探討山區(qū)公路路基路面排水設計

李妮貴

(銅仁市公路勘察設計院)

1 山區(qū)道路路基排水設計

1.1 水對路基的危害及路基排水的作用

地面水會對道路的路基產(chǎn)生沖刷和滲透，沖刷可能導致路基整體穩(wěn)定性受損害，形成水毀現(xiàn)象。而滲透進入路基土體的水分，會使得土體濕度過大而造成路基強度的下降。地下水則會使路基濕軟，降低路基的強度;嚴重的甚至會在某些地區(qū)引起凍脹、翻漿或邊坡滑坍。

因此路基排水的作用就是保證路基范圍內(nèi)的土基的濕度保持在一個較低的規(guī)范范圍，使得路基處于干燥的狀態(tài)，以便確保路基擁有足夠的強度以及穩(wěn)定性。

1.2 路基排水設計的原則

(1)排水設施要因地制宜、全面規(guī)劃、合理布局、綜合治理、講究實效、注意經(jīng)濟，并充分利用有利地形和自然水系。一般情況下地面和地下設置的排水溝渠，宜短不宜長，以使水流不過于集中，做到及時疏散，就近分流。

(2)各種路基排水溝渠的設置，應注意與農(nóng)田水利相配合，必要時可適當?shù)卦鲈O涵管或加大涵管孔徑，以防農(nóng)業(yè)用水影響路基穩(wěn)定。路基邊溝一般不應用作農(nóng)田灌溉渠道，兩者必需合并使用時，邊溝的斷面應加大，并予以加固，以防水流危害路基。

(3)設計前必須進行調(diào)查研究，查明水源與地質(zhì)條件，重點路段要進行排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃，考慮路基排水與橋涵布置相配合，地下排水與地面排水相配合，各種排水溝渠的平面布置與豎向布置相配合，做到路基路面綜合設計和分期修建。對于排水困難和地質(zhì)不良的路段。還應與路基防護加固相配合，并進行特殊設計。

(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)條件布設人工溝渠，減少排水溝渠的防護與加固工程。對于重點路段的主要排水設施，以及土質(zhì)松軟和縱坡較陡地段的排水溝渠，應注意必要的防護與加固。

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

(6)為了減少水對路面的破壞作用，應盡量阻止水進入路面結(jié)構，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面結(jié)構內(nèi)的水，亦可建筑具有能承受荷載和雨水共同作用的路面結(jié)構。

1.3 路基排水構造及布置

(1)地面排水設備

①邊溝

一般設置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路堤的坡腳外側(cè)，多與路中線平行，用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。平坦地面填方路段的路旁取土坑，常與路基排水設計綜合考慮，使之起到邊溝的排水作用。邊溝的排水量不大，一般不需要進行水文和水力計算，依據(jù)沿線具體條件，選用標準橫斷面形式。邊溝應緊靠路基，通常不允許其他排水溝渠的水流引入，亦不能與其它人工溝渠合并使用。邊溝不宜過長，盡量使溝內(nèi)水流就近排至路旁自然水溝或低洼地帶，必要時設置涵洞，將邊溝水橫穿路基從另一側(cè)排出。邊溝溝底縱坡(出水口附近除外)一般與路線縱坡一致，并不宜小于3%。困難情況下，可減小至0.1%。

②截水溝

又稱天溝，一般設置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當?shù)攸c，用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流，減輕邊溝的水流負擔，保證挖方邊坡和填方坡腳不受流水沖刷。降水量較少或坡面堅硬和邊坡較低以致沖刷影響不大的路段，可以不設截水溝;反之，如果降水量較多，且暴雨頻率較高，山坡覆蓋層比較松軟，坡面較高，水土流失比較嚴重的地段，必要時可設置兩道或多道截水溝。截水溝的位置，應盡量與絕大多數(shù)地面水流方向垂直，以提高截水效能和縮短溝的長度。截水溝應保證水流暢通，就近引入自然溝內(nèi)排出，必要時配以急流槽或涵洞等泄水結(jié)構物將水流引入指定地點。

③排水溝

排水溝的主要用途在于引水，將路基范圍內(nèi)各種水源的水流(如邊溝、截水溝、取土坑、邊坡和路基附近積水)，引至橋涵或路基范圍以外的指定地點。當路線受到多段溝渠或水道影響時，為保護路基不受水害，可以設置排水溝或改移渠道，以調(diào)節(jié)水流，整治水道。排水溝的橫斷面，一般采用梯形，尺寸大小應經(jīng)過水力水文計算選定。排水溝的位置，應根據(jù)需要并結(jié)合當?shù)氐匦蔚葪l件而定，離路基盡可能遠些，距路基坡腳不宜小于2 m，平面上應力求直捷，需要轉(zhuǎn)彎時亦應盡量圓順，做成弧形，其半徑不宜小于10 ～20 m，連續(xù)長度宜短，一般不超過500 m，排水溝水流注入其他溝渠或水道時，應使原水道不產(chǎn)生沖刷或淤積。

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，用于水流通過坡度大于10%、水頭高差大于1.0 m 的陡坡地段或特殊陡坎地段。由于縱坡陡、水流速度快、沖刷力大，要求跌水與急流槽的結(jié)構必需穩(wěn)固耐久，通常采用漿砌片(塊)石或水泥混凝土預制塊砌筑，并具有相應的防護加固措施。急流槽的縱坡，比跌水的平均縱坡更陡，結(jié)構的堅固穩(wěn)定性要求更高，是山區(qū)公路回頭曲線連接上下線路基排水及溝渠出水口的一種常見排水設施。急流槽底的縱坡依地形而定，一般可達67%(1∶1.5)，如果地質(zhì)條件良好，需要時還可更陡，但結(jié)構要求更嚴，造價亦相應提高，設計時應通過比較而定。

⑤倒虹吸與渡水槽

當水流需要橫跨路基，同時受到設計標高的限制，可以采用管道或溝槽，從路基底部或上部架空跨越，前者稱倒虹吸，后者為渡水槽，分別相當于涵洞和渡水橋，兩者屬于路基地面排水的特殊結(jié)構物，并且多半是配合農(nóng)田水利所需而采用。

⑥蒸發(fā)池

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

(2)地下排水設備

常用的路基地下排水設備有:盲溝、滲溝和滲井等，其特點是排水量不大，主要是以滲流方式匯集水流，并就近排出路基范圍以外。對于流量較大的地下水，應設置專用地下管道予以排除。由于地下排水設備埋置于地面以下，不易維修，在路基建成后又難以查明失效情況，因此要求地下排水設備牢固有效。

水對路面的危害可以表現(xiàn)為:降低路面材料的強度，在水泥混凝土路面的接縫和路肩處造成唧泥;移動荷載作用下引起的唧泥和高壓水沖刷，造成路面基層承載能力下降;在凍脹地區(qū)，融凍季節(jié)水會引起路面承載能力的普遍下降。

①路面排水設計原則

a 降落在路面上的雨水，應通過路面橫向坡度向兩側(cè)排走，避免行車道路路面范圍內(nèi)出現(xiàn)積水。

b 在路線縱坡平緩、匯水量不大、路堤較低且邊坡坡面不會受到?jīng)_刷的情況下，應采用在路堤邊坡上橫向漫坡的方式排除路面表面水。

c 在路堤較高，邊坡坡面在未做防護而易遭受路面表面水流沖刷，或者坡面雖已采取防護措施但仍有可能受到?jīng)_刷時，應沿路肩外側(cè)邊緣設置攔水帶，匯集路面表面水，然后通過泄水口和急流槽排離路堤。

d 設置攔水帶匯集路面表面水時，攔水帶過水斷面內(nèi)的水面，在高速公路及一級公路上不得漫過右側(cè)車道外邊緣，在二級及二級以下公路上不得漫過右側(cè)車道中心線。

②路面排水常用設置

a 中央分隔帶排水:中央分隔帶排水是高速公路及一級公路地表排水的重要內(nèi)容，應根據(jù)分隔帶寬度、綠化和交通安個設施的形式和分隔帶喪面的處理方式等因素選擇不同的排水方式。

b 路面內(nèi)部排水系統(tǒng):大量的路面損壞狀況調(diào)查和路面使用經(jīng)驗表明，進入路面結(jié)構內(nèi)的自由水是造成或加速路面損壞的重要原因。在設計時，應滿足如下要求:路面內(nèi)部排水系統(tǒng)中各項排水設施的泄水能力均應大于滲入路面結(jié)構內(nèi)的水量，且下游排水設施的泄水能力應超過上游排水設施的泄水能力。滲入水在路面結(jié)構內(nèi)的最大滲流時間，冰凍地區(qū)不應超過1 h，其他地區(qū)不應超過2 h(重交通)～4 h(輕交通)。滲入水在路面結(jié)構內(nèi)的滲流路徑長度不宜超過45 ～60 m。各項排水設施不應被滲流從路面結(jié)構、路基或路肩中帶來的細料堵塞，以保證系統(tǒng)的排水能力不隨時間推移而很快喪失。

c 邊緣排水系統(tǒng):邊緣排水系統(tǒng)是由沿路面邊緣設置的透水性填料集水溝、縱向排水溝、橫向出水管和過濾織物組成的邊緣排水系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將滲入路面結(jié)構內(nèi)的自由水，先沿路面結(jié)構層間空隙或某一透水層次橫向流入縱向集水溝和排水管，再由橫向出水管排引出路基。這種方案常用于基層透水性小的水泥混凝土路面，特別是用于改善排水狀況不良的舊水泥混凝土路面。

3 總 結(jié)

山區(qū)公路排水設計，是山區(qū)高速公路設計的重要組成部分，是關系到公路質(zhì)量的重要問題。因此在設計時應充分考慮山區(qū)道路的特殊性，因地制宜，從路基和路面兩個方面做好排水的設計工作，才能形成一個完整的排水系統(tǒng)，防止因為水的原因造成道路的過早的破壞，這對于山區(qū)道路的設計使用具有深刻的重要意義。

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