公路路基路面及排水結構設計論述

文/王勁松

1 前言

高速公路項目的施工環節，若沒有及時排除地表水，就會導致路基受到積水侵蝕，從而使結構發生變化、強度性能下降引發各種病害問題。因此，我們要根據高速公路施工具體情況，合理進行資源的整合與應用，保證排水結構的性能符合標準要求；另外，在實踐過程需要根據實際構建路基路面排水系統設計方案，保證路基表層積水、地下積水可以立即排出，避免積水給路基結構帶來不利的影響，提升路基結構總體性能。

2 工程概況

某高速公路建設項目為雙向四車道的形式，是一級公路項目，設計最高行駛速度為80km/h，路基寬度21.5m，根據需要選擇混凝土護欄。下面以該高速公路為案例進行分析，主要對其路基、路面、排水設計等方面進行分析，以保證路基結構性能合格。

3 公路路基設計

3.1 設計設計原則分析。公路路基設計需要遵循特定的原則進行，比如當地地形條件、地質狀態、水文與環境等方面，選擇合適當地的設計方案，保證排水設施、防護工程等符合標準要求，以此做好病害的預防和處理工作。

3.2 確定最佳路基斷面尺寸。根據本次工程的要求，并結合當前國家標準，該項目是雙向四車道的一級公路標準，設計行駛速度為80km/h，路基寬度21.5m，行車道寬4×3.75m。

3.3 路基設計標高。該高速公路項目的高程設計線是道路中線，從用地的范圍進行分析，因為該區域內分布著大量的城市居住區域，所以土地供應量不足；公路用地是通過路堤兩側邊緣向外延伸1m 以內進行施工，同時還布置了公路界碑[1]。

路基標高設計應該保證路基邊緣超出路基兩側地面積水高度尺寸，綜合分析地下水、毛細水、冰凍等方面的影響，以保證其結構強度與穩定性合格；另外，還需要綜合分析路基結構的舊高程、路線交叉、橋涵等結構物高度的影響。除了上述標準要合格外，還應該使路基壓實度符合標準之下的最小高度尺寸標準。該項目具體參數可見表1 所示。

表1 公路路基壓實度及其填料設計要求

4 路基防護設計

該項目設計方案中一般路段結構上應用的是亞粘土、壓砂土等材料進行路堤結構的填筑施工，內邊坡的坡率設計為1∶1.5，外坡率為1∶1。結合該施工所在地區的地質條件，沿線需要使用低液限粘土與粉土材料，路基邊坡極易因為雨水而產生嚴重的沖擊影響。通常來說，該路基需要應用灌木、喬木等植物種類進行綠化施工，且在路基高度超過3m 后，應該在現場設置漿砌片石網作為防護結構使用。

5 節約用地的主要方式分析

該高速公路項目總體處于平原地帶，且線路總體來說是比較平坦的，沒有凸起的部位可以進行取土作業。整個公路施工范圍內，路基主要是填方結構，土量需求很大。結合外業調查數據分析，并考慮地方的具體情況，確定如下方案：

5.1 在該公路兩側開挖溝渠、池塘內進行取土；分析當地的水利工程設施情況，與政府管理部門簽訂協議，進行魚塘或者溝渠的開挖取土。這種方式占地面較小，取土效果也很好。

5.2 在取土場取土。選擇該高速公路路線兩側的高地或者是沒有任何經濟價值的土地進行取土，同時把地表以下30cm 厚度的種植土存放到旁邊，取土結束后將其退回，然后恢復耕地作用。一般來說，取土深度不能超過1.5m[2]。

6 公路路面設計

按照該高速公路項目的交通運行量、道路等級等標準確定路面的技術要求，分析水文、氣候、地質等具體的資料，并考慮當前筑路的實際情況，總結工程經驗，明確具體的設計原則，以保證路面設計方案合格。公路路面結構組合形式、厚度參數都要在確定交通通行量、施工材料等方面之后確定，總結經驗教訓，本次工程的具體設計方案如下表2。

6.1 本次高速公路使用的瀝青混凝土材料，采用SBS(Ⅰ-C)型改性瀝青材料，上面層部分選擇應用高強度抗滑安山巖作為粗集料，將石灰砂作為細集料，同時確保其材料性能合格；下面層應用AC-20C 型中粒式瀝青混凝土為石油瀝青材料，下面層的集料采用的是石灰巖材料。兩面層之間需要設置SBR 乳化瀝青下封層。下封層下部需要設置透層結構，以保證其滲透效果合格，達到工程使用標準的要求。

6.2 基層選定。按照本次工程的實際情況，基層部分選擇應用二灰碎石材料，其早期強度相對比較低，施工過程不會受到其他因素的影響，能夠保證結構性能合格。

6.3 底基層選定。該結構的選擇需要考慮技術標準和要求，并保證其技術參數符合標準要求，確定各個材料的性能符合標準，所以該項目中的底基層使用了穩定土的形式。因為該工程中所選擇應用的土質主要是低液限的粘土與粉土，所以底基層應用石灰土進行施工。

6.4 在該工程項目實施中，結構厚度根據當量軸次計算確定，數值相差很小，所以分段應用不同路面厚度并不具備特殊影響意義，如表3 所示。

表3 路面結構厚度參數分析

7 路基路面排水設計

7.1 路表排水設計

該部分的設計目標就是保證路面降水、路肩積水等立即排除出去，避免積水造成結構性能下降。在設計時需要考慮路面的形式，并保證沒有任何超高的位置，且兩側應該布置成為橫向排流的結構形式，以保證排水性滿足標準。路基如果作為路塹結構應用，且作為橫向部分進行設置，積水會直接流入路塹溝內。路基作為路堤應用，可以選擇下述兩種路標排水方式：

7.1.1 確保路面積水直接流入路堤坡面上。

7.1.2 設置攔水帶結構，并通過急流槽把積水排出去；超高部分進行排水設計，以確保兩側排水性能合格；在路緣位置上安裝集水管裝置，一般都是選擇縫隙式的形式[3]。

7.2 分隔帶排水設計

在公路項目分隔帶部分的排水設計方面，確定中央分隔帶的結構設計方案時，通常根據需要設置盲溝的結構，以保證可以及時把雨水、積水排出去，且不會給結構產生任何影響。只有保證中央隔離帶排水效果達標，才能有效預防地下水給路基造成的不利影響，確保路基結構性能合格。通常來說，還需要在中間部位上設置具有防滲性能的材料。該材料可以大大提升防滲效果，保證路面與盲溝的連接更加順暢，充分保護路基的完整；除此之外，還需要把盲溝布置在通訊管線的下部位置，同時應該保證該管線和隔離帶中間部位要設置土工布的結構，以提升結構總體應用性能。

8 結語

綜上所述，在高速公路路基路面的排水設計中，考慮當地的實際情況是非常重要的因素，也是關系到運行性能的核心要素。因此，設計人員要深入施工現場了解實際情況，選擇符合實際需要的設計方案，提高排水性能，保證其滿足高速公路的運行需要，充分保護路基路面的結構，以達到交通安全性、穩定性的運行標準，積極促進我國經濟與社會全面發展。