道路路基排水設(shè)計(jì)淺析

張宇?李曉東

摘 要：路基路面的病害多種，水是形成病害的主要因素之一，因此在路基路面的設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)中，必須十分重視路基路面的排水。只有做好路基路面的排水設(shè)計(jì)，才能延長(zhǎng)道路的使用壽命，保證路基路面的結(jié)構(gòu)性能和使用性能。

關(guān)鍵字：路基； 排水設(shè)計(jì)

路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性同水的關(guān)系十分密切，水對(duì)路基的危害可以表現(xiàn)為使路基變軟，降低路基強(qiáng)度，引起凍脹、翻漿或邊坡滑坍，甚至整個(gè)路基沿傾斜基底滑動(dòng)。因此路基排水的任務(wù)，就是將路基范圍內(nèi)的土基濕度降低到一定的限度以?xún)?nèi)，保持路基常年處于干燥狀態(tài)，確保路基具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在路基設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮將影響路基穩(wěn)定性的地面水和地下水，排除和攔截于路基用地范圍以外，并予以隔斷、疏干和降低。

1 路基排水設(shè)計(jì)的一般原則

（1）排水設(shè)施要因地制宜、全面規(guī)劃、合理布局、講究實(shí)效、注意經(jīng)濟(jì)，不充分利用有利地形和自然水系。

（2）各種路基排水溝渠的設(shè)置，應(yīng)注意與農(nóng)田水利相配合，必要時(shí)可適當(dāng)?shù)卦鲈O(shè)涵管或加大涵管孔徑，以防農(nóng)業(yè)用水影響路基穩(wěn)定。

（3）設(shè)計(jì)前必須進(jìn)行調(diào)查研究，查明水源與地質(zhì)條件，重點(diǎn)路段要進(jìn)行排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃。

（4）路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，盡量不破壞天然水系，不輕易合并自然溝溪和改變水流性質(zhì)，盡量選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠，減少排水溝渠的防護(hù)與加固工程。

（5）路基排水要結(jié)合當(dāng)?shù)厮臈l件和道路等級(jí)等具體情況，注意就地取材，以防為主，既要穩(wěn)固適用，又必須講究經(jīng)濟(jì)效益。

2 路基地面排水設(shè)備的構(gòu)造與布置

常用的路基地面排水設(shè)備，包括邊溝、截水溝、排水溝、跌水與急流槽等，必要時(shí)還有渡槽、倒虹吸及積水池等。

2.1 邊溝

設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路堤坡腳外側(cè)，走向與路中線(xiàn)平行，用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。邊溝不宜過(guò)長(zhǎng)，邊溝的縱坡一般與路線(xiàn)縱坡一致，平坡路段，邊溝仍應(yīng)保持0.3%～0.5%的最小縱坡；邊溝的橫斷面形式有：梯形、矩形、三角形及流線(xiàn)形。

2.2 截水溝

又稱(chēng)天溝，一般設(shè)置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流，減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保證挖方邊坡和填方坡腳不受水流沖刷。截水溝的橫斷面形式一般為梯形，溝深不小于0.5米，截水溝的位置，盡量與絕大多數(shù)地面水流方向垂直，溝底應(yīng)具有不小于0.3%以上的縱坡，截水溝長(zhǎng)度一般以200～500米為宜。

2.3 排水溝

主要用途在于引水，將路基范圍內(nèi)各種水源的水流引至橋涵或路基范圍以外的指定地點(diǎn)。排水溝的橫斷面形式一般為梯形，尺寸經(jīng)水力水文計(jì)算確定，排水溝的位置可根據(jù)需要并結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦螚l件而定，離路基盡可能遠(yuǎn)些，距離路基坡腳不宜小于2米，連續(xù)長(zhǎng)度宜短，一般不超過(guò)500米。排水溝應(yīng)具有合適的縱坡，以保證水流暢通。

2.4 跌水與急流槽

跌水與急流槽是路基地面排水溝渠的特殊形式，用于陡坡地段排水，溝底縱坡可達(dá)45度。由于流速快，一般宜采用漿砌塊石或混凝土預(yù)制塊砌筑，并且有相應(yīng)的防護(hù)與加固措施。跌水的構(gòu)造有單級(jí)和多級(jí)之分，溝底亦有等寬和變寬兩種。跌水由進(jìn)水口、跌水槽和出水口三部分組成；跌水槽部分由跌水墻、平臺(tái)和消能設(shè)備組成。跌水兩端的土質(zhì)溝渠應(yīng)注意加固，保持水流暢通，不致產(chǎn)生水流沖刷和淤積，以充分發(fā)揮跌水的排水效能。急流槽的縱坡比跌水的平均縱坡更陡，結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固穩(wěn)定性要求更高，是山區(qū)公路回頭曲線(xiàn)溝通上、下線(xiàn)路基排水及溝渠出水口的一種常見(jiàn)排水設(shè)施。急流槽的構(gòu)造由進(jìn)水口、急流槽和出水口三部分組成。急流槽多用漿砌片石、塊石或混凝土砌筑。

2.5 倒虹吸與渡水槽

當(dāng)水流需要橫跨路基，同時(shí)受到設(shè)計(jì)標(biāo)高限制的情況下，可以采用管道或溝槽，從路基底部或上部架空跨越，前者稱(chēng)倒虹吸，后者稱(chēng)為渡水槽。倒虹吸埋置不宜過(guò)深，以填土高度不超過(guò)3米為宜。渡水槽相當(dāng)于渡水橋，其作用是在路基上空將兩側(cè)溝渠連接起來(lái)，以保證水流暢通。其設(shè)計(jì)與受力與橋梁相似。

2.6 蒸發(fā)池

氣候干旱、排水困難地段，可利用沿線(xiàn)的集中取土坑或?qū)ｉT(mén)設(shè)置蒸發(fā)池排除地表水。

3 路基地下排水設(shè)備的構(gòu)造與布置

常用的路基地下排水設(shè)備有：暗溝（盲溝）、滲溝、滲水隧洞和滲井等，其特點(diǎn)是排水量不大，主要是以滲流方式匯集水流，并就近排出路基范圍以外。

3.1 暗溝

相對(duì)于地面排水的明溝而言，暗溝又稱(chēng)盲溝。根據(jù)溝內(nèi)分層填以大小不同的顆粒材料，利用滲水材料透水性將地下水匯集于溝內(nèi)，并沿溝排泄至指定地點(diǎn)，此種構(gòu)造相對(duì)于管道流水而言，稱(chēng)之為盲溝。簡(jiǎn)易盲溝的設(shè)置不易過(guò)長(zhǎng)，溝底有1%～2%的縱坡。

3.2 滲溝

采用滲透方式將地下水匯集于溝內(nèi)，并通過(guò)溝底通道將水排至指定地點(diǎn)，這種地下排水設(shè)施稱(chēng)為滲溝。滲溝有三種結(jié)構(gòu)形式。盲溝式滲溝與簡(jiǎn)易盲溝相似，但構(gòu)造更完善，當(dāng)?shù)叵滤髁枯^大，要求埋置更深，可在溝底設(shè)洞或管，前者稱(chēng)為洞式滲溝，后者稱(chēng)為管式滲溝。

3.3 滲井

其作用是匯集離地面不深處含水層中的地下水，使其滲入更深的含水層中，以降低上層的地下水位或全部予以排除，疏干路基。滲井一般直徑為1.0～1.5米圓柱形或1～1.5米的方形。井深視地層構(gòu)造情況而定，井內(nèi)由中心向四周按層次分別填入由粗至細(xì)的砂石材料。由于滲井施工難度較大，單位滲水面積的造價(jià)高于滲溝，一般盡量少用。

4 路基路面排水設(shè)計(jì)依據(jù)及計(jì)算方法

路基排水設(shè)計(jì)流量計(jì)算按1/15洪水頻率進(jìn)行考慮，排水溝設(shè)計(jì)采用適應(yīng)于小面積流域及明渠流計(jì)算公式，其中小面積流域計(jì)算公式如下：

Q=16.16q·ψ·F

式中：

Q——設(shè)計(jì)流量（m3/s）

q——設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度（mm/min）

ψ——逕流系數(shù)

F——流域匯水面積（Km2）

排水溝的一般斷面尺寸設(shè)計(jì)與驗(yàn)算，依據(jù)《道路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ018-97）中提出的明渠流計(jì)算公式，匯水段長(zhǎng)度按500m，路基高度按平均4m，護(hù)坡道按1.0m考慮。

5 路基排水工程的注意事項(xiàng)

在路基施工中，首先應(yīng)校核全線(xiàn)路基排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否完備和妥善，必要時(shí)應(yīng)予以補(bǔ)充或修改，應(yīng)重視排水工程的質(zhì)量和使用效果。在路基的日常養(yǎng)護(hù)中，必須充分重視路基的排水工作。特別是砂性土路基，如果水分滲入路基土體使路堤過(guò)濕，過(guò)大的含水量將嚴(yán)重降低其內(nèi)摩擦力，降低路基強(qiáng)度，一旦遭遇雨水沖刷或滲透，極易形成水毀。對(duì)于粘性土來(lái)說(shuō)也是如此，過(guò)大的含水量也會(huì)大大降低其粘聚力和內(nèi)摩擦力，形成邊坡病害。 因此，應(yīng)定期對(duì)排水設(shè)施進(jìn)行檢查與維修，以保證排水設(shè)施正常使用。

6 結(jié)束語(yǔ)

一個(gè)衡量公路質(zhì)量的重要的指標(biāo)就是公路路基路面的排水的設(shè)計(jì)情況，不管是地下水還是地表水，它們都會(huì)在不同的程度上對(duì)路基和路面造成不利的影響，嚴(yán)重的影響公路的正常的使用時(shí)間。在實(shí)際的施工的過(guò)程中，我們必須合理科學(xué)的設(shè)計(jì)路基、路面的排水系統(tǒng)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐穆窙r、地形以及水文特征，綜合的考慮各種因素，爭(zhēng)取把地表水、地下水對(duì)地表和地基的不利影響降低到最低的限度。

參考文獻(xiàn)

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[3]謝孟華， 公路路基路面排水設(shè)計(jì)[J].交通世界.2008（9）

作者簡(jiǎn)介

張宇（1993-），男，漢族，黑龍江大慶人，鄭州大學(xué)道路橋梁與渡河工程專(zhuān)業(yè)2011級(jí)本科生。

李曉東（1992-），男，漢族，河南滎陽(yáng)人，鄭州大學(xué)道路橋梁與渡河工程專(zhuān)業(yè)2011級(jí)本科生。