高速公路擴寬路基的綜合排水系統(tǒng)設計

申 莉，常昇宏，唐娛瑛

(四川交通職業(yè)技術(shù)學院)

1 高速公路擴寬路基綜合排水系統(tǒng)設計簡介

在設計擴寬路基的高速公路綜合排水系統(tǒng)時應考慮各種損害水的不同來源，并分析這些損害水所帶來的危害，最終確定相對應的工程建筑結(jié)構(gòu)。針對不同來源的損害水提出不同的堵截和疏排方式，最大限制地減小和控制損害水對高速公路路基結(jié)構(gòu)的危害。根據(jù)高速公路所處的地貌特征的不同以及路基形式的不同，在設計路基排水系統(tǒng)時，必須考慮到以下幾個子排水系統(tǒng)。

(1)路塹邊坡排水系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過在路塹邊坡頂部設置截水溝，來截斷坡頂積水的來源。另外，還應設置一些平臺溝，對邊坡雨水進行分級收集。還應在挖方路段設置邊溝，對路面積水進行散排。(2)路塹地下排水系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用碎石盲溝來對挖方段邊溝底部的滲水進行排放處理。路面底基層在邊溝外側(cè)回填透水性材料的作用下與盲溝相互連通，起到隔斷地下水侵害路床的作用。(3)路面排水系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用路面的橫坡對路面積水進行散排處理。對于超高路段，可利用中央分隔帶來隔斷側(cè)路面的排水路徑，在縫隙管的配合下，對積水進行橫向疏排水處理。(4)中央分隔帶排水系統(tǒng)。該系統(tǒng)在中分帶底部設置盲溝，由盲溝來收集下滲水，通過中央集水井在橫向排水管的作用下，排出積水。(5)路堤邊坡排水系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過設置一些分級邊坡平臺溝和具有一定坡面的急流槽來收集坡面積水，通過排水溝的作用對積水進行排放處理。

2 高速公路擴寬路基綜合排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模

2.1 原則

對擴寬路基的高速公路進行綜合排水系統(tǒng)設計時，應按照公路所處地段的地理情況進行合理布局，因地制宜的開展全面規(guī)劃設計，充分利用有利的自然水系和地形地貌，在排水系統(tǒng)的作用下及時將路面積水進行就近疏散處理。一般在設計排水系統(tǒng)時最好加入周圍農(nóng)田水利的配合形成自然地排水體系，必要時還可加設修涵管，與灌溉溝渠相輔相成。對于排放的積水，還應控制其排放量，避免過大的水流造成農(nóng)田的沖毀。

2.2 高速公路路基擴寬數(shù)據(jù)模型構(gòu)建

設計高速公路擴寬路基綜合排水系統(tǒng)的目的是為了降低路基工作區(qū)的含水量，并保持在一定范圍內(nèi)，確保路基長期處于干燥狀態(tài)，為人們的通行帶來便利。綜合排水系統(tǒng)對路面積水進行排除處理，將積水攔截在路基范圍外，最大限度地避免了高速公路路面出現(xiàn)水漫流現(xiàn)象。綜合排水系統(tǒng)將地下水引至路基范圍外進行疏干、隔斷處理，有效的提高了公路的使用率。為了延長高速公路的使用壽命，可通過構(gòu)建如圖1所示的數(shù)據(jù)模型來研究引起高速公路出現(xiàn)路面破損和路基病害的原因。

3 綜合排水系統(tǒng)的設計

3.1 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水設計

在設計擴寬路基后的高速公路路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)時，應使用無妨土工布、碎石以及管道等材料，確保通過路面裂縫和接縫處進入路面內(nèi)部的水能夠從排水系統(tǒng)中排出。如果不及時處理路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部滲入的積水，勢必將造成路面出現(xiàn)沉降開裂現(xiàn)象，極大地降低了高速公路的使用壽命，降低了人們行駛的舒適度。路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)的設計需要制定一個完整的實施方案，確保能形成一個完整的系統(tǒng)工程，強化路面的防水功能和抗水害能力。

3.2 路面排水設計

由邊溝、排水溝和截水溝組成的中央隔帶排水系統(tǒng)和路肩排水系統(tǒng)主要是用來排出雨、雪等只停留在地面上的水。一般對路面進行排水有兩種形式，分別是集中截流式和分散漫流式。集中截流式路面排水適合路線縱坡在0.3%以上的路面。通過使用瀝青混凝土來構(gòu)建攔水石，將路面水匯集在一起，在路面每個一定距離設計一個泄水口來將這些水排向邊坡，最終排至路基邊溝。而分散漫流式路面排水適合路線縱坡在0.3%以下的路面。通過使用水泥混凝土來構(gòu)建平緣路緣石，使路面水能夠從不同坡排向邊溝。邊溝和排水溝在高速公路排水系統(tǒng)中占據(jù)著重要作用，因此，在設計時應加大重視程度。

上海浦東地區(qū)的地下水水位較高，跨河橋也較多，為了確保路基的穩(wěn)定性，大部分橋梁在設計時根據(jù)橋梁縱向線型的要求，對大部分路段進行填方。因此，在設計公路的綜合排水系統(tǒng)時必須考慮到與排水有關(guān)的道路橫截面以及當?shù)鼐G化土方法相關(guān)布置。不同形式的斷面其排水范圍也不同。斷面進行平均徑流系數(shù)計算，確保道路排水系統(tǒng)能夠發(fā)揮出其最大的排水效果。其中Ua，b=(32×0.9+16×0.15)/48=0.65;Uc=(32×0.15)/100=0.39。

3.3 路基排水設計

為了減少道路的填方量，降低建筑工程投資，可在離地下水較近的區(qū)域設計路基標高。通過開設橫向盲溝和縱向明溝來強化路基的排水功能。而實際上，路基在進行排水時，其壓實度很難達到標準。因此，在設計時，可通過設置碎石盲溝系統(tǒng)來預埋透水管，通過滲透的作用將雨水進行排放。碎石盲溝系統(tǒng)有效的消除了綠化帶的下滲水對道路的損害作用。對圖2中的幾種斷面，因縱向盲溝的作用，可將(a)(b)中的下滲雨水引向下水道，在設計時應控制其徑流系數(shù)為0.85×70%=0.6;控制(c)斷面的徑流系數(shù)為0.15+0.85×70%=0.745。在設置盲溝系統(tǒng)后，綜合考慮盲溝系統(tǒng)的排水效果和路基的實際結(jié)構(gòu)，應對(a)(b)(c)的平均徑流系數(shù)進行修正，修正如下:Wa，b=(32×0.95+16×0.745+2×3×0.6)/(32+16+6)=0.79;Wc=(32×0.95+22×0.75+46×0.15)/100=0.54。

3.4 中央分隔帶設計

擴寬路基后的高速公路采用凸形形式來進行中央分隔。在分隔帶鋪面上設置橫向坡度約為3%的向外側(cè)傾斜橫坡。大部分降水可在凸形中央分隔帶的作用下自動排放到高速公路表面，再在路面橫坡的作用下排向邊溝。然而，還是有少量降水會滲透到中央分隔帶內(nèi)，這就需要相關(guān)工作人員在進行建筑施工時控制中央分隔帶的攔水范圍，并在路面結(jié)構(gòu)層涂上一定的雙層瀝青，起到攔水作用。此外，通過擺放一些綠化植物，也有利于阻止雨水滲透到路基中。

3.5 排水溝設計

在高速公路排水系統(tǒng)中設置排水溝，能夠起到將截水溝、路基和邊溝中匯集的水引向農(nóng)田的作用，既實現(xiàn)了對高速公路的排水作用，還為農(nóng)田進行了灌溉，充分利用了水資源。因此，在填方路基時必須對排水溝進行詳細設計。一般，排水溝有兩種形狀，分別是矩形和梯形，但當水流速度不大時，采用的是三維植被網(wǎng)。實際上，大多數(shù)水損壞都是從排水溝處開始的。因此，在設計時，可在排水溝處加設一道高度低于排水溝底2 m的隔水墻，最大限度地降低水損害的發(fā)生。

3.6 排水邊溝設計

在設計高速公路綜合排水系統(tǒng)時，還應注意在低路堤的坡腳外側(cè)或路肩外側(cè)設置排水邊溝。排水邊溝起到匯集和排出路肩、路面、路基以及邊坡處少量地面積水的作用。在設計排水邊溝時，應控制邊溝深度的填方路段高度高于挖方填土地段。還可用石塊砌成明溝或設有蓋板的暗溝，邊溝與這些明暗溝整合在一起，保證了高速公路的排水效率。此外，在進行邊溝整體設計時還應考慮邊坡斷面形式、地形、地質(zhì)以及路基的橫縱設計等因素，使得所設計出來的邊溝能夠與高速公路周圍的景觀相互協(xié)調(diào)。

4 結(jié)語

綜上所述，在對高速公路擴寬路基的綜合排水系統(tǒng)進行設計前，必須充分調(diào)查公路的水損害情況以及現(xiàn)有排水設施是否能夠正常工作的情況。通過對排水系統(tǒng)中的子系統(tǒng)進行合理設計，以確保整個公路排水系統(tǒng)的安全可靠性。將多種排水方式進行有效銜接，以提高排水系統(tǒng)的綜合排水能力。今后高速公路在擴寬路基設計綜合排水系統(tǒng)時，可從提出的設計要點作為參考依據(jù)，不斷提高我國高速公路排水系統(tǒng)的排水功能，促進我國公路建筑業(yè)的進一步發(fā)展。

［1］ 鄧云潮.高速公路擴寬路基綜合防排水系統(tǒng)研究［J］.長安大學，2012，9(5):63.

［2］ 張政杰.山區(qū)公路綜合排水系統(tǒng)設計方法研究［J］.公路交通科技(應用技術(shù)版)，2010，15(5):24.

［3］ 胡云峰.路基排水層在高速公路改擴建工程中的應用［J］.中國新科技新產(chǎn)品，2010，5(18):34.

［4］ 王惠勇.高速公路改擴建工程路面防排水技術(shù)綜述［J］.現(xiàn)代交通技術(shù)，2011，12(35):7.

［5］ 李丹青.高速公路排水設施設計［J］.交通標準化，2014，5(13):5.

［6］ 章磊，焦暉.高速公路路基路面排水施工技術(shù)［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，3(60):2.