关于路基排水问题的探讨

【提要】本文通过对路基排水综合治理施工技术要点探讨以便对类似问题施工提供参考。

【关键词】路基排水综合治理施工要求探讨

近几年来，随着国民经济迅猛发展，公路运输事业也有了很大的发展，汽车数量普遍增多，交通量猛增，从而对公路提出了更高的要求。很多省、市地区都在修建或正筹建高等级公路。因此，解决路基排水问题，已经成为重要的研究课题。本文就排除路基地下水问题提出一些设想，供同行们共同探讨。

一、路基排水问题的提出依据

高等级公路的优越性，首先从路面上反映出来。体现在路面能够满足车辆在高速状态下的安全性和舒适性。但是，高级路面必须依托在高质量的路基之上，也就是说，路基是路面的根基。这就要求路基经常保持干燥状态，具有足够的强度和稳定性，才能保证路面承载能力，使路面不产生变形和破坏。在影响路基强度，造成路面破坏的诸因素中，无不与路基地下水和地面水的质量有关。因此，在修筑高等级公路时，必须十分重视路基排水。

二、排除路基地下水的设想

在一般情况下，汽车荷载的作用区域（即车轮荷载的传递深度）达1.2－1.5米，对特重型汽车而言，作用区域可达3.0米。也就是说，路面以下3.0米深度范围内的路面结构层和土基，是特重车荷载的持力层。根据水文地质学史料可以看出，路基的持力层往往是土基毛细水的活动层。持力层的厚度大于路面厚度与路基临界高度的总和。因此，持力层保持经常干燥状态是保证路基强度的关键。

为了防止地下水淹没或毛细水浸润路基，必须对路基地下水进行汇集和排除，把高于持力层底面的地下水位降低到持力层以下，才能确保路基强度，延长路面的使用时间。

在山区和丘陵地区，路堑往往都是基岩路基，持力层的强度和地基的水稳性能一般都比第四纪沉积的地层高许多。因此，我国在过去普遍修筑低等级公路的过程中，人们对于挖方路基已经形成了一种错觉，对它的稳定性一般都比较放心，未考虑排除路基地下水问题。事实上，养护部门每年都要花费很多人力、物力去处理这些路段的路基病害，造成车阻、停运。各地养护部门都有不少这样的实例，有的路段几乎年年翻修，由此而耗资养护费用占很大比例。究其根本原因，就是没有考虑排除路基地下水问题。

由于山区和丘陵地区常常多云雾，尤其是垭口地带的挖方路垫地形雨水较多，水分不易蒸发，湿度比一般地带大得多。同时，垭口挖方路堑在路线的横断面上，是处于最低位置，多数垭口都是构造断层存在的地带，岩体是不完整，往往富含地下水。这些地带也是最潮湿、最容易汇集地面和地下水地带，水文地质条件最差。当垭口山体较薄时，地下水相应较少，路基病害也相应较轻；当山体厚度较大时，因地形开扩，汇水面积大，地下水量较大，水位一般较浅。特别是深而长高的路堑，穿切含水地层较厚、较宽，汇于路基中的地下水量较大，路基病害就特别严重。例如：平宏线12k＋238～13k＋095地段，该为挖方路基，右侧是较陡的沙性土质边坡，左侧下边坡处是一片紧靠海边农田，修建时就发现该地段土质松散，有不同土质的夹层，且挖方破坏了地层的天然平衡状态。由于当时设计时对路基排除地下水问题考虑不周，在长期暴雨，地下水渗入土体，使土体的内摩阻力与粘结力骤减，土壤的密度下降和含水量增大，在地下水的浸蚀和冲刷作用下，自重所产生的剪切力超过了粘结力和摩阻力所构成的抗剪力，致使土体失去平衡而产生严重塌方。右侧山体有多处明显裂缝。山体滑移迹象明确，山体的一侧公路边沟出现明显下沉，地下水直接渗透到路基里，路面隆起50－80cm，山体下没严重，危及人民财产安全。仅2002年大小溜方7次，最大数量超过8.05千m3塌方的土方覆盖整个路面，堆积于左下边坡外的农田。阻车时间2天，直接经济损失达300多万元，阻车2天对社会运输造成的经济损失更为可观。因此，修建公路时对路基排水问题更加不能忽视。

如果路堑是通过平缓、开阔地形，地层又多属于亲水性岩土（如泥岩、页岩、泥质或长石成份含量较高的砂岩和第四纪沉积地层）。路堑往往处于风化带内，岩层节理裂隙发育，岩体破碎，多含基岩裂隙水和第四纪潜水。裂隙水在旱季时流量很小，甚至处于干涸状态；雨季时由于大气降水大量下渗，形成季节性裂隙水或潜水，并通过路堑两侧边坡向路床汇集。如果地下水不能及时排除，将使路基强度迅速下降，久而久之，就会产生湿软弹簧和翻将，形成路基病害。

另一方面，挖方路一般都是采用爆破方法明挖而成，对炮孔深度和炸药用量往往未经过设计和计算，控制极不严格，到接近路基时不是欠挖留有炮眼，就是超炸，往往使路床形成深浅不一，规模不等的爆破坑糟，造成路基软硬不均，密实程度各异。瀑破坑槽往往积水形成鸡窝状浓包，是造成路基软弹簧、产生不均均沉隆甚至翻浆的重要原因。

三、排除路基地下水的方法和适用条件

排除路基地下水的方法宜用拦截、汇集、隔离和导流等型式，在某些情况下，还需降低地下水位。由于地下排水结构的构造一般都比地面排水结构复杂，维修、改建较困难，所以，设计和施工都应特别精心，以免建成后因结构物失效而酿成后患。因此，对于需要排除路基地下水的路段，必须充分掌握地形、地貌、水文地质条件和有关的陆地水文与气象情况，弄清地下水的埋藏深度，分布规律，补给来源，地下水位变化，流向和流量。针对不同情况，采用不同的排水形式，设置相应的排水结构物。

（一）用土工布作隔离层排除路基地下水

土工材料用于道路工程，多采用土工布。土工布宜于地下水位较浅的饱水松软地基，尤其是沼泽化湿地，海相和湖相沉积的细颗粒泥沼地基。

土工布能均匀分布车轮荷载，增强土基模量，减少车重对地基的应力集中，隔离地下水向路基反渗，减少孔隙水压力，过滤由车重作用引起的细粒土或泥浆随水上翻，使之加速固结，让土基趋于密实，提高土的内摩擦角和内聚力，增加路基承载力。

路床上铺设土工布后，可以有效地防止滑料下陷，使土体受到有力的侧向约束，起稳定填料，使其对土基发挥应有的补强作用。利用土工布有较高的摩擦力，能使地基――土工布――填料形成一个连续的整体，它能在横向和纵向上均匀地传递并快速消散荷载，分布到较大的面积上，防止或减弱土体局部隆起和车辙的形成。土工布宜用全铺形式，利用它的纵、横向的良好排水性能，在路基与水沟之间构成一个统一的排水系统，将土基中的水分顺利地排出路基之外。

（二）利用天然砂砾排除路基地下水

在砂砾料丰富地区，可以就地取材，在路基上全铺厚度不少于20厘米的透水性和水稳性都较好的天然砂砾，可以隔离毛细水和排除地下水。砂砾层既可以作为路面结构层的一部分，也可以改善路基的工作状态，具有切断毛细水、疏干路基水分，提高路基强度和防止翻浆的作用。

（三）盲沟排除地下水

用盲沟排除地下水，宜于浅层裂隙水路段，地下水流向与路基走向大体一致的挖方路基（尤其是泥岩、页岩和泥质砂浆等基岩路段）。在旱季时，这些路段往往呈干燥状态，在雨季中，由于降水大量渗入而形成足以破坏路基强度的裂隙水。如果在路床上适当布置盲沟，可将流量不太丰富的裂隙水汇集和排除到路基外。为了防止细颗粒土堵塞盲沟，可以用土工布将填料包裹进行反滤。但是，盲沟工艺繁琐，尤其是机械化施工，一般不宜多用。

（四）暗沟排水

暗沟的作用主要是把路基范围的泉水和较集中的裂隙水（如民用井）排到路基范围以外去，使其不在路基中扩散，危害路基。暗沟可用块石浆砌而成，也可以做成管道型式。暗沟出口处应高于路外排水沟最低水位，一般不得小于20厘米，防止排水沟倒灌。

（五）渗沟排水

渗沟排水，宜用于地下水位较浅，又能很好地解决出口中位置的挖方路基、渗沟的作用是吸收、汇集和排除地下水，达到降低地下水位，拦截流向路基的地下水，从而保证路基经常处于干燥状态。

渗沟底宽以满足排降地下水最大流量为原则。地下水量应根据水文地质学和地下水动力学原理和有关公式进行计算。渗沟深度一般大于2.0米。

（六）深边沟排水

深边沟的作用是汇集和排除路基范围的路基地下水及流向路基的小量地面水，深度为1.2－2.0米，不宜与其它沟渠合并使用。对于地下水接近或高于路基设计标高的路段，地面坡度大于5度以上的地形，或者路线与含水断层相遇的路基，都可以考虑加深边沟加以排除。

深边沟是集中边沟和渗沟排水作用于一体的综合性路基排水型式，利用了水平排水和垂直排水相结合，借助路基一侧或两侧的加深边沟所组成的排水渠道而形成下水降落漏斗，将地下水降低到路基临界高度以下，变地下水位为地面水流，并向原地面水流一道按排除路基地面水的方法排除到路基以外，达到疏干路基，使其经常保持干燥状态和良好的稳定性。

深边沟的水力计算应包括地面水力计算和地下水力计算两部分。前者按普通边沟水力计算，后者根据专门水力计算和地下水动力学原理，视路基地下水位降落所形成的圆曲线，采用只让沟壁进水的干挠（只设一侧深水边沟者）的完整或不完整沟渠排水型式进行流量计算。深边沟的流量是路基地面迳流量和地下水渗流量之总和。以此确定深边沟的断面尺寸。由于深边沟是明沟，它的设计、施工、管理、维护都较渗沟方便，所以，将会更容易受到欢迎。

对较平坦的沼泽化湿地，海滨地带，因很难解决排水沟的出口位置，排水沟长度往往要增长很多。所以，无需排除基地下水而采用加固路基的办法去满足路基强度。

四、结语

随着国民经济的迅速发展，只有发展高等级公路才能适应公路运输的要求，承担繁重的交通运输任务，路基排水问题必将在实践中享有不可忽视的地位。总之，要很好地重视和解决路基排水问题，才能建成高质量的公路。