對(duì)影響公路路面排水設(shè)計(jì)因素的分析

孫天垠++錢(qián)金濤

摘 要：本文主要從設(shè)計(jì)因素分析解決路基路面的排水不暢以及減少水損害的問(wèn)題，具體分析了公路路線設(shè)計(jì)和路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)排水的影響因素，重點(diǎn)考慮公路路線設(shè)計(jì)中的平面、縱斷面、平縱組合設(shè)計(jì)以及路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：路面問(wèn)題；公路路線設(shè)計(jì)；組合設(shè)計(jì)；路面排水系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

近二十年來(lái)，我國(guó)公路一直保持著高速、持續(xù)、平穩(wěn)的發(fā)展境況，但是在高速發(fā)展的同時(shí)，公路出現(xiàn)了大量的水損害問(wèn)題，較多的路面在通車(chē)兩三年后就發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的路面病害，結(jié)果不但影響了公路的正常運(yùn)營(yíng)，而且造成了人財(cái)力的浪費(fèi)。這些早期損壞主要是路面結(jié)構(gòu)處于水飽和狀態(tài)下承受車(chē)輛的荷載反復(fù)作用引起的，特別是在降雨充沛的地區(qū)。雨水在路面滯留過(guò)長(zhǎng)也會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)和行車(chē)安全構(gòu)成危險(xiǎn)，雨水在行車(chē)荷載作用下會(huì)產(chǎn)生動(dòng)壓力進(jìn)而破壞面層的瀝青混合料，雨水在路面行成水膜，降低了路面的抗滑性能，嚴(yán)重影響行車(chē)安全。

所以解決路基路面的排水問(wèn)題和防止水損害也一直是公路工作者研究的重點(diǎn)，本文正是基于這一考慮，提出在公路路線設(shè)計(jì)和路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的因素。本文將從影響路面排水的設(shè)計(jì)因素來(lái)分析，具體包含公路路線設(shè)計(jì)中的平面、縱斷面、平縱組合設(shè)計(jì)等，以及路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)等因素，并提出相對(duì)應(yīng)的措施和建議，以便與公路同行們共同探討。

1.公路平面設(shè)計(jì)

公路路線設(shè)計(jì)直接影響著路面排水的順暢，規(guī)范對(duì)此也有相應(yīng)的規(guī)定。影響公路排水設(shè)計(jì)的因素也較多，如平面、縱斷面以及平縱組合等，在公路設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮這些因素的影響。

1.1 橫斷面設(shè)計(jì)

（1）在橫斷面設(shè)計(jì)中，為了及時(shí)有效地排除路面降水，一般路面做成路拱的形式。路拱坡度的大小應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂颉⒔涤甑葪l件來(lái)選用，一般路拱橫坡值為1%～2%。具體選用時(shí)，應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和降水量來(lái)定，多雨地區(qū)宜采用高值。在應(yīng)用六、八車(chē)道高速公路的地區(qū)，當(dāng)加大路拱坡度受限的情況下，宜將對(duì)向行車(chē)道分別設(shè)成雙向路拱的方式（圖1），通過(guò)中央分隔帶和公路兩側(cè)排水設(shè)施將雨水及時(shí)排除路面。

1.2 超高過(guò)渡路段

在高速公路設(shè)計(jì)中，一般對(duì)于圓曲線路段（對(duì)于小于不設(shè)超高值的圓曲線半徑）都需要設(shè)置超高，這就存在著超高漸變段（指直線段雙向路拱坡到圓曲線段單向坡的漸變路段）。在這個(gè)漸變的過(guò)程中，超高車(chē)道會(huì)出現(xiàn)一個(gè)零坡及接近零坡的路段，在這個(gè)路段由于坡度較小，將出現(xiàn)橫向排水不暢的問(wèn)題。路線設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定超高漸變率不小于1/330，目的在于縮短在超高過(guò)渡過(guò)程中外側(cè)路面排水不暢路段的長(zhǎng)度。所以，我們?cè)诼肪€平面設(shè)計(jì)中，要滿足路線相關(guān)規(guī)范要求的條件，盡量取較大的超高漸變率，這樣可以避免超高漸變段橫坡較小的路段邊長(zhǎng)問(wèn)題。

1.3 土路肩

土路肩對(duì)路面排水也很關(guān)鍵，路面上的水最后都要通過(guò)土路肩排出路基。因此土路肩的坡度設(shè)計(jì)一般要大于行車(chē)道與硬路基的坡度，以增大雨水在土路肩流出的速度，通常為3%～4%。

2.縱斷面設(shè)計(jì)

在路線設(shè)計(jì)中，縱斷面的設(shè)計(jì)對(duì)排水也很重要，尤其是縱坡設(shè)計(jì)。一般在橫向排水不利的路段，應(yīng)滿足大于0.3%的縱坡，有條件的情況以不小于0.5%為好，特別是在降雨較多的地區(qū)，這樣才能保證排水的順暢；同時(shí)應(yīng)核查路線的合成坡度不應(yīng)小于0.5%，從設(shè)計(jì)源頭解決排水不暢的問(wèn)題。若縱坡為平坡時(shí)，橫坡為1%～2%，此時(shí)合成坡度也能滿足路面排水的要求。

而且在縱面設(shè)計(jì)中，應(yīng)具體問(wèn)題具體分析，不應(yīng)拘泥于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)幅員遼闊，南北氣候、降雨等自然條件差異很大，因地制宜結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件來(lái)采用相應(yīng)的坡度，既滿足排水的需要又能很好的控制工程規(guī)模。筆者參與的江西某高速改擴(kuò)建工程項(xiàng)目中，全線有多處平坡，為了更好地與原有高速線形指標(biāo)擬合，相應(yīng)地段也均采用了平坡，從而降低了工程造價(jià)。由于該段高速橫坡為2%，能夠滿足路面排水要求。在參與的廣東的高速公路項(xiàng)目中，由于廣東位于多雨地區(qū)且瞬時(shí)降雨較大，水損害的風(fēng)險(xiǎn)較大，因此在縱坡設(shè)計(jì)中一般采用較大值，以不小于0.5%為宜。

另外，在設(shè)計(jì)前坡為上坡（下坡），后坡為下坡（上坡）的豎曲線（如圖2、圖3所示）即為凸豎曲線（凹豎曲線），在豎曲線設(shè)計(jì)中，豎曲線大小也不宜采用過(guò)大，這樣可以減短豎曲線的底部（頂部）零坡或接近零坡的路段長(zhǎng)度。所以，在滿足線形設(shè)計(jì)規(guī)范要求下，控制好豎曲線半徑，從豎曲線設(shè)計(jì)上盡量減短縱斷面上排水不利的路段長(zhǎng)度。

3.平面與縱面的組合設(shè)計(jì)

平縱面組合設(shè)計(jì)在路線設(shè)計(jì)中最重要，且對(duì)公路技術(shù)人員要求也最高，需要公路技術(shù)人員豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累，這就要求我們公路設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中要精益求精，不斷核查、修改與完善；一條高速公路較好的平縱面組合設(shè)計(jì)不但可以滿足駕駛員視覺(jué)上的需求，而且能滿足公路路面排水的要求。因而，在平縱面組合設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該做到：

（1）在設(shè)計(jì)中力求平曲線與豎曲線相對(duì)應(yīng)，平曲線要比豎曲線更長(zhǎng)。因?yàn)閳A曲線上存在著超高，這樣組合就能滿足平曲線路段有較大的橫向坡度，所以其合成坡度也較大，可以較好地滿足路面排水的要求。

（2）如果平曲線與豎曲線不能較好地對(duì)應(yīng)，在組合設(shè)計(jì)中要避免將豎曲線的頂點(diǎn)放在緩和曲線上，尤其要避開(kāi)超高過(guò)渡零坡路段附近。這樣就可以避免或者減短在超高過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)零坡及橫坡很小的路段，也降低了路面排水不暢或積水的現(xiàn)象。

（3）在組合設(shè)計(jì)中，應(yīng)避免豎曲線的頂點(diǎn)位于S形曲線的公切點(diǎn)上。在S形曲線的公切點(diǎn)前后，由于超高漸變段也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)零坡及橫坡較小的路段，如果豎曲線的底部（頂部）與該處相重合，就會(huì)使得該路段的合成坡度很小，造成S形平曲線的公切點(diǎn)前后路面排水積水問(wèn)題。

4.路面內(nèi)部排水

一般路面內(nèi)部排水是指路面下滲雨水通過(guò)瀝青封層表面和土路肩下的碎石滲溝以及橫向PVC管排至邊溝，或經(jīng)坡面流入排水溝。隨著對(duì)路面排水重要性的認(rèn)識(shí)，排水性路面逐漸在公路設(shè)計(jì)和建設(shè)中得以應(yīng)用，旨在從根本上解決路面內(nèi)部的水損害。近年來(lái)國(guó)內(nèi)多所大學(xué)和科研所對(duì)排水性路面及路面內(nèi)部排水系統(tǒng)進(jìn)行了研究。這種排水性路面一般面層與基層采用的都是空隙較大的混合料，滲入到路面的降水通過(guò)各透水層的層間空隙和排水系統(tǒng)排出（圖4）。其排水系統(tǒng)主要由排水層、土工織物、隔離層、排水溝等幾部分組成。

結(jié)論

（1）路面排水至關(guān)重要，影響路面的耐久性和行車(chē)安全性，本文正是基于這一考慮，從設(shè)計(jì)方面，對(duì)影響路面排水的因素進(jìn)行了分析。著重對(duì)路線設(shè)計(jì)中的平面設(shè)計(jì)、縱面設(shè)計(jì)以及平縱面組合設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，論述了各設(shè)計(jì)因素對(duì)排水的影響，指出了排水不利的問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的解決措施及建議，供同行們參考，以達(dá)到從設(shè)計(jì)中消除或減小排水不暢問(wèn)題，從而提高公路的營(yíng)運(yùn)效益。

（2）在條件允許的情況下，還要從路面排水設(shè)施和路面結(jié)構(gòu)等方面做好路面排水的設(shè)計(jì)，可以大大減少路面的水損害，延長(zhǎng)公路服務(wù)質(zhì)量和年限。

（3）我國(guó)幅員遼闊，自然條件迥異，公路排水設(shè)計(jì)應(yīng)因地制宜結(jié)合所在地區(qū)的氣候條件、降雨量等綜合考慮各設(shè)計(jì)因素而定，如路拱橫坡，最小縱坡等，以達(dá)到快速順暢的排水效果。

參考文獻(xiàn)

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