談高速公路排水設(shè)施的重要性

張 瑩

(山西省晉中路橋建設(shè)集團有限公司，山西晉中 030600)

1 概述

我國高速公路建設(shè)近年來速度不斷加快，而排水系統(tǒng)的設(shè)計作為高速公路設(shè)計中一個不可忽視的環(huán)節(jié)，它對保證高速公路的使用性能和使用壽命具有十分重要的作用。如何減少地下水，如何將路表水迅速排出路基之外，最大限度地減少雨水對路基、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路基、路面結(jié)構(gòu)和使用性能產(chǎn)生的損害值得深思。施工期間一般都考慮在施工前開挖臨時排水邊溝，排除施工期地表水并降低地下水，同時在路基底部摻加低劑量石灰處理，設(shè)置40 cm厚的穩(wěn)定層等。因地制宜地選擇不同的排水與防護措施是做好公路建設(shè)的必要因素。排水系統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計包括路基排水、邊溝排水、路肩排水、路面排水、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水和橋面排水等。高速公路的正常運行，并處于良好的工作技術(shù)狀態(tài)，達到或提高其設(shè)計使用壽命是我們每一名公路設(shè)計人員所期望的。下面就從以下幾個方面來分析高速公路的排水體系。

2 高速公路排水系統(tǒng)

2.1 路基排水

路基排水是為保證路基穩(wěn)定而采取的匯集、排除地表或者地下水的措施。為了防止和控制路基受水侵害而設(shè)置的攔截引排地表水(降水及雨雪形成的地面徑流)以及地下水(上層滯水、潛水及層間水等)的系統(tǒng)。路基排水的任務(wù)是把路基工作區(qū)內(nèi)的土基含水量降低到一定的范圍內(nèi)。因為土基含水量過大，便會引起土質(zhì)松軟、強度降低、邊坡坍塌、基身沉陷或者滑動，影響交通，所以必須做好地面水和地下水的排除工作，以確保路基具有足夠的強度及穩(wěn)定性。在設(shè)計中，必須考慮將影響路基穩(wěn)定的地面水加以攔截，排除于路基范圍以外，并防止漫流、停積或下滲;對于影響路基穩(wěn)定的地下水，應(yīng)注意予以截斷、疏干、降低并引導到路基范圍以外。

2.2 邊溝排水

邊溝設(shè)計在高速公路排水設(shè)計中占有很大的比重，設(shè)計人員都給予高度重視。邊溝設(shè)置的目的是為了排除路面、路基表面降水，防止雨水對路基產(chǎn)生沖刷，保證路基的穩(wěn)定性。此外，為實現(xiàn)本項目提出的“生態(tài)、環(huán)保、景觀、旅游”高速公路的目標，在路基邊溝設(shè)計時，不能僅從工程角度進行邊溝排水設(shè)計，更要注重將邊溝設(shè)計與環(huán)境美化、景觀效果相結(jié)合，并根據(jù)本地區(qū)的地理條件、土質(zhì)類型、降雨量、邊坡形式等因素進行綜合分析。邊溝可采用梯形、矩形橫斷面，采用何種形式宜按公路等級、所需排水設(shè)計流量、設(shè)置位置和土質(zhì)或巖質(zhì)選定。邊溝一般宜通過急流槽與排水溝或自然溝渠相接。對于邊溝水進入涵洞及跨越通道等情況的處理:沿線設(shè)置的涵洞有排涵、灌涵和灌排兩用涵。對于需排入排涵的邊溝，其邊溝底標高不低于涵洞中心的標高;需排入灌涵的邊溝，其溝底標高不低于涵頂標高;而對于灌排兩用的涵洞應(yīng)按灌涵要求設(shè)置，特殊情況時可適當降低。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。

2.3 路肩排水

路肩是位于行車道外緣至路基邊緣、具有一定寬度的帶狀結(jié)構(gòu)部分，包括硬路肩和土路肩。高速公路、一級公路當采用分離式斷面或?qū)挾却笥?.5 m的中間帶時，行車道左側(cè)應(yīng)設(shè)硬路肩，高速公路、一級公路的平原微丘區(qū)，有條件時路肩寬度宜采用不小于2.50 m的硬路肩。路肩排水設(shè)施包括攔水帶、急流槽和邊溝。攔水帶設(shè)置在硬路肩外側(cè)邊緣，一般由瀝青混凝土現(xiàn)場澆筑或由水泥混凝土預(yù)制塊鋪砌而成。攔水帶的泄水口可設(shè)置成開口式。縱坡較大時，泄水口宜做成不對稱的喇叭口，并在硬路肩邊緣的外側(cè)設(shè)置逐漸變寬的低凹區(qū);設(shè)置在平坡或緩坡坡段上時，泄水口可做成對稱式。

2.4 路面排水

路面排水設(shè)計是高速公路路面設(shè)計的重要組成部分。一方面，車輛高速行駛時，易發(fā)生交通事故，影響高速行車安全;另一方面，路面水若不能及時排除，影響路面的整體強度，最終導致路面過早破壞。南方降雨量較大，因此尤需重視路面排水設(shè)計。排水方式分為一般路段的路面排水、超高路段的路面排水、中央分隔帶排水、路面滲水的排水設(shè)計等。高速公路設(shè)置攔水帶在暴雨期間會出現(xiàn)路表積水現(xiàn)象，路表水采用沿路面橫坡方向直接漫流至路基邊坡方式排除。沿路面邊緣設(shè)置由透水性填料集水溝、橫向出水管和過濾織物(土工布)組成的路面邊緣排水系統(tǒng)。通過設(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)計中采用每10 m左右設(shè)置一道5 cm橫向排水管以確保路面下滲水的排除。對于可能存在的少量路面下滲水，在水泥穩(wěn)定碎石表面設(shè)置一層瀝青封層，防止路面下滲水對水泥穩(wěn)定碎石的破壞，保證路面基層具有足夠的強度和耐久性。路基地面排水主要是通過全線貫通的邊溝來進行的，一般采用梯形邊溝，邊坡砌片石鋪砌，邊溝水均應(yīng)引離路基，排入原有水系中的河流、排水渠及取土坑內(nèi)，但不排入魚塘內(nèi)，當邊溝與涵洞、通道發(fā)生交叉時，一般將邊溝水直接排入涵洞或在灌溉涵、通道處讓路基邊溝向兩側(cè)排走或設(shè)邊溝倒虹吸涵通過。在挖方地段，還應(yīng)設(shè)置0.4 m×0.4 m的梯形平臺截水溝，并在坡頂外側(cè)設(shè)0.6 m×0.6 m的矩形地面截水溝，以排除坡面水。

2.5 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水

路面結(jié)構(gòu)的表面水滲入量根據(jù)公路排水設(shè)計手冊，瀝青路面表面水的滲入量按式計算，由于設(shè)計滲入量難以準確估計，透水材料難以準確測定以及透水材料在使用過程中易于堵塞，系統(tǒng)的排水能力要留有足夠余地，通?？紤]兩倍以上的安全系數(shù)。按照排水設(shè)計規(guī)范，滲入水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的最大滲流時間不應(yīng)超過2 h，滲流路徑長度不應(yīng)超過45 m～60 m。經(jīng)檢驗自由水在排水層內(nèi)的滲流路徑長度和滲流時間均能滿足設(shè)計要求。

路面內(nèi)部排水應(yīng)從以下兩個方面來考慮:路面邊緣排水系統(tǒng)一般高速公路設(shè)計均沿路面邊緣設(shè)置，縱橫向排水盲溝來排除通過路面縫隙進入或者由路基路肩滲入并滯留在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水。排水盲溝可以采用無砂混凝土。路面結(jié)構(gòu)層防水在路面材料結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以適當增加瀝青面層上中層的厚度。用以阻隔通過面層下滲的雨水繼續(xù)下滲，防止其侵蝕基層和底基層。

2.6 橋面排水

為了迅速的排除橋面積水，防止雨水積滯于橋面并滲入梁體而影響橋梁的耐久性，在橋梁設(shè)計時，在橋面上除設(shè)置縱橫坡排水外，橋面需要設(shè)置一定數(shù)量的泄水管道，以便組成一個完整的排水系統(tǒng)，泄水管的形式一般有金屬泄水管，鋼筋混凝土泄水管，橫向排水管道，封閉式排水系統(tǒng)幾種。

1)泄水孔頂面標高要略低于水泥混凝土鋪裝面;2)在橋面(臺)伸縮縫上坡方向的水泥混凝土帶邊緣增設(shè)一個泄水孔;3)伸縮縫排水;4)橋臺、橋面伸縮縫不要只做到混凝土護欄位置，要求伸縮縫全橋面貫通，且橡皮條兩端比型鋼略長(5 cm～10 cm)，防止橋面水滲漏下滴至蓋梁上;5)橋頭搭板，鋼筋混凝土橋頭搭板，臺后填土的填料應(yīng)采用以透水性材料為主，分層壓實應(yīng)按規(guī)范執(zhí)行，臺背回填前應(yīng)按設(shè)計要求做防水處理;6)臺后地基如為軟土，應(yīng)按設(shè)計依照規(guī)范進行處理，預(yù)壓時應(yīng)進行沉降觀測，預(yù)壓沉降控制值應(yīng)在施工搭板前完成;7)橋頭搭板下路堤可設(shè)置排水構(gòu)造物;8)鋼筋混凝土搭板及枕梁宜采用就地澆筑;9)高速公路的橋面較少采用泄水口，而大多采用泄水管的方式排水。泄水管一般采用鑄鐵管和鋼筋混凝土管，也有采用PVC塑料管。一般采用圓形斷面形式，泄水管的直徑宜為15 cm～20 cm。泄水管頂部用格柵蓋板蓋住。

3 結(jié)語

經(jīng)實踐證明，水的作用加劇了路基和路面結(jié)構(gòu)的損壞，進行高速公路排水綜合設(shè)計，使各種排水設(shè)施組成一個功能完善、排水順暢的完整系統(tǒng)，才能充分發(fā)揮高速公路快捷、舒適的使用性能，才能有效保障高速公路的使用壽命。