路基路面排水設(shè)計(jì)在高速公路上的應(yīng)用

張偉杰 馬慧濤

（平頂山市公路管理局第一工程處，河南 平頂山 467000）

1 高速公路排水設(shè)計(jì)概述

高速公路排水設(shè)計(jì)對(duì)于高速公路路基的穩(wěn)定性及路面的使用壽命有著顯著的影響。高速公路排水設(shè)計(jì)應(yīng)包含以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：其一是要考慮如何減少地下水、農(nóng)田排灌水對(duì)路基穩(wěn)定性及強(qiáng)度的影響，一般稱(chēng)之為第一類(lèi)排水；其二是要考慮如何將路表水迅速排出路基之外，最大限度地減少雨水對(duì)路基、路面質(zhì)量的影響，減少因路表水排水不暢或路表水下滲對(duì)路基、路面結(jié)構(gòu)和使用性能產(chǎn)生的損害，這稱(chēng)為第二類(lèi)排水。第一類(lèi)排水設(shè)計(jì)通常采用適當(dāng)提高路基最小填土高度或在路基底部設(shè)置隔水墊層等辦法。施工期間一般都考慮在施工前開(kāi)挖臨時(shí)排水邊溝，排除施工期地表水并降低地下水，同時(shí)在路基底部摻加低劑量石灰處理，設(shè)置40cm厚的穩(wěn)定層等。采用這一系列措施可起到事半功倍的效果。第二類(lèi)排水設(shè)計(jì)一般包括：①通過(guò)路面橫坡、邊溝、邊溝急流槽等，將路表水迅速排出路基以外；②設(shè)計(jì)中央分隔帶縱向碎石盲溝、軟式透水管及橫向排水管，將施工期進(jìn)入中央分隔帶的雨水及運(yùn)營(yíng)期中央分隔帶的下滲水迅速排出路基之外；③設(shè)計(jì)泄水孔以迅速排除橋面水；④設(shè)計(jì)中采用瀝青封層、土路肩縱橫向碎石盲溝或排水管，將滲入路面面層的水引出路基之外。

綜上所述，筆者結(jié)合高速公路在設(shè)計(jì)以及施工中出現(xiàn)的問(wèn)題談一點(diǎn)自己的體會(huì)。

2 高速公路邊溝排水設(shè)計(jì)

邊溝設(shè)計(jì)在高速公路排水設(shè)計(jì)中占有很大的比重，設(shè)計(jì)人員都給予高度重視，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中往往會(huì)忽視一些施工中的問(wèn)題，如邊溝的尺寸不考慮具體情況，死搬硬套有關(guān)規(guī)范、規(guī)定；又如施工單位大都未能按有關(guān)設(shè)計(jì)要求將原地表土、河塘清淤土等棄土運(yùn)送至取土坑內(nèi)用于復(fù)墾還田，而是棄放于路線(xiàn)兩側(cè)河塘中，造成部分河塘無(wú)法將路基水排入。另外由于沿線(xiàn)農(nóng)田為分戶(hù)承包，當(dāng)?shù)剜l(xiāng)鎮(zhèn)為了減少地方矛盾的產(chǎn)生，常常要求增加、改移和調(diào)整小型構(gòu)造物設(shè)置位置。還有一點(diǎn)就是設(shè)計(jì)中沒(méi)有充分考慮利用高速公路施工中超寬填土土方等。

2.1 邊溝尺寸選定

邊溝的排水能力主要取決于以下幾個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)：邊溝底流水坡度、邊溝截面尺寸、形狀、邊溝的表面粗糙程度。

依據(jù)江蘇省高速公路設(shè)計(jì)及公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范要求，高速公路的邊溝一般采用邊坡為1：1的梯形明溝，因此，可采用《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)路基》中梯形斷面溝渠的水力計(jì)算公式計(jì)算梯形排水邊溝的排水能力：

根據(jù)高速公路所處地理位置，采用當(dāng)?shù)?歷史最大小時(shí)降雨量，以流入邊溝的水不溢出邊溝為限，并假設(shè)高速公路的路基平均填土高度為3.5m，由此，匯水帶寬約為23m，則可依據(jù)不同的邊溝溝底坡度、不同的邊溝底寬（或邊溝截面積）的排水能力，計(jì)算出所能承受的路面排水最大長(zhǎng)度。高速公路一般每公里設(shè)置三道涵洞，即300m左右有一道涵洞，也就是說(shuō)路面排水長(zhǎng)度一般在100m～200m之間。

通過(guò)分析、計(jì)算確定，高速公路邊溝采用50cm的梯形邊溝即可滿(mǎn)足路基排水需要。

2.2 邊溝設(shè)計(jì)的原則

①一般路段的路基邊溝設(shè)計(jì)原則：以填筑式邊溝為主，盡量減少路基邊溝積水現(xiàn)象的發(fā)生。這主要是吸取已建成的高速公路中的教訓(xùn)：a.部分路段在汛期內(nèi)路基水不能及時(shí)排除。b.地方群眾干擾路基水排入灌溉涵洞內(nèi)。②路基邊溝縱坡的要求：根據(jù)交通部部頒《公路路基排水設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，采用漿砌片石修筑的邊溝為滿(mǎn)足排水需要，邊溝縱坡應(yīng)不小于0.12%，由于本項(xiàng)目位于丘陵崗區(qū)和沖積平原區(qū)，原地形既有較大起伏又有部分平坦地段，本著既要解決路基排水問(wèn)題，又要經(jīng)濟(jì)合理的原則，確定路基排水邊溝溝底縱坡一般情況下不小于0.15%。③對(duì)于邊溝水進(jìn)入涵洞及跨越通道等情況的處理：沿線(xiàn)設(shè)置的涵洞有排涵、灌涵和灌排兩用涵。對(duì)于需排入排涵的邊溝，其邊溝底標(biāo)高不低于涵洞中心的標(biāo)高；需排入灌涵的邊溝，其溝底標(biāo)高不低于涵頂標(biāo)高；而對(duì)于灌排兩用的涵洞應(yīng)按灌涵要求設(shè)置，特殊情況時(shí)可適當(dāng)降低。為防止沖刷涵洞，原則上采用邊溝急流槽連接邊溝和涵洞洞口。一般情況下邊溝盡量少穿越通道，當(dāng)排水需通過(guò)通道排入涵洞時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用邊溝蓋板涵，特殊情況下可采用邊溝倒虹吸穿越通道。④對(duì)邊溝標(biāo)高及縱坡方向的問(wèn)題：根據(jù)路線(xiàn)縱斷面和沿線(xiàn)自然地形情況綜合確定，通常以沿線(xiàn)自然地形為主確定排水方向。邊溝底標(biāo)高控制應(yīng)以該段路肩邊緣最低點(diǎn)標(biāo)高以下大于1.7m為宜，原因是考慮到路線(xiàn)中央分隔帶橫向排水管不能因邊溝積水而引起倒灌。對(duì)于個(gè)別特殊路段不能滿(mǎn)足1.7m要求的，可放寬至1.4～1.5m，若另一側(cè)邊溝較低時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用單側(cè)布設(shè)橫向排水管。⑤對(duì)于挖方段邊溝：考慮到中央分隔帶橫向排水管排水要求，邊溝底標(biāo)高不低于路肩標(biāo)高1.2m，同時(shí)要求邊溝縱坡不小于0.5%。施工期要求各施工單位必須首先在挖方段邊坡頂開(kāi)挖截水溝以防止路基外側(cè)水進(jìn)入路基，并且應(yīng)做好挖方段本身臨時(shí)排水溝的設(shè)置工作。

3 高速公路中央分隔帶排水設(shè)計(jì)

高速公路中央分隔帶排水設(shè)計(jì)主要為排除中央分隔帶內(nèi)積水，可分為施工期間和道路營(yíng)運(yùn)期下滲水的排除。

施工期間排水量取決于最大瞬時(shí)降雨量及中央分隔帶的匯水面積。一般情況下，由于高速公路中央分隔帶內(nèi)設(shè)置有通訊、監(jiān)控用管線(xiàn)的人手孔，因此，中央分隔帶排水長(zhǎng)度應(yīng)為兩個(gè)人手孔之間的間距，一般路段的最大間距為180m。假定當(dāng)?shù)貧v年最大瞬時(shí)降雨量為28.8mm/10min，根據(jù)本次設(shè)計(jì)中央分隔帶寬為2m，計(jì)算 出中央分隔帶施工期需要的最大排水能力為：Q=Aγ=2×180×28.8

式中：A-中央分隔帶匯水面積；γ-最大瞬時(shí)降雨量。

由以往高速公路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可知，高速公路橫向排水管長(zhǎng)為15m左右，橫向排水管坡度為2%，采用以上公式計(jì)算出施工期最大瞬時(shí)降雨量時(shí)所需要的橫向排水管管徑為255mm。如果按有關(guān)排水設(shè)計(jì)規(guī)范要求50m設(shè)置一道橫向排水管，即排水長(zhǎng)度縮短為50m，則需要的橫向排水管管徑為75mm。

但在實(shí)際施工過(guò)程中存在許多問(wèn)題，如中央分隔帶是在基層施工后進(jìn)行開(kāi)挖施工的，開(kāi)挖的邊溝表面粗糙，瀝青不易粘結(jié)牢固，不能形成均勻、無(wú)破損的防滲層。土工布因有接縫，不能形成整體而達(dá)到完全不透水的程度。因此，當(dāng)盲溝積水時(shí)側(cè)面仍將無(wú)法阻止水滲入路基。

由于施工質(zhì)量不易控制，造成橫向排水管標(biāo)高誤差或產(chǎn)生淤塞，從而使上游橫向排水管排水不暢，大量的水流向最低處，而最低處的橫向排水管由于設(shè)計(jì)時(shí)包裹無(wú)紡?fù)凉げ蓟虍a(chǎn)生淤塞，使排水能力嚴(yán)重不足，從而導(dǎo)致下游中央分隔帶積水嚴(yán)重，有的下雨后幾天中央分隔帶仍有積水，使路基長(zhǎng)時(shí)間浸泡，影響了路基、路面的強(qiáng)度。

由于通訊、監(jiān)控管線(xiàn)人手孔的設(shè)置阻斷了中央分隔帶排水，造成中央分隔帶積水或積水滲入人手孔。

為了解決這些問(wèn)題，采用以下辦法處理：對(duì)于設(shè)計(jì)底坡小于0.3%的，采用鋸齒形縱向矩形碎石盲溝，并于盲溝底部設(shè)置軟式透水管和每隔30～50m設(shè)置集水槽匯集中央分隔帶雨水或滲水；根據(jù)以上計(jì)算，中央分隔帶每隔30～50m設(shè)置一道橫向排水管，將盲溝中的水排出路基以外；在中央分隔帶內(nèi)設(shè)置2cm厚水泥砂漿層、瀝青防滲層及土工布防滲層，防止中央分隔帶中水從側(cè)面向路基滲透。

4 高速公路路面滲水的排水設(shè)計(jì)

沿路面邊緣設(shè)置由透水性填料集水溝、橫向出水管和過(guò)濾織物（土工布）組成的路面邊緣排水系統(tǒng)。

通過(guò)設(shè)置瀝青封層、土路肩縱橫向碎石盲溝和排水管，將滲入路面面層的水引出路基之外。由于通過(guò)瀝青面層下滲的水量有限，考慮到排水路徑的限制，因此，設(shè)計(jì)中采用每10m左右設(shè)置一道Ф5cm橫向排水管以確保路面下滲水的排除。

[1]杜云，夏麗燕，郭兆軍.沈大高速公路路基路面排水設(shè)計(jì)淺析[J].遼寧交通科技.2004.(11).

[2]陳昕.高速公路排水設(shè)計(jì)淺談[J].河南科技.2005.(02).