高速公路路基排水設施常見病害及處理研究

吳清利

（甘肅路橋第三公路工程有限責任公司，甘肅蘭州 730030）

0 引言

建設高速公路路基排水設施的目的是減輕積水對高速公路造成的傷害，常見設施有跌水、急流槽、排水溝，以及渡槽、積水池等。在實際應用中由于設計與管理工作不到位導致其并沒有發揮出應有的效果，造成諸多病害進而導致高速公路路基排水設施運行不順暢。高速公路一旦出現路面積水問題，會直接軟化路基下的土地層，導致路基底部失去基礎支撐，嚴重影響高速公路的使用壽命，甚至可能導致交通安全事故。比如，排水設施無法正常工作時會出現很多自由水，形成水霧對駕駛員造成干擾進而影響汽車通行安全。因此，相關工作人員應該針對此類問題進行深入分析與探究，積極尋找有效措施來治理高速公路路基排水設施病害問題，使排水設施發揮有效的作用，從而延長高速公路的壽命、提高其質量并保證行車安全。表1 是高速路路基施工的技術規范，為施工提供了技術參考。

表1 路基施工技術規范

1 高速公路路基排水設施常見病害類型及產生原因分析

通過對高速公路路基排水設施的調查分析，下面總結出五種典型的排水設施病害類型并進行原因分析。

1.1 溝渠堵塞

溝渠堵塞即排水溝渠存在雜物堆積現象，如落葉、樹枝或人為丟棄的垃圾等雜物，導致排水溝渠無法防淤、防沖，影響排水系統進行排水工作[1]。

產生原因：一是由于長時間的降雨，導致坡面上的泥沙流動到排水溝中，造成排水溝堵塞，不能正常完成排水工作，甚至在大量降雨量長時間高強度的沖刷下，還會導致排水溝渠毀壞。二是在高速公路施工過程中，由于施工人員操作不當致使一些雜物堆積到溝渠中，而排水溝的水流對堆積物作用力較弱以及相關人員未及時清理，使得堆積物無法排出，造成溝渠堵塞的病害，進而誘發路基排水故障的質量問題。

1.2 溝渠破損

部分邊溝溝渠與排水溝渠被嚴重破壞，或者溝底的漿砌面粗糙，均會使水流流速降低，造成水流下滲，最終無法實現有效排水[2]。

產生原因：排水溝渠底部的砌漿面過于粗糙，或施工時沒有將路基嚴密地壓實，導致高速公路服役過程中出現漿砌片石脫落，這些情況都是導致排水不能及時有效排出的直接原因。此外，在高速公路路基排水設施施工過程中，由于沒有對溝渠周圍泥土進行加固，當降水量超出其承受能力時，土體結構的穩定性就會受到破壞，出現坍塌現象，泥土滑動到排水溝渠內造成堵塞，甚至可能出現更為嚴重的排水溝渠垮塌現象。

1.3 溝渠沖刷

從不同路段排水設施排出的水集中匯入排水溝渠內，長時間、高強度的流水沖擊導致部分排水溝渠受到破壞的情況叫作溝渠沖刷[3]。

產生原因：第一，施工人員在施工過程中沒有嚴格按照施工規范對排水溝渠進行加固；第二，雖然進行了加固施工但是其強度達不到標準要求。鋪設在排水溝渠底部的砂漿在經過長時間的雨水浸泡、沖刷受到一定的破壞，此外各個排水設施的水流匯集在一起，加大了沖刷力度，進而對排水渠造成明顯的損害，影響排水設施的正常運轉，最終導致水流堆積對高速公路路面造成破壞。

1.4 進出水口淤積堵塞

高速路上常常會出現涵洞兩側堆滿樹干、稻草等雜物的現象，遇到強降水時阻礙水流正常穿過，甚至造成堵塞，水面增高的后果。

產生原因：進出水口在高速公路路基排水設施中有著舉足輕重的地位，相當于排水系統運作的開關，它直接關系整體排水設施能否正常運行。各支路水流需要匯集到一起再經過排水設施流出，會造成較大的沖擊力。設計人員在做排水設施的設計工作時，為了避免自然垃圾、人造垃圾等進入排水溝渠造成堵塞，一般選擇使用蓋板進行阻隔。水流通過蓋板上的泄水孔流入排水溝渠內，當蓋板上方被石子、垃圾、樹葉等物體堵塞，水流無法快速順暢地流入排水溝渠內，致使路面形成大量積水，對路基結構造成破壞。一些路段采取過水涵洞的設計，但由于工作人員未及時檢查，涵洞兩側被木柴等物體堆積造成涵洞堵塞，當降水量過大時，會造成徑流浸泡，也會直接對高速公路路基帶來不良影響。

1.5 超高漸變段積水漫流

降水集中在分隔帶附近無法流入中溝，造成路面出現雨水漫流現象。

產生原因：為了排出高速公路路面的積水，會在高速公路彎道超高漸變段的中央分隔帶設立排水溝與集水井。但是，由于設計過程中缺少對細節的把控，造成排水溝截面過小無法滿足高速公路路面的排水要求，導致高速公路彎道超高漸變段里側的積水無法排出，除此之外，施工工藝操作問題造成集水井井口高于排水溝、排水溝高于路面或路面邊緣攤鋪過高翹起的現象，導致路面積水無法通過排水溝與集水井排出，反而形成積水在排水溝末端倒灌至路面的現象，在超車道形成路面積水。

2 排水設施常見病害處理及養護策略

為了減少高速公路路基排水設施出現病害問題，通過收集相關資料研究高速公路路基排水設施常見病害類型及其產生原因，總結出以下幾點有利于排水設施發揮正常功能的優化方案。

2.1 設計合理的地表排水設施

在對高速公路路基范圍內地表水量進行充分了解的基礎上，開展地表排水設施的布置，使其發揮最大效用。首先采用暗埋法布設邊溝，分別設置在路基兩側，用于匯集路面與邊坡等處的地表水。截水溝需要布置在邊坡路塹的坡頂位置，呈梯形斷面結構，按照寬度大于50cm 且高度為50cm 的標準設置，此外還要注意與路基挖方區域保持合適的距離，以免邊坡性能受到破壞。

2.2 設計合理的地下排水設施

地下排水設施布置在地下水的挖方、填挖交替等路段，以水的滲流方式實現匯集，如暗溝、滲水井等設施。

地下排水設施的布設有許多需要注意的地方，其中滲溝的布設分為填石、管式和洞式三種類型。填石類型的滲溝適合水流長度短的位置，埋置深度應高于地下水水位，按照施工要求將碎石、小砂石等材料合理填筑在滲溝底部、中部等位置。管式類型的滲溝適用于引水量大、水流長度較長的位置，在該路段設置排水管并將泄水管配置在滲溝末端位置。洞式類型的滲溝則適合布設在水流量大的位置，需要使用蓋板等設備覆蓋在洞頂和洞壁處。在施工過程中要根據高速公路排水設施的實際情況對三種類型的滲溝進行協調。

暗溝通常布設在高速公路路基范圍內的污水管、雨水管、公路分隔帶等區域，底部呈矩形，需要滿足寬度30～50cm，高度100～150cm 的標準，進水口、蓋板、暗溝深度在實際施工過程中需要實時監測路基底部的承載力，及時采取加固措施。

2.3 加強高速公路邊坡穩固性

由于自然因素或人為因素的影響，高速公路兩側坡面遭到破壞，導致穩定性降低，進而對高速公路造成損害，因此對高速公路兩側坡面進行加固防護對路基排水設施的正常有效運行有著重要意義。以下總結幾點加強高速公路兩側坡面穩固性的方案措施[4]。

第一，使用片石護坡和護面墻，這兩種方式都具有一定的抗推力，兩者的優點是可以就地取材、制作工藝簡單。

第二，使用菱形網格防護，可以預制安裝或者在現場直接使用水泥混凝土進行澆灌形成。菱形網格防護的施工工藝簡單、適用性強，該方法適用于填方邊坡和土質挖方邊坡。

第三，采取對坡面進行噴射混凝土的方式，利用混凝土的凝固性對邊坡高處一些可能風化掉落的巖石坡面進行混凝土噴射處理，以阻止巖石繼續風化造成石塊掉落的后果，達到護坡的目的。此方法所需要用到額外的施工設備。

第四，生物防護是一種新興的高速公路邊坡綠色防護形式。除了種樹這一傳統防護邊坡形式外，近年來出現植草或者鋪草皮這兩種防護方案。這種方式還可以恢復高速公路沿線的綠色生態景觀并加固邊坡，防止邊坡坍塌。

2.4 加強高速公路路基排水系統的養護

在高速公路的使用過程中，經常會出現自由水滲透的問題。因此，在排水設施建設過程中應考慮后期養護問題，養護管理直接關系到排水系統的使用質量和壽命，相關工作人員需要嚴格依照排水設施養護規范對排水系統進行定期的養護。

一是將瀝青混凝土用于高速公路的防水工作中，其優異的物理性質可以有效地加強高速公路路基排水設施的排水性能。

二是相關工作人員應該對排水設施進行定期的檢測，及時地清理出堆積在排水溝渠中的雜物，對現今已經出現病害的排水設施，再根據實際情況做出修復或重建對應的處理，以此保證排水設施系統的正常運行，高速公路也能得到有效保護從而延長其壽命、提升其質量。

2.5 因地制宜設計合理的高速公路路基排水設施

設計人員在設計過程中，應對負責路段全段進行分區段分析，針對不同路段的實際情況進行研究，其中包括水質、地理位置、地勢地形、氣候氣象等條件，設計人員需要根據收集到的數據信息并結合高速公路各路段的水流特征以及排水量，對不同路段進行精確的設計，還應考慮強化排水設施各部分的協作，計算并確定各設施之間的合理距離。以截水溝的不同情況為例，當間距過大時，坡面流動的水量較大，坡面容易松軟，出現坍塌的現象；而間距過小則容易使生態環境遭到破壞，增加施工成本。因此，需要經過精確的思考和計算設計出合理且有效的排水設施系統，確保可以讓排水設施體系得到改善、優化。

2.6 培養專業的養護管理隊伍

隨著國家經濟及技術水平的不斷提高，高速公路路基排水設施養護管理工作已逐漸向專業化方向發展。如何打造一支高素質、高效率的養護管理隊伍應該成為各級養護管理者所研究的課題，養護工作不應僅一直停留在修修補補的階段，而是需要能夠根據高速公路排水設施運行過程中出現的不同的情況分析出合理、對應的解決方案，并高效地執行到位，使排水設施快速恢復正常運行狀態。

3 結語

高速公路在服役過程中容易受到氣候以及降水量等因素的影響，導致部分路段經常被大量積水浸泡，長時間的路面積水會嚴重破壞高速公路的質量，還會對過往行駛的車輛造成威脅，所以高速公路路基排水設施的性能對高速公路路面的安全與使用壽命起著至關重要的作用。總而言之，高速公路的排水工程是整個高速公路的基礎設施，更是保證路面質量延長使用壽命的重點所在，而路基排水的病害不僅與地質有關，前期的設計、施工與后期的養護等環節也會影響排水工程的效果，因此為保障高速公路的安全和使用壽命，要從多方面進行分析，采取合理的措施，積極預防和治理高速路路基排水工程的病害。