基于高速公路浅谈路基路面排水设计

摘要：高速公路路基路面的承载力、平整度及稳定性都在很大程度上受到水的影响。路基路面排水设计在很大程度上影响了公路的使用寿命。本文首先分析了高速公路路基排水的分类及常见病害，又从高速公路排水系统的设计内容和设计原则出发，介绍了具体的排水设计方法，对延长高速公路的设计及后期施工具有一定的指导作用。

关键词：高速公路；路基路面；排水设计

Abstract: The effects of subgrade pavement bearing capacity, smoothness and stability are affected by water to a large extent. Subgrade and pavement drainage design has a great influence on the service life of the road. This paper first analyzes the classification and common diseases of subgrade drainage of the freeway, and from the design content and design principles of highway drainage system, introduces the drainage design method of concrete, which has a certain guiding significance for the design and construction of highway of the late extension.

Key words: Highway Subgrade and pavement drainage design

中图分类号:TU2

1、高速公路路基排水的分类及常见病害分析

1.1 高速公路路基排水分类根据水源的不同，影响路基的水流可分为地面水和地下水两大类。与此相适应的路基排水设施，则可分地面排水设施和地下排水设施。地面排水设施可采用边沟、截水沟、跌水与急流槽、栏水带、蒸发地等设施。地下排水设施有排水沟、暗沟、渗沟、渗井、检查并等。

1.2 高速公路路基的常见病害有以下几种：①路基沉陷：一是路基本身的压缩沉降，二是由于路基下部天然地面承载力不足，在路基自重的作用下引起沉陷或向两侧挤出而造成的。②边坡滑塌：由于流动水冲刷、施工不当、路堤边坡坡度过陡或边坡坡脚被冲刷淘空，或填土层次安排不当。③碎落和崩坍：由于边坡风化岩层表面在大气温度与湿度的交替作用，以及雨水冲刷和动力作用，使表层岩石或大块岩石从坡面上落下。④路基沿山体滑动：在较陡的山坡填筑路基，路基底被水浸湿，形成滑动面，坡脚又未进行必要的支撑，在路基自重和行车荷载作用下，整个路基沿倾斜的原地面向下滑动。地下水对路基稳定性的危害是指在路基设计和施工中，由于地下水存在的形式和数量可使工程设计与施工产生一定的困难，地下水的变化可造成路基稳定性下降。因而应采取措施，使地下水存在的形式或数量改变。在稳定路堤堤身中，也常受到地下水的危害，如地下水位高，路堤填料为黏性土，在毛细作用下，水分可升至路堤内，使填料含水量增大，强度下降。在路堑地段，如果路堑开挖到地下水位以下，当路堑边坡土为细粒土，则边坡的稳定性可受到地下水渗出的动力水压影响；当堑体为破碎的岩块时，地下水从裂隙中或含水层中流出时，也会使原有的胶结物质及沉淀的碎屑被带出而使边坡失去稳定。地表水降落在公路表面的自由水对公路的影响主要表现在两个方面：1)对公路安全行车的影响。2)影响路面的使用性能和使用寿命。

2、高速公路路基路面排水设计的内容与原则

2.1 排水系统的设计内容。排水系统主要针对路基与路面两个方面进行设计，路基排水主要考虑地下水和农田排灌等对路基稳定性的影响，利用在路基底部设置隔水垫层或将其最小填土高度提高等方法降低可能的水损影响；路面排水主要针对道路表面的雨水等水源，通过设置中央分隔带、路拱横坡等将地表水流快速引走，降低其对高速公路的不利影响。

2.2 排水系统的设计原则。路基排水设计的原则首先要求设计师充分考察和掌握当地的地质情况，并将排水系统与自然水系、农田水利相结合，使排水沟渠在促进水利发展的同时不会给沿线生态环境造成负面影响。排水系统应重视对附近山坡等位置水土流失的保护，尽可能不改变原有的水流性质。设计中应使沟渠的平面布置与纵向布置相协调，注重地下水与地表水的综合治理，并将桥涵布置与路基排水有机结合，此外，对纵坡较陡或土质松软地段的排水沟渠，还应采取有效措施进行加固，防止冲刷。

路面排水设计应注重道路的路线特点，如较陡纵坡较少受到积水的危害，在路堤较低处，若边坡受冲刷的可能性小，可采取横向漫流的方式对积水进行引排。对路堤高、且边坡缺乏防护的地段，应在路面边缘部分设置拦水带，使路面水汇聚起来，再通过统一的急流槽或泄水口将水排离路堤。此外，路面排水设计应体现出地域性，对多雨季节和降雪较多的情况应进行特殊设计，如增大路拱横坡及时排除行车道内积水等。

3、高速公路路基路面排水设计研究

3.1高速公路路基排水设计的措施。（1）路基地下。路基地下排水的设施主要有：盲沟、渗沟、渗井、仰斜式排水孔等，地下水的主要特点是排水量不大，主要是以渗流方式汇集水流，对路基范围内流量较大的地下水应设置涵洞、暗沟等予以排除；对于路基范围内流量较小的地下水，可通过横向设置盲沟、纵向设置渗沟的方式排除地下水；对位于挖方段边坡上地下水，可设置仰斜式排水孔予以排除。（2）边坡。数值分析表明，边坡有效坡度的变化对路基面竖直变形影响显著。因此，对于交通量较大或是重载交通量较大的公路路基，除填料、路堤边坡坡度、填筑压实标准应严格执行有关标准外，还必须采取有效措施防止边坡浅部变形。路堑边坡变形与稳定关系车辆运营安全，必须高度重视，采取可靠措施，保证路堑边坡长期稳定。（3）边沟。边沟设计的原则：平坦路段的路堤边沟，宜以填筑式边沟为主，尽量减少路基边沟积水现象的发生。①路堤边沟纵坡的要求：根据规范要求，采用浆砌片石修筑的边沟为满足排水需要，边沟纵坡应不小于0.12%,根据地区降雨情况，本着既要解决路基排水问题，又要经济合理的原则，确定路基排水边沟沟底纵坡一般情况下不小于0.3%。通常以沿线自然地形为主确定排水方向。②对于路堤边沟水进入涵洞及跨越通道等情况的处理：沿线设置的涵洞有排涵、灌涵和灌排两用涵。对于需排入排涵的路堤边沟，其沟底标高不低于涵洞进口标高；需排入灌涵的边沟，其沟底标高不低于涵顶标高；而对于灌排两用的涵洞应按灌涵要求设置，特殊情况时可适当降低。为防止冲刷涵洞，原则上采用急流槽连接边沟和涵洞洞口。（4）截水沟。一般截水沟设在路堑坡顶5 m或路堤坡脚2 m以外。截水沟截面形式一般采用梯形，尺寸大小视汇水流量确定。截水沟长以200 m~500 m为宜。超过500 m时，需在其间适当位置增设泄水口，并采用急流槽、跌水井等排水构造物引排。路基范围内的地下水排除方法有设盲沟、渗井等方法。在处治地下水时需注意地表水不能引入地下水的处理设施中，而地下水可以引入地表水的设施中。（5）排水沟。排水沟起连接各种排水设施，将水引排到附近自然水道或桥涵中，从而形成完善的排水系统的作用。排水沟一般采用梯形横断面，尺寸大小根据设计流量确定。其设置位置，可根据需要并结合当地地形等条件而定。排水沟的长度不宜超过500 m,与各种水沟的连接应顺畅。（6）跌水与急流槽。在高速公路所经过的重丘、山岭地区，由于山高坡陡，地形险峻，排水沟渠的纵坡较陡，为了接引水流，降低流速，消减能量，防止对路基与桥涵结构物的危害，多采用跌水和急流槽。跌水和急流槽可以单独采用，也可以与其他排水构造物联合采用，形成完整的排水系统。

3.2路面排水系统的设计方法。公路中央分隔带排水设计一般包括以下几个部分：设计底坡≥0.3%的纵向梯形或矩形盲沟，汇集中央分隔带雨水或渗水；设计间距为30m~50m的横向排水管，将盲沟中的水排出路基以外；设置沥青防渗层及土工布防渗层，防止水从侧面向路基渗透。设置凸形中央分隔带的高等级公路路基路面排水时，必须充分重视中央分隔带的排水。虽然大部分降水通过凸形中央分隔带可自排到路面上，但仍有小部分水会渗入到中央分隔带内的回填土中并进一步渗入到路面结构层及路基，影响其强度及稳定性。因此，在凸形中央分隔带回填土下应设纵向碎石盲沟或排水暗沟，中央分隔带两侧每隔100m左右应交错设置孔径20cm~60cm的横向硬塑排水管，管底纵坡不小于1%，进出口应采取防护措施。此外，目前超高段路面排水设计主要包括中央分隔带预留排水孔、中央分隔带设置断口、设置排水沟或设置浅碟式中央分隔带等四种形式。实际项目中可结合道路等级、地形条件以及绿化要求对其进行优选。

4、结语

综上所述，作为高速公路设计中的一个重要组成部分，公路路基路面的排水设计是衡量公路质量的重要标准。在实际的公路路基路面的设计过程中，一定要充分重视对排水设计的改进和完善，从而提高我国公路的建设质量。