高速公路路基路面排水设计的浅谈

高速公路路基路面排水设计的浅谈高速公路路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基路面的病害有多种，形成病害的因素也很多，但“水”的作用是主要因素之一，因此路基路面的设计、施工和养护中，必须十分重视路基路面的排水工程，降低水对道路的危害。本文以信阳至南阳高速公路路基路面排水设计为例，探讨对高速公路排水设计的理念及方法，仅供大家借鉴参考。信阳至南阳高速公路（以下简称信南高速）是G40沪陕高速河南省境内的一段，项目区属北亚热带大陆型湿润季风性气候带。其显著特点是：冬季干寒，夏热多雨，干湿交替，四季分明，雨量充沛，光照充足。雨量分配不均。从地区差别上来看，自东向西由平原至剥蚀低丘岗地，到低山丘陵区，再到低丘岗地，降水量存在较大的差异性；从时间差别上来看，年内降雨量多集中在6～9月份，往往占全年降雨量的60%以上，且夏季暴雨频繁，区内多年平均降雨量800～1200mm。我们在设计信南高速路基路面排水时，充分考量当地的自然条件，结合路基路面排水设计的理念，创立了较为合理的设计方案，以下将做详细介绍。一、信南高速路基路面排水设计目的与要求信南高速路基路面排水设计目的：把降落在路界范围内的地表水有效的汇集并迅速排除出路界，同时把路界外可能流入的地表水拦截在路界范围外，以减少地表水对路基和路面的危害以及对行车安全的不利。并将公路地下水引排到公路的下侧方，避免公路路基和路面结构遭受地表水和地下水的浸湿、冲刷等破坏作用。路基路面排水设计的要求：将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基及路面具有足够的强度与稳定性。二、信南高速排水设计的原则1.排水设计要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效，应充分利用有利地形和自然水系。2.路基排水沟渠的设计，应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设管涵，以防农业用水影响路基的稳定。3.设计前必须进行实地勘察，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，对于排水困难和地质不良的路段，还应与路基防护加固相配合，并进行特殊设计。4.路基排水设计要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护与加固工程。5.路基排水设计要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。6.为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水。三、信南高速路基路面排水设施的分类排水设施根据其所处的位置和功能分路面排水设施与路基排水设施。路面排水设施由路肩排水和中央分隔带排水设施所组成，路基排水设施分为地表排水设施和地下排水设施。地表排水设施由边沟、截水沟、排水沟、急流槽等组成。地下排水设施由渗沟、明沟和槽沟、渗井等组成。四、信南高速路基路面排水的分类1.路界地表排水(1)路面表面排水设计信南高速主线路面排水采用漫流方式排水，路面水直接从路肩和路堤边坡坡面流入边沟。路面表面排水的主要任务是迅速把降落在路面上的雨水，通过路面和路肩设计的横坡向两侧排走，以避免造成路面积水而影响行车安全。（2）中央分隔带排水设计信南高速中央分隔带排水设计：中央分隔带采用凸形，中间植草、栽种灌木。为排除渗入中央分隔带内部的水，在分隔带底面铺设土工布进行封闭，底部设纵向透水管，四周填以米石，米石上铺反滤土工织物，组成分隔带内的地下排水设施，中央分隔带下渗水汇集到纵向排水渗沟中，在通过设置横向排水管将渗沟内的水排出路界。纵向排水渗沟两侧及底面可用抹砂浆、涂沥青、粘贴土工布封闭。填方路段每隔60米左右设一道横向排水管，挖方路段在挖方起终点填挖交界处的填方路基内各设一道横向排水管，将水引出路基。横向排水管直径采用直径为11.6cmPVC管，管底纵坡不小于1%，出口修建急流槽及防护措施。在超高路段，中央分隔带排水设计是在中央分隔带设置集水槽，集水槽可用砼预制件。集水槽上设置具有漏水功能的盖板。沿集水槽60m设置集水井（120cm×120cm×150cm）。在对应集水井的部位设置横向排水管，通过横向排水管将集水井内的水排出路基外。横向排水管采用内径为30cm，壁厚3cm的高密度氯乙烯（PE）管，横向接头应密封严实，不漏水，横向排水管底座用C15号砼做基础，砼基础呈U字形将PE管半包围。横向排水管与路基边坡急流槽的结合处急流槽底做成现浇砼，以提高抗冲刷能力。（超高段中央分隔带设计图）（超高段中央分隔带集水槽）（超高段中央分隔带集水井）（超高段纵向排水管边部急流槽）（3）坡面排水信南高速坡面排水设施由边沟、截水沟、排水沟、急流槽等组成，沟底纵坡坡度不宜小于0.5%。土质沟渠的最小纵坡为0.25%；沟壁铺砌的沟渠的最小纵坡为0.12%。沟槽的顶面高度应高出设计水位0.1米—0.2米。边沟设计排水：边沟设置在路肩外侧或低路堤坡脚外侧，用以汇集和排除路面、路肩、边坡及流向路基的小量地面水。信南高速边沟设计，一般路堤宜采用梯形，在场地宽度受到限制时，可用石砌矩形。当挖方高度大于6m时，可选用100cm×80cm矩形边沟；当挖方高度小于6m，大于2m时，可选用60cm×60cm矩形边沟。当挖方高度小于2m时，可选用浅碟形边沟。梯形边沟的内侧边坡为1：1.5，外侧边坡与路堑边坡相同，有碎落台时外侧边坡与内侧边坡相同。选用梯形边沟时，采用下口宽60cm，上口宽100cm，高80cm。矮路堤可选用浅碟形边沟，边沟断面应大一些，其深度和宽度可用0.8~1.0m。在满足排水功能的同时，尽量使路区内景观得到优化。（梯形边沟）（浅碟形边沟）截水沟设计排水：设置在挖方路基边坡坡顶以外或山坡路堤上方的适当处，用以截引路基上方流向路基的地面径流，防止其冲刷和侵蚀挖方段和路堤坡脚，并减轻边沟的泄水负担。地面岩石裸露和坡面不怕冲刷的路段，可不设置截水沟。截水沟断面的形式一般为梯形，当地面横坡较陡时，可作成石砌矩形。（截水沟）2.路面内部排水信南高速路面排水采用漫流方式排水，路面水直接从路肩和路堤边坡坡面流入边沟。考虑到部分降水仍将会渗入至路面结构层中，这部分水在行车荷载的作用下会形成强大的动水压力，进而使沥青与骨料剥离，产生病害，为了排除渗进路面层中的水，在路肩基层顶面处设置无砂砼排水盲沟。排水盲沟首先要铺设二布一膜防渗土工布，靠近路基边坡一侧设置C15号无砂砼块铺砌或现浇，高34cm，上宽为30cm，下宽为25cm。在其与基层中间铺设10cm厚，粒径为0.5~1cm的碎石垫层，在碎石与无砂砼顶上铺设反滤土工布一层。及时将影响沥青路面的水排出。同时为使景观优化，在透水土工布上回填种植土，种植花草。3.地下排水在地下水位较高的路段，为了切断、拦截有害的含水层和降低地下水位，保证路基的稳定和干燥，降低因地下水造成的危害，需修建渗沟将下水排除。信南高速填石渗沟为矩形，在渗沟的底部用较大碎石或卵石（粒径3~5cm）填筑，在碎石或卵石的两侧和上部，按一定比例分层（层厚约15cm），填较细颗粒的粒料（中砂、粗砂、砾砂），做成反滤层，逐层的粒径比例，大致按4：1递减。砂石料颗粒小于0.5mm的含量不应大于5%。用土工布包裹有孔的硬塑管时，管四周填以大于塑管孔径的等粒径碎石、砾石，组成渗沟。顶部作封闭，用双层反铺草皮或其它材料（如土工合成的防渗材料）铺成，并在其上夯填厚度不小于0.5m的粘土防水层。填石渗沟的埋置深度，应满足渗水材料的顶部（封闭层以下）不得低于原有地下水位的要求。当排除层间水时，渗沟底部应埋于最下面的不透水层上。五、结束语目前，信南高速公路已通车两年有余，运营情况良好，质量相当稳定，这与排水设计的完善是分不开的。高速公路排水工程关系到整个工程的使用寿命，在进行排水设计时应与周边环境作为一个整体全面考量，才会达到预期的效果，创造出景观上整体协调、综合效益较高的高速公路排水体系