道路路基排水設(shè)計及創(chuàng)新應(yīng)用

葛皖

（上海蘭德公路工程咨詢設(shè)計有限公司，上海市 200065）

0 引言

水是對道路正常使用產(chǎn)生危害的最主要的自然因素。為了提高道路的使用性能，延長道路使用壽命，降低后期維護成本，在路基設(shè)計施工中，路基防排水系統(tǒng)的設(shè)計顯得尤為重要。

路基排水設(shè)計應(yīng)采取排、疏、防相結(jié)合的原則，并應(yīng)與路面排水系統(tǒng)、邊坡防護、地基處理等其他措施相互協(xié)調(diào)，以保證路基穩(wěn)定，避免道路水損害[1]。

根據(jù)水來源不同可將其分為地表水和地下水兩大類，與之相適應(yīng)的路基排水工程則分為地面排水和地下排水。地表水主要指大氣中的降水以及江河湖海等地表徑流。地表徑流水對道路路基不斷滲透及沖刷，對路基的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生損害，形成水毀破壞；滲透進路基土體的水分則使土體處于過濕狀態(tài)，直接降低了路基的承載能力，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致路基翻漿、凍脹甚至邊坡滑動。在膨脹土或濕陷性黃土的路基工程中，水的出現(xiàn)可能導(dǎo)致其毀滅性的破壞[2]。路基排水的目的就是對地表徑流水進行有效的匯集引流，而對地下水采用有效的防、排結(jié)合，將路界范圍內(nèi)的路基土體濕度降低至一定的限度以內(nèi)，使路基保持干燥狀態(tài)，以確保路基及路面的承載能力與整體穩(wěn)定性。

1 路基排水的一般設(shè)計原則

路基排水設(shè)計應(yīng)遵循總體規(guī)劃、合理布局、少占農(nóng)田、環(huán)境保護等原則，并與當(dāng)?shù)嘏殴嘞到y(tǒng)相協(xié)調(diào)[3]。

排水困難地段可采用降低地下水位，設(shè)置隔離層等措施，使路基處于干燥、中濕狀態(tài)。`施工場地的臨時性排水設(shè)施應(yīng)盡可能與永久性排水設(shè)施相結(jié)合。各類排水設(shè)施的設(shè)計應(yīng)滿足使用功能要求，結(jié)構(gòu)安全可靠，便于施工、檢查和養(yǎng)護維修[3]。

必須先進行施工資料調(diào)查研究，查明地質(zhì)環(huán)境及水源狀態(tài)后方可進行設(shè)計。重點地段要對排水系統(tǒng)進行全面規(guī)劃，結(jié)合道路線路平縱橫設(shè)計，使排水系統(tǒng)與道路設(shè)施相協(xié)調(diào)，做到綜合治理與分期建設(shè)相適應(yīng)；在需要進行地基處理以及陡坡路段，排水應(yīng)與路基加固相配合。

設(shè)計時應(yīng)該因地制宜，合理規(guī)劃，統(tǒng)籌治理，注意經(jīng)濟與實效相適應(yīng)，并對施工現(xiàn)場的地形條件與天然水系進行充分利用。

路基排水的設(shè)計應(yīng)注意對周邊自然生態(tài)的保護，加強對附近山體的水土保持，盡量不改變水流性質(zhì)，以減少對當(dāng)?shù)厮档钠茐摹?/p>

2 排水設(shè)施[4]

2.1 地表排水

在城市建成區(qū)內(nèi)常用的路基地表排水設(shè)施有管道、偏溝、雨水口和連接管等；郊區(qū)道路可采用邊溝、排水溝、截水溝、急流槽和涵洞等排水設(shè)施。

城市道路路表水的排放有：通過道路橫坡排入道路偏溝、進入雨水口和連接管收集后集中排入城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)，再通過排水管網(wǎng)最后排入天然水系。排水溝管排放的水流不得直接排入飲用水水源。當(dāng)?shù)缆酚晁宰粤鞯男问脚欧艜r，排水管出水口應(yīng)設(shè)護坡等防沖刷措施，當(dāng)出水口的跌水較大時應(yīng)設(shè)計消能措施。

地表水的雨水徑流量應(yīng)按設(shè)計暴雨強度進行計算。暴雨強度的重現(xiàn)期應(yīng)根據(jù)排水方式、道路類別和重要程度等因素確定。

城市道路路表排水還應(yīng)考慮分隔帶、人行道的綠化帶排水設(shè)計，并根據(jù)所在地區(qū)降雨量、道路等級及分隔帶寬度等因素綜合考慮，防止雨水進入路基內(nèi)部。

地表排水設(shè)施中的邊溝分為路塹邊溝和路堤邊溝，位于人行道或土路肩、護坡道外側(cè)，用于匯集和排除路面、路肩及邊坡的水。按照其形式不同大致可分為梯形、矩形、U形（或帶蓋板矩形、U形）、L形、三角形、碟形橫斷面，以及暗埋式邊溝。挖方路段宜優(yōu)先選用三角形、淺碟形、蓋板矩形及暗埋式邊溝。各部位尺寸應(yīng)根據(jù)地形、地貌、匯水面積、暴雨強度、路基填挖情況，經(jīng)過水文、水力計算，并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定。

截水溝根據(jù)路基填挖情況和所處位置可分為路堤截水溝、塹頂截水溝和平臺截水溝。根據(jù)具體情況，截水溝可以設(shè)置1道或數(shù)道。截水溝的水流不應(yīng)該流入到邊溝中。截水溝的長度一般不應(yīng)大于500 m，當(dāng)長度必須超過500 m時，應(yīng)加設(shè)出水口，將水流引到城市道路的排水管道系統(tǒng)中或在公路段排入排水溝或邊溝中。截水溝應(yīng)采取有效的防滲措施，出水口應(yīng)接入排水窨井或引流到路基范圍以外，并設(shè)置消能設(shè)施，確保邊坡和路基的穩(wěn)定性。

跌水和急流槽主要用于陡坡路段的排水，以達到水流效能和減緩水流流速的目的。山區(qū)城市道路將跌水設(shè)在檢查井內(nèi)。跌水和急流槽的斷面形式宜采用矩形或梯形。進、出水口是易發(fā)生水流沖刷破壞的關(guān)鍵部分，應(yīng)做好防護與加固。

2.2 地下排水

城市道路的水損害除來自地表降雨外，地下水的侵害往往不容忽視，尤其是南方多雨地區(qū)。在北方，立交區(qū)域的下挖道路，常常也要考慮地下水的損害。設(shè)計前應(yīng)進行充分的地質(zhì)勘探，當(dāng)土質(zhì)路床位于毛細(xì)水上升高度范圍內(nèi)時，應(yīng)考慮抬高道路縱斷面或設(shè)計地下排水設(shè)施。

路基地下排水可采用暗溝（管）、滲溝、排水隔離層等措施。地下排水設(shè)施的類型、位置及尺寸應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件確定，并應(yīng)與地表排水設(shè)施相協(xié)調(diào)。

當(dāng)路基范圍內(nèi)有泉水或承壓水時，應(yīng)將水流引至路基范圍外。當(dāng)不能設(shè)置明溝時，應(yīng)設(shè)置暗溝或暗管。溝底的縱坡不宜小于1%，條件困難時亦不得小于0.5%。出水口應(yīng)加大縱坡，并應(yīng)高出地表排水溝常水位0.2 m以上。寒冷地區(qū)的暗溝，應(yīng)作防凍保溫處理，或?qū)禍显O(shè)在凍結(jié)深度以下。

當(dāng)?shù)缆匪?jīng)地段有潛水、層間水，挖方路基底部出現(xiàn)地下水或地下水位較高，影響路基或路塹穩(wěn)定時，可以設(shè)滲溝將水排除。

滲溝的構(gòu)造宜采用填石滲溝、管式滲溝或洞式滲溝。

當(dāng)挖方路基部分地下水進入路基時，可采用將兩側(cè)混凝土支擋結(jié)構(gòu)與防水地板相結(jié)合的混凝土U型槽。

在承壓地下水或地下水豐富的地區(qū)修筑路基時，可在原地面與路基交界處設(shè)排水隔離層，也可在路基內(nèi)部設(shè)排水隔離層，將地下水引出路基范圍或?qū)⒂陕访鏉B透而來的水隔離。

3 路基排水設(shè)計的創(chuàng)新應(yīng)用

隨著新材料的應(yīng)用和施工工藝的優(yōu)化，瀝青路面的質(zhì)量不斷提高，但仍有相當(dāng)部分瀝青混凝土路面在使用過程中由于各種綜合因素引發(fā)了早期（使用3 a左右）破壞現(xiàn)象，致使其使用性能與壽命達不到應(yīng)有的設(shè)計水平，嚴(yán)重影響了道路交通運輸功能的正常發(fā)揮，造成巨大的經(jīng)濟損失。以往路面破壞形式主要表現(xiàn)為車轍、低溫開裂和疲勞開裂，在采用了半剛性基層路面結(jié)構(gòu)和高品質(zhì)的瀝青混合料后此種破壞形式得到了有效緩解。但水損壞的破壞形式又取而代之，成為困擾我國城市道路或公路發(fā)展的新課題。尤其在我國南方多雨地區(qū)，在春融季節(jié)和梅雨季節(jié)，路面會出現(xiàn)麻面、松散、掉粒乃至坑槽等病害。

為了讓道路工程的水損害降至最低限度，在道路路基設(shè)計時需要盡可能地采用新材料、新工藝，做到排、疏、防相結(jié)合，與路面排水系統(tǒng)、邊坡防護、地基處理等其他措施相互協(xié)調(diào)，以保證路基穩(wěn)定，避免道路水損害。

為此筆者在2014年進行山東省新泰市濱湖新區(qū)市政配套工程設(shè)計時，對龍池路、向陽路這2條路的路基處理和路基排水作了創(chuàng)新設(shè)計。

（1）龍池路（新甫路至榆山路段）。本段路基下出現(xiàn)潛水、層間水，地下水位較高，在路塹段和挖方段均可見地下水滿溢。為了消除地下水對路面結(jié)構(gòu)層的浸害，在設(shè)計時采用橫貫路基整個寬度的排水墊層，墊層厚30 cm。路基為路塹或半路塹時，挖方坡腳處設(shè)置了縱向排水溝和盲溝，并在排水墊層上部采用防水土工布隔離路面結(jié)構(gòu)和上路床。龍池路路塹段、挖方路段路基處治設(shè)計圖如圖1、圖2所示。

圖1 龍池路路塹段路基處治設(shè)計圖

圖2 龍池路挖方路段路基處治設(shè)計圖

（2）向陽路（新甫路至杏山東路）。本段路基下原土為遇水軟化土層，地下水位較低。本層土在無水狀態(tài)下進行了承載比（CBR）試驗，試驗結(jié)果表明路床、路堤壓實度均滿足設(shè)計要求。故在設(shè)計時應(yīng)考慮阻隔地表水的滲入。常規(guī)采用50 cm、7%的灰土做隔水層即能滿足要求，但當(dāng)?shù)芈坊翞轱L(fēng)化砂，嚴(yán)重缺少粘土，所以優(yōu)化設(shè)計后采用常用于垃圾填埋場的防滲膜作為隔離層，同樣在路塹或挖方坡腳處設(shè)置縱向排水溝和盲溝。防滲膜采用厚1.0 mm的HDPE復(fù)合土工膜（兩布一膜），同時要求清除粒徑在3 cm以上的石塊等雜物，并碾壓整平。向陽路路塹段、挖方路段路基處治設(shè)計圖分別見圖 3、圖 4。

圖3 向陽路路塹段路基處治設(shè)計圖

圖4 向陽路挖方路段路基處治設(shè)計圖

4 結(jié)語

進入路面的水分和滲入的水分，是造成或加速路面結(jié)構(gòu)過早損壞的主要因素之一。新型材料防水、新工藝排水，無論從經(jīng)濟角度還是施工工藝上來說，都可以有效提高路面使用性能，延長其使用壽命，為道路建設(shè)提供有效的保障。