高速公路路基路面排水設計中應該注意的關鍵問題

代靜

（四川省交通勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610031）

0 引言

排水設計是高速公路設計的重要環節，其目的是將高速公路路面積水引排到公路的下側方，避免路面積水對路基路面造成浸濕、沖刷作用，為整體結構的穩定性提供保障，規避或減少坍塌等事件的發生。高速公路施工單位需結合實際情況加大對路基路面排水設計的重視度，明確關鍵點，確保排水系統能夠充分引流，從根本上規避因排水問題而引發的不良事件，對于推動高速公路工程的健康、穩定發展也起著積極的意義。

1 工程概況

以四川某高速公路為例，該路段全長7.6km，設計段為第一段，里程樁號為K0+000—K7+602.061，車速設定為100km/h，路基寬為26m，該段工程內容主要涵蓋了路基、路面、涵洞、排水。路段處于山區，總地勢西北高、東南低，地質構造復雜，可見饅頭狀山包，高差較小，多在50m 以內。

2 高速公路路基路面排水設計整體把控策略

在高速公路路基路面設計過程中，合理的排水設計是重要環節，需從整體上進行把控，以確保路基路面的排水能力。

2.1 結合實際情況開展設計工作

在路基路面排水設計過程中，需充分考慮當地實際情況，嚴格遵守因地制宜原則，對施工現場展開調查、研究，旨在對整個施工環境進行了解，避免設計不合理情況的發生。例如，該高速公路路段排水設計綜合考慮了該地附近的地質、水文等特征。該路段容易受到地質構造變動影響，加之長時間的內外地質應力作用，產生了山間盆地河谷丘陵地貌。在排水設計時，應考慮對較多水的引排策略，而凍土等方面可不做過多考慮[1]。

2.2 設計中貫穿綜合利用原則

路基路面排水設計是高速公路工程的重要構成部分，如若排水方面存在問題，則會對整體工程質量，甚至后期投入使用的安全性造成影響。此外，排水設計與農田水利工程的結合也是重要一環，其間需充分考慮當地農田水利工程，結合實際情況合理地進行設計，不可因工程建設而對其造成影響。在此過程中，相關人員需結合實際情況進行協調處理，如擴大涵管孔徑、增大涵管等[2]。

2.3 將排水與邊坡的穩定性結合起來

在高速公路路基排水設計中，還需考慮邊坡的穩定性，合理協調排水設計與自然環境的關系，避免因排水設計問題而危害自然。

另外，需重視自然災害的預防問題，設計施工中將預防水土流失作為重點考慮內容，結合實際情況展開設施布置，盡量不破壞當地天然水系[3]。在該高速公路路段排水設計中，考慮丘陵地貌會存在一定的高差，高速公路邊坡設計時，可采用鋪草皮的方法，既不影響公路排水，又起到穩固邊坡效果。

3 高速公路路基路面排水設計中的關鍵問題

3.1 邊溝設計

邊溝也稱為側溝，主要設置于挖方及低填方地段的路肩外側，其目的是將路面、路肩等區域的徑流、流向道路的地表水排出，降低路基路面的浸濕程度。

3.1.1 尺寸確定

排水能力與溝底坡度、截面尺寸及形狀等因素有著直接關聯。高速公路路基路面排水邊溝大多使用梯形明溝，邊坡坡比為1∶1，結合邊溝各項參數，合理計算路面排水長度極限。

該工程路基平均填高為3.5m，采取相應的方法對路面排水長度極限進行計算后，結果為100～200m，故對于排水涵洞的設置，其間隔距離設定為250m。另外，經過綜合分析及準確計算后，工程邊溝斷面尺寸設定為50cm。

3.1.2 邊溝縱坡確定

對于邊溝縱坡的確定，需嚴格遵守相關設計規范，如若工程邊溝使用了漿砌片石，則縱坡不低于0.12%。

在設計的過程中，除了要嚴格遵循相關規范要求外，還需結合工程實際情況，這也是避免排水設計不合理的關鍵[4]。該工程的地形較為復雜，為避免排水設計不合理情況的發生，邊溝縱坡設為0.3%。

3.1.3 縱坡方向確定

在確定縱坡方向的過程中，需將路線縱斷面、地形條件作為有效依據，明確邊溝標高。對于邊溝標高的確定，需盡量保證該路段路肩邊緣最低位置位于標高下部超過1.7m 處，旨在規避邊溝積水倒灌情況的發生。

如若無法滿足上述要求，可結合實際情況適當放寬高度，對于另一側邊溝較低的情況，可于單側落實排水溝的設置[5]。

3.2 涵洞設計

高速公路涵洞常見的類型包括排涵、灌涵及灌排兩用涵。對于排涵來說，其底部標高需與涵洞中心相等，或是超出涵洞中心；對于灌涵，其底部標高不可低于涵洞頂部；對于灌排兩用涵，底部標高需和灌涵中的邊溝一樣，但可根據具體情況合理調整。在涵洞設計中，鑒于涵洞容易受到水的沖刷，因此需合理應用急流槽設施，將其與邊溝、涵洞合理連接。

此外，對于排水必須經通道才可進入涵洞的情況，需將邊溝蓋板涵作為優先選擇對象，必要情況下可經邊溝倒虹吸穿越通道[6]。該工程設計了3 個涵洞，其間充分考慮了涵洞位置、車輛承載、匯水量等，管涵中心樁號及結構形式等。涵洞布設要求如表1所示。

表1 涵洞布設表

3.3 排水溝設計

排水溝設計的目的是引水，即將路基范圍內的水引流至路基范圍之外的指定區域。在公路工程路基路面排水設計過程中，排水溝的設計是關鍵內容，需結合實際情況進行合理選擇，避免排水不通暢情況的發生。

在排水溝設計中，對于溝底的縱坡需控制在合理范圍內，一般不低于0.3%，長度不低于500m。但就目前情況而言，部分高速公路工程采用的斷面為梯形，斷面尺寸主要由水流量來決定，設計時應綜合考慮水流量及水流沖刷情況。在該高速公路設計中，排水溝的參數與邊溝相同，采用漿砌片石進行加固，其鋪設厚度設置為20cm[7]。

3.4 截水溝設計

該高速公路存在山坡挖方路段，易受上方流水破壞，故需設置截水溝將水流攔截，以起到保護路段的效果。在設計中，需將地形條件、匯水面積納入重點考慮范圍內，可應用坡頂及平臺截水溝。對于挖方邊坡塹頂坡頂的截水溝，要注意避免其和坡口位置距離不合理情況的發生，一般需在5m 及以上[8]。

3.5 急流槽設計

該高速公路部分路段坡度較陡，超過10%，存在水位差超過1m 的情況，這時便需要借助急流槽輔助排水，以防止水流流速過快問題的發生，從而對路基起到明顯的保護作用。對于急流槽的設置，需嚴格遵守因地制宜的原則，結合當地地形地貌，合理地設計防滑措施，如凸榫等，強化急流槽的穩定性。

另外，于出水口的位置漿砌塊石，以充分發揮加固作用，并合理設置消能設施，減輕水流所造成的沖擊力[9]。

3.6 蒸發池設計

在公路工程路基路面排水設計過程中，蒸發池設計是關鍵內容，對于氣候干旱，或是排水困難的低洼路段尤為適用。

在設計時，需將蒸發池及路基間的距離控制在允許范圍內，即不可低于5m；對于濕陷性的黃土地區，距離則需超過黃土濕陷半徑，旨在避免路段穩定性受到影響，防止安全事件發生[10]。

3.7 中央分隔帶排水設計

中央分隔帶是高速公路的重要構成部分，排水設計的展開可確保該范圍的積水能夠及時排出。在施工期階段，排水量極易受降雨量、匯水面積因素的干擾，故中央分隔帶需進行人手孔設置，而排水長度就是人手孔間距，其一般不超過180m[11]。根據既往設計經驗，排水管長度通常為15m，橫坡為2%，如若降雨量達到最大，管徑往往需達到255mm。而按照規范指出的要求，排水長度為50m，排水管管徑則不可低于75mm。但在高速公路施工中極易出現一些問題，如中央分隔帶一般是在鋪設基層后實施，邊溝表面較為粗糙，影響了與瀝青的黏結，導致防滲層的致密性不足或不均勻[12]。

在此背景下，受接縫的影響，即使應用土工布也難以確保防水效果達到預期。因此，在設計的過程中，設計底坡未超過0.3%時，可設置斷面形狀為矩形的盲溝，將透水管鋪設到溝底，開挖集水槽，間隔距離設定為30～50m，以此達到匯集水的目的。另外，也可在分隔帶中鋪設防滲層，將瀝青鋪設厚度超出2cm，以規避側面滲水問題。

3.8 路面邊緣排水設計

對于路面邊緣，應使用透水性材料布置集水溝，并與其他排水設施形成一個整體。在此過程中，充分利用排水管、瀝青等，促使路面邊緣的水能夠及時排出。值得注意的是，考慮到路面邊緣水量可能較大，故設計時就需要合理設置排水管分布密度，排水管之間的間隔可控制在10m。

4 高速公路路基路面排水設計的其他注意事項

路基路面排水設計需考慮多方因素，既要考慮道路排水效果，又要考慮項目所在地的具體水文情況。

首先，在排水設計過程中，對于排水設施任務，最為關鍵的一點為探查、分析及控制施工區域的實際含水量，如若該地段的含水量較高，則需嚴格遵守相關規范要求予以處理，如進行換填等，進而規避因忽視水量過高而引發的路基路面沉降開裂風險。

其次，對于排水設施也要科學地進行分類管理，充分考慮公路路基路面排水設施功能、所處位置，以設計建設地段的具體情況為基礎，落實路基排水設施及路面排水設施的合理劃分，并對設施所處地段及實際功能進行明確，集中對其進行管理，不僅有利于對整體設計質量進行強化，還為后續建設及使用提供了較大的便利性[13]。

再次，在排水設計的過程中，設計單位也需靈活掌握設計地段的實際情況，對于極端環境，或是特殊地形地質，需提出針對性的解決方案，旨在對整體排水設計系統質量進行優化，充分發揮高速公路路基路面排水設計效能。

最后，由于高速公路的建設與自然、人文有著緊密的關聯，在相關數據的支撐下，才能從根本上確保設計的可行性。因此，工作人員需落實相關地區的調研工作，進一步調查及收集相關數據，數據涉及的內容非常廣泛，不僅包括氣候環境，還包含了社會經濟等方面。

5 結語

綜上所述，我國國土遼闊，高速公路工程數量較多，位置方面也存在明顯的差異性，進而對工程建設的相關參數也提出了較高要求。就四川某地的高速公路而言，在路基路面排水設計中，涵洞、邊溝、排水溝、截水溝、急流槽等是設計的關鍵點，需嚴格把控，避免出現差錯。同時，還應從整體上進行把控，留意排水設計的其他注意事項，以確保排水效果，為高速公路質量提供保障。