如何提高高速公路路基路面排水设计的有效性.docx

如何提高高速公路路基路面排水设计的有效性摘要：高速公路路基路面的承载力、平整度及稳定性都在很大程度上受到水的影响。作为公路路面病害的重要原因，各种路基、路面材料都会由于水的浸泡发生形变而强度降低，在行车荷载及温度变化的反复作用下，便可能出现裂缝、剥落、松散、坑槽、错台甚至断裂等一系列问题，严重影响了道路的耐久性和行车安全。本文从高速公路排水系统的设计内容和设计原则出发，分别对路基、路面排水系统的布置方法进行了说明，对提高路基路面排水设计的有效性，延长高速公路的使用寿命，具有一定的指导作用。关键词：排水设计； 路基路面； 高速公路1 水对高速公路路基路面的破坏 近年来，我国高速公路的交通流量不断增加，对公路的路基、路面质量提出了更高的要求。通过一段时间的使用发现，高速公路路基路面的承载力、平整度及稳定性都在很大程度上受到了水的影响。作为公路路面病害的重要原因，地表水和地下水通过沥青混凝土路面的缝隙进入其内部以后，使其中各种材料由于水的浸泡发生形变而强度降低，在行车荷载及温度变化的反复作用下，便可能出现裂缝、剥落、松散、坑槽、错台甚至断裂等一系列问题。路面水损害发生后，水渗入路基部分，导致高速公路的进一步破坏，严重影响了道路的耐久性和行车安全。因此，设计师应结合当地的水文特征与气候特点，科学设置道路工程中排水系统的形式，针对可能发生的排水问题采取恰当的防治措施，提高高速公路路基路面排水设计的有效性，避免水对道路结构可能造成的危害。 2 高速公路排水设计概述 2.1 排水系统的设计内容 排水系统主要针对路基与路面两个方面进行设计，路基排水主要考虑地下水和农田排灌等对路基稳定性的影响，利用在路基底部设置隔水垫层或将其最小填土高度提高等方法降低可能的水损影响；路面排水主要针对道路表面的雨水等水源，通过设置中央分隔带、路拱横坡等将地表水流快速引走，降低其对高速公路的不利影响。 2.2 排水系统的设计原则 路基排水设计的原则首先要求设计师充分考察和掌握当地的地质情况，并将排水系统与自然水系、农田水利相结合，使排水沟渠在促进水利发展的同时不会给沿线生态环境造成负面影响。排水系统应重视对附近山坡等位置水土流失的保护，尽可能不改变原有的水流性质。设计中应使沟渠的平面布置与纵向布置相协调，注重地下水与地表水的综合治理，并将桥涵布置与路基排水有机结合，此外，对纵坡较陡或土质松软地段的排水沟渠，还应采取有效措施进行加固，防止冲刷。 路面排水设计应注重道路的路线特点，如较陡纵坡较少受到积水的危害，在路堤较低处，若边坡受冲刷的可能性小，可采取横向漫流的方式对积水进行引排。对路堤高、且边坡缺乏防护的地段，应在路面边缘部分设置拦水带，使路面水汇聚起来，再通过统一的急流槽或泄水口将水排离路堤。此外，路面排水设计应体现出地域性，对多雨季节和降雪较多的情况应进行特殊设计，如增大路拱横坡及时排除行车道内积水等。 2.3 排水系统设计中的常见问题 目前我国的高速公路的排水系统设计中仍存在着设施布置偏少、效果不佳、布局不合理等问题，如中央分隔带常由于设计施工中的问题造成横向水管排水不畅，其原因可能是由于沥青粘结力不足导致防渗层不均匀，且铺设时接缝位置出现渗漏，使侧面排水不力，积水进入路基影响其结构强度。另一方面，目前多数高速公路的底坡设计都采用统一标准,即在同一条路线上采用相同的底坡宽度，但由于地沟的排水量是由底坡的尺寸决定的，因而出现了底坡较大地区的边沟排水能力剩余量高，形成浪费的问题；而另一些降水多、断面小的地区则因边沟排水能力过低造成积水而影响了高速公路的使用寿命。因此，应参考不同路段的实际排水需要设计边沟尺寸，确保系统排水的高效性和经济性。 3 提高排水设计有效性的具体措施 3.1 路基排水系统的设计方法 3.1.1 地下排水与填筑排水 路基地下排水的主要设施有：渗沟、盲沟、仰斜式排水孔等，设计中应对流量较大的地下水可设置涵洞、暗沟；对流量较小的地下水，可纵向设置渗沟、横向设置盲沟；对挖方段边坡上地下水，可设置仰斜式排水孔排水。填方基底有地下水发育时，可填埋渗水材料，或设置砂石垫层。当使用膨胀性岩土、湿陷性黄土等非良质填料进行填筑时，为提高路堤下部土体的强度及稳定性，应在路堤的底部设置三维复合防排水板等结构以阻止毛细水上升。 3.1.2 边坡与边沟 当边坡为土质且开挖和填筑高度较大时，雨水对边坡冲刷通常较为激烈，此时若未采取有效的坡面排水措施，很可能引起边坡的坍塌滑移。因此对交通繁忙或重载交通量较大的路基，还应采取相应措施防止边坡浅部变形。边沟的设计原则包括：平坦路段的路堤以填筑式边沟为主；路堤边沟的纵坡采用浆砌片石修筑，边沟纵坡应0.12%。如果路堤边沟需排入涵洞，则沟底标高不能低于涵洞进口标高；对排入灌溉涵的边沟，沟底标高不低于涵顶的标高。为防止冲刷涵洞，宜采用急流槽连接边沟和涵洞洞口。 3.1.3 截水沟与排水沟 当路堤边坡上方或路堑流入路基的地表径流量较大时，应设置截水沟对其进行拦截。截水沟通常设在路堑坡顶5m或路堤坡脚2m外，截面一般设为梯形，截水沟的长度以200m500m为宜。应注意地表水不能引入地下水的处理设施中，而地下水可引入地表水的处理设施中。排水沟一般采用梯形横断面，尺寸根据设计的流量确定，长度应500m，且与各种水沟连接顺畅。排水沟不仅负责排泄地表水径流，其设置合理与否决定着整个排水系统是否能够正常的发挥作用。 3.1.4 跌水与急流槽 在地形险峻、山高坡陡的山岭地区，途经该路段的高速公路排水沟渠通常具有较陡的纵坡以接引水流，为降低暴雨来临时水的流速，减弱其冲击能量。此时经常会采用设置跌水和急流槽的方法，来预防雨水对路基与桥涵结构物造成危害。跌水和急流槽既可以单独采用，也可以与其他排水构造物联合采用，形成一个完整的排水系统，发挥更加全面的防水功能。 3.2 路面排水系统的设计方法 公路中央分隔带排水设计一般包括以下几个部分：设计底坡0.3%的纵向梯形或矩形盲沟，汇集中央分隔带雨水或渗水；设计间距为30m50m的横向排水管，将盲沟中的水排出路基以外；设置沥青防渗层及土工布防渗层，防止水从侧面向路基渗透。设置凸形中央分隔带的高等级公路路基路面排水时，必须充分重视中央分隔带的排水。虽然大部分降水通过凸形中央分隔带可自排到路面上，但仍有小部分水会渗入到中央分隔带内的回填土中并进一步渗入到路面结构层及路基，影响其强度及稳定性。因此，在凸形中央分隔带回填土下应设纵向碎石盲沟或排水暗沟，中央分隔带两侧每隔100m左右应交错设置孔径20cm60cm的横向硬塑排水管，管底纵坡不小于1%，进出口应采取防护措施。此外，目前超高段路面排水设计主要包括中央分隔带预留排水孔、中央分隔带设置断口、设置排水沟或设置浅碟式中央分隔带等四种形式。实际项目中可结合道路等级、地形条件以及绿化要求对其进行优选。 4 结语 综上所述，作为高速公路设计中的一个重要组成部分，路基路面排水系统的布置是一项复杂的系统工程，需要综合考虑区域水文地质环境、降雨条件、实际交通量等各种因素科学布局。设计中应结合沿线自然条件和现有技术水平优选排水形式，制定合理、经济、并利于后期养护管理的高效排水体系，确保水流通畅，避免水这个重要影响因素对高速公路项目工程的破坏。 参考文献 【1】 中华人民共和国行业标准公路沥青路面设计规范JTG D50-2006. 北京:人民交通出版社, 2006. 【2】 胡永利. 浅谈高速公路排水设计的不合理性. 黑龙江科技信息, 2008, (15). 【3】 郑朝阳. 路基路面排水设计在高速公路上的应用. 中小企业管理与科技(上旬刊), 2009, (08).