公路路基路面排水設(shè)計(jì)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略

（云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南昆明 650041）

1 工程概況

墨江至臨滄高速公路為雙向四車(chē)道，路基寬25.5 m，設(shè)計(jì)速度80 km/h。項(xiàng)目沿線的地形地勢(shì)復(fù)雜，氣候條件特殊，局部路段易受到降雨、降雪天氣的持續(xù)性影響，道路的水損害問(wèn)題較為嚴(yán)重。水的來(lái)源形式豐富，包含自然降水、冰雪融水以及毛細(xì)水，在其共同作用下可見(jiàn)路基存在變形、沉降等質(zhì)量問(wèn)題。針對(duì)路基、路面分別采取防排水措施，同時(shí)輔以中央分隔帶防排水的方法，以現(xiàn)有排水技術(shù)為依據(jù)，結(jié)合工程實(shí)際條件，突破性地優(yōu)化施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料、設(shè)備及工藝的升級(jí)，以提高排水效果，最大限度緩解路基路面水損害問(wèn)題。

2 高速公路路基排水設(shè)計(jì)

2.1 路基地下

考慮到地下水排水量較小的特點(diǎn)，布設(shè)涵洞、暗溝共同參與排水作業(yè)；遇流量較小的地下水時(shí)，采用橫向盲溝、縱向滲溝相結(jié)合的方法；遇挖方段邊坡地下水時(shí)，根據(jù)邊坡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，較適宜采取仰斜式排水孔的方式。

2.2 邊坡

在開(kāi)挖和填筑高度較大、邊坡含豐富土質(zhì)的條件下，雨水所產(chǎn)生的邊坡沖刷作用較為顯著，若缺乏完善的坡面排水設(shè)施，隨時(shí)間的延長(zhǎng)易加大邊坡的滑塌概率。且在交通繁忙的路段將造成更嚴(yán)重的影響，一旦發(fā)生交通安全事故則會(huì)造成不可估量的損失[1]。對(duì)此，一方面需保證填料的質(zhì)量滿足要求，另一方面通過(guò)可行的方式維持邊坡的穩(wěn)定性，以免出現(xiàn)淺部變形現(xiàn)象。邊坡滑塌如圖1所示。

圖1 邊坡滑塌

2.3 邊溝

邊溝為高速公路排水設(shè)計(jì)工作體系中的重點(diǎn)內(nèi)容，為兼顧技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)效益性的雙重要求，排水邊溝溝底縱坡通常達(dá)到0.3%或視實(shí)際情況合理增加，且盡可能順應(yīng)地形地勢(shì)而排水，發(fā)揮出自然坡度的排水優(yōu)勢(shì)。若路堤邊溝需排入排涵，須嚴(yán)格控制邊溝的底標(biāo)高，為順利排水，則不宜低于涵洞進(jìn)口標(biāo)高；而對(duì)于排入灌涵的邊溝則要滿足溝底標(biāo)高不低于涵頂標(biāo)高的要求[2]。

2.4 截水溝

當(dāng)路塹流入路基的地表徑流量較大時(shí)，有必要修筑截水溝，利用該設(shè)施攔截地表徑流。在設(shè)計(jì)初期全面勘查現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，包含地形、水文、植被覆蓋率等，經(jīng)對(duì)比后選擇合適的截水溝修筑區(qū)域。通常，路塹坡頂5 m以外可作為截水溝的優(yōu)先設(shè)置場(chǎng)所。截水溝的尺寸需根據(jù)匯水流量的實(shí)際情況合理調(diào)整，截面形式以梯形較為合適。

2.5 排水溝

排水溝可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水的高效引排，使其到達(dá)臨近的水道或橋涵中，通過(guò)此類(lèi)設(shè)施的高效聯(lián)通組成穩(wěn)定可行的排水系統(tǒng)[3]。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，排水溝以梯形橫斷面的形式較為合適，以排水量為依據(jù)合理控制其尺寸。為保證排水溝與周邊的其他水溝或排水設(shè)施相關(guān)聯(lián)，通常其長(zhǎng)度需達(dá)到500 m以上，如圖2所示。

圖2 排水管道

3 路基路面排水的主要問(wèn)題分析

3.1 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏合理性

設(shè)計(jì)方式不合理是導(dǎo)致公路路基路面遭水損害的關(guān)鍵成因[4]。由于未做好設(shè)計(jì)工作，難以給正式施工提供可靠的指導(dǎo)，導(dǎo)致實(shí)際建成的排水設(shè)施缺乏可行性。例如，在部分降雨量偏大的路段，若僅采取路肩排水的方法極容易出現(xiàn)路面積水現(xiàn)象。若采取縱向集中式排水的方式則難以有效保證路肩處的穩(wěn)定性，該部分受損害的概率偏大。部分路段的交通運(yùn)輸量較大，在排水設(shè)計(jì)方案不合理時(shí)，路基路面將受到水損害和車(chē)轍病害的雙重影響，受損程度加深，通行服務(wù)品質(zhì)每況愈下。遇平原地區(qū)時(shí)，其現(xiàn)場(chǎng)地形較為平坦，不利于高效排水，若設(shè)計(jì)不合理還將進(jìn)一步對(duì)周邊農(nóng)田造成不良影響。遇高寒地區(qū)時(shí)，氣候條件特殊，路基脹裂問(wèn)題明顯。諸如此類(lèi)問(wèn)題均與排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理有一定程度的關(guān)聯(lián)。

3.2 施工工藝缺乏可行性

在空隙率偏小的條件下，水滲入路基內(nèi)部的路徑受阻，進(jìn)入內(nèi)部的水量有限，因此無(wú)明顯的水損害問(wèn)題；而在空隙率增加時(shí)將形成大量的滲水通道，水易進(jìn)入路基內(nèi)部，從而影響路基結(jié)構(gòu)的完整性?；鶎邮┕て陂g，若某部分材料的質(zhì)量欠佳或是細(xì)料分布不均，施工成型的基層易在強(qiáng)度、穩(wěn)定性等方面出現(xiàn)異常，由此增加水損害的發(fā)生概率。此外，施工人員的專(zhuān)業(yè)水平不足也是較為突出的問(wèn)題，由于難以將施工工藝應(yīng)用到位，實(shí)際建成的路基路面質(zhì)量無(wú)法得到保證，自然不利于排水性能的提升。

4 基于公路路基路面排水問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

4.1 路基排水方面

路基排水是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，其建設(shè)內(nèi)容包含截水溝、盲溝、邊溝等，通過(guò)各類(lèi)設(shè)施的綜合作用有效減少地面水向路基內(nèi)部的滲透量，從而削弱水對(duì)路基路面帶來(lái)的影響，使結(jié)構(gòu)維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)[5]。在排水設(shè)計(jì)工作中，必須以實(shí)際情況為立足點(diǎn)，提高設(shè)計(jì)方案的針對(duì)性。以邊溝的設(shè)計(jì)為例，應(yīng)優(yōu)先采用梯形邊溝的形式，輔以適量的滲溝，以達(dá)到延伸的作用，提高排水效率。若邊溝與通道及涵洞形成交叉，則需要將邊溝水高效匯入周邊的涵洞內(nèi)，在條件允許時(shí)還可輔以灌渠排水的方式。切實(shí)提高內(nèi)部排水設(shè)計(jì)的靈活性，確保即便存在滲水現(xiàn)象也依然可通過(guò)橫向排水槽高效排出，使其轉(zhuǎn)入路基邊溝內(nèi)，減小路基內(nèi)部的水體堆積量、縮短水損害的時(shí)間。

以項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)條件為立足點(diǎn)，設(shè)計(jì)路塹地段的排水方式，宜通過(guò)蓋板邊溝排水。為保證水的流動(dòng)具有平順性，在超高地段施工時(shí)需要在常規(guī)基礎(chǔ)上加大深度。若存在較明顯的地面橫坡，可以在塹頂迎水側(cè)修筑截水溝，使其內(nèi)邊緣與路塹的距離保持在0.5 m左右，具體以矩形溝為宜，寬度和深度均按照0.4 m的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。填方路基段可以設(shè)置矩形和梯形兩種形式的排水溝，寬度和深度均為0.4 m，局部路段可設(shè)置成土溝。

路塹邊溝施工中，其縱坡可參照路線的縱坡，兩者應(yīng)保持一致，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)需達(dá)到0.5%或適當(dāng)增加。截水溝和排水溝兩處的出口均要引至路基外側(cè)，以免在水流的作用下發(fā)生路基坡面受沖刷的情況。在路塹平臺(tái)處修筑截水溝時(shí)，原則上不可向路塹邊溝內(nèi)排水，但局部地形條件特殊，遇此類(lèi)情況時(shí)可通過(guò)急流槽向邊溝排水，但需要加強(qiáng)對(duì)出水口位置的優(yōu)化，例如配置消能設(shè)施。對(duì)于路堤、路塹邊坡，若采取的是多級(jí)結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)在平臺(tái)處設(shè)置截水溝，例如寬度和深度均為0.4 m的矩形溝。在低填和挖方路段，該部分存在較明顯的地下水和毛細(xì)水作用，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況配套可行的排水設(shè)施。

4.2 路面排水方面

路面防排水設(shè)計(jì)的關(guān)鍵考慮對(duì)象為自然降水，原因在于該部分降水將大量匯聚至路面，從而損壞路基，車(chē)輛于該處通行時(shí)易打滑，存在較大安全隱患。對(duì)于路面防排水的設(shè)施，主要采取的是路肩坡度、路拱橫坡、攔水帶相結(jié)合的方式，在共同作用下高效收集并排出路面積水，使路面在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)至干燥的狀態(tài)。填方段露面邊緣區(qū)域易受到水損害，通常不宜設(shè)置攔水帶，對(duì)于平面交叉區(qū)域，在該部分的排水施工中應(yīng)結(jié)合主線排水進(jìn)行考慮。

4.3 中央分隔帶排水

以防水層、集水槽、橫向排水管及縱向排水滲溝為基礎(chǔ)設(shè)施，共同構(gòu)成中央分隔帶排水系統(tǒng)，通過(guò)各類(lèi)設(shè)施的綜合應(yīng)用高效處理中央分隔帶內(nèi)的雨水，使其可流至路基以外區(qū)域，保證路面維持干燥的狀態(tài)，如圖3所示。

圖3 中央分隔帶排水

具體至本項(xiàng)目中，采用的是40 cm×25 cm縱向碎石滲溝，于溝底鋪設(shè)1根Ф100 mm的縱向塑料排水管，在此基礎(chǔ)上按照60 m的間距標(biāo)準(zhǔn)依次設(shè)置Ф110 mm的橫向塑料排水管。挖方路段或高度較低的路基段，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理調(diào)整橫向排水管的布設(shè)間距，但均要以水能夠快速排出為前提。

4.4 橋面排水

橋梁施工過(guò)程中，可以通過(guò)排水管高效排水，將水引導(dǎo)至排水溝（較為適宜的是布設(shè)在橋下），通過(guò)與橋涵及排水系統(tǒng)的綜合作用共同組成完整的排水系統(tǒng)。

4.5 線外排水工程

在線外排水溝、邊溝涵、急流槽等設(shè)施的共同作用下高效引排公路范圍內(nèi)的水，使其可以轉(zhuǎn)入自然排水溝渠內(nèi)，減小路基路面的積水量，維持道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與耐久性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，公路路基路面的水損害問(wèn)題較為嚴(yán)重，容易影響道路的正常通行，車(chē)輛行駛期間的安全隱患較多。為最大限度減小水損害問(wèn)題，有關(guān)工程人員需準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)到路基路面排水問(wèn)題，采取針對(duì)性的應(yīng)對(duì)策略，通過(guò)排水溝、排水管等相關(guān)裝置的配合，提高道路排水效率，使道路盡可能維持相對(duì)干燥的狀態(tài)，保證交通出行的安全性。