要按照“先慢后快、先輕后重”的要求來進行碾壓，彼此鄰近的碾壓段的縱向重疊不得超過2m，要確保碾壓以后的路基含水量在±2%左右，且路基平整沒有明顯的輪跡。最后，要在路基的上表面進行防水土工膜鋪設，在土工膜的對接處涂抹瀝青來防止密封不嚴。

4.2 排水溝與邊溝施工

排水溝與邊溝的主要用途為將路肩、邊坡處的積水匯集排出。排水溝布設在路基的兩側位置處，其斷面為梯形形狀，根據本高速公路建設工程所在地的降雨量情況，其斷面深度為80cm，厚度為30cm，底部寬度為80cm，將排水溝的邊坡控制在1.5%左右，兩側斜坡的比例為1∶1。在進行排水溝開挖施工時，需要嚴格遵循相應的設計尺寸，一旦出現超挖，則需要利用M7.5 漿砌石來填補超挖位置。在安裝排水溝之前，需要在溝底鋪上一層砂漿，以此來避免溝底出現平整性與密實度差的問題，需要注意的是，要先仔細確認坑底無積水以后，方才可以進行預制排水溝的吊裝。此外，要在排水溝沿線設置寬度為20mm 的沉降縫，沉降縫的間隔設為15m，使用M10 砂漿來對接縫處進行勾縫。

邊溝布設在道路的兩側位置處，其斷面為矩形形狀，斷面深度為60cm，厚度為30cm。邊溝的施工工藝與排水溝基本相同，不同點主要在于其沉降縫寬度為20mm，沉降縫的間隔設為30m。

4.3 滲溝施工

為了有效降低地下水位，避免發生地下水位上升而對路基造成侵蝕的現象，有必要布設滲溝。在本高速公路工程中通過布設矩形滲溝來進行地下排水，在路基的下面設有排水墊層與防水土工布，在滲溝的內部設有土工布包裹的帶孔塑料管，并且利用礫石填充在塑料管與滲溝的空隙處。 為確保整個滲溝結構的可靠性，可通過在滲溝的底部基礎進行混凝土澆筑來實現。在進行滲溝施工的過程中，還需要格外注意的是：（1）要合理確定滲溝的埋設深度，務必確保其頂部高于原有地下水位，若是地下水為層間水，則需要將滲溝底端設在透水層的上方；（2）為了避免在滲溝的內部進入大粒徑的雜物，需要在滲溝的底端裝設反濾層，反濾層由下至上依次鋪設不同粒徑的砂石、碎石、中砂、礫石等，粒徑以4∶1 的比例逐層減小【5】。

4.4 截水溝施工

截水溝的主要作用為將路基上方的來水截斷，其一般設于路塹段的上部位置處。本工程所采用的截水溝斷面為矩形形狀，厚度為30cm，深度為50cm，材料使用M7.5 漿砌片石。在進行截水溝施工時需要控制的要點包括：（1）要嚴格遵循設計方案來進行溝槽開挖，確保尺寸規格等符合設計要求；（2）要將截水溝溝槽清理干凈，保持其干燥密實；（3）要使用擠漿法來進行砌筑施工；（4）要設置與截水溝同向的沉降縫，其間距為50m；（5）要截水溝砂漿終凝以后實施灑水養護，時間為1～2 周。

5 結語

綜上所述，在進行高速公路路基防排結合式防水設計與施工的過程中，需要結合相關規范與工程實際，對溝渠的設計流量、溝渠管道的底部縱坡、主要設施截面尺寸以及設計降雨重現期等參數進行計算，根據設計方案嚴格把控施工過程。實踐證明，本文所研究的防水設計防范與施工控制方法取得了顯著的效果，可為其他高速公路路基防水設計施工提供借鑒。