路面排水设计在高等级公路工程中的应用

 [摘要]水是影响公路使用功能和耐久性的重要因素，公路的排水设计对路基的稳定性和路面的使用寿命具有显著影响。随着公路设计新理念的提出，又对其在安全和环保等方面提出了更高的要求。文章就高等级公路的路面排水设计方面的一些问题展开分析和探讨。 
　　[关键词]公路；排水；路面；设计 
　　水是引起公路病害的主要原因，如何有效地排除路基范围内的水，以减少公路病害，延长公路的使用寿命，保证行车安全是公路设计中一个非常重要的问题。其中路面排水是公路排水设计的重要组成部分。路面的雨水如果不能迅速有效地排除，会造成以下危害。

（1）雨水在路面上滞留的时间过长，下渗的水量增加，在行车荷载的作用下，产生水动力，久而久之，会破坏沥青混和料，使之出现裂缝，进而形成坑槽；水泥混凝土板块产生唧泥、错台和断板现象。严重时，路面的损坏，也会影响到路基的强度和稳定性。

（2）在路面上形成水膜，降低了路面的抗滑性能，行驶中的车辆有明显的横向滑移感；且高速行车时，水膜会雾化，遮挡驾驶员的视线；在冰冻季节，形成冰面，降低路面的抗滑性能，严重危及行车安全。公路排水设计一般包括以下两个方面内容：一方面要考虑如何减小地下水、农田排灌水对路基的稳定性及强度的影响。另一方面要考虑如何将路表水迅速排出路基之外，最大限度地减少雨水对路基路面施工质量的影响，减少因路表水排水不畅或路表水的下渗对路面结构使用性能产生的损害。 

1、路界地表排水

  路界地表排水包括路基边坡坡面、路面表面、中央分隔带和路界范围内陆表坡面的表面排水，以及有可能进入路界的公路毗邻地带的地表水和相交路界内的地表水。 
　　1.1坡面排水。坡面排水设施由各种断面形状和尺寸的沟渠组成，通过设计流量的计算来确定横断面形状和尺寸，坡面排水系统由截水沟、急流槽、排水沟及边沟等组成，与桥梁、涵洞相结合，把坡面水汇集和排引到路界外，个别自然排水不畅处设置蒸发池。根据具体的泄水量大小、填挖以及地质情况的不同，分别选择边沟形式。高速公路排水设计经过流晕计算后，确定填方路堤采用100m深梯形边沟，挖方路堑采用50m深浅碟形边沟，边沟沟底纵坡不小于0.12%，与桥涵或兼做涵洞的部分通道综合考虑，将水排入自然沟渠中。对于挖方路段，通过截水沟排出坡顶上方的来水。当自然边坡较缓时，宜采梯形截水沟；当山体陡峭时。宜采用矩形规形截水沟。截水沟的流水一般通过急流槽排入到边沟、排水沟或自然沟渠中。对于多级挖方边坡，每级边坡的平台均应设置平台截水沟，平台截水沟常通过急流槽、接水沟将水引至沟或截水沟中。 
　　1.2路面表面排水。降落在路面上的雨水、通过路面横向坡度向两侧排流，高速挖方路堑及纵坡小于0.3%填方路段采用分散式排水，横向排流的雨雪水直接流入边沟；其他填方路堤采用集中排水方式，在硬路肩边缘设置12cm高沥青表砂拦水带，汇集路面水，每隔一定的距离经泄水口和边坡急流槽，排至路基边沟。原则上每20m设假一泄水口和边坡急流槽，拦水带的喇叭式开口采用对称布置，对于凹曲线底部，必须设置泄水槽开口。设计中，在超高侧行车方向内侧路缘带设置20cm×30cm钢筋混凝土纵向排水沟，将超高幅路面水引至按60～80m间距设假的集水井内，而后通过横向金属波纹管将汇水排至急流槽。 
　　1.3中央分隔带排水。高速公路中央分隔带采用凸形，分隔带内种植灌木，为防止水通过中央分隔带填土渗入路面基层和路基，排水设计在中央分隔带底部及侧面铺以复合土工膜作为隔离层。有的高速公路在中央分隔带底部还设置纵向碎石渗沟，渗沟内底部纵向设116型双壁波纹打孔透水管一根，四周填砂砾，每80m左右两侧交错布设一道横向排水管，横向排水管出口接于边坡急流槽内；挖方路段在挖方起终点填挖交界处的填方路基内布设一道横向排水管，将水引出路基。 

2 路面内部排水

  2.1路面边缘排水系统。一般高速公路设计均沿路面边缘设置纵、横向排水盲沟，来排除滞留在路面结构内的自由水，排水言沟可以采用无砂混凝土，由水泥处治的开级配组集料组成，孔隙率设计为15%～25%，粗集料最大粒径小大于10mm。 
　　 2.2路面结构层防水。在路面材料结构设计中，将路面结构层设为密级配结构，设置一层沥青碎石排水层。同时在水稳定碎石层上面设置一层防水层等措施以阻止通过面层下渗的水继续下渗，保证路基基层 
　　具有足够的强度和耐久性。 

3、地下排水

  地下水带来的危害往往很大，地下水通过毛细作用侵润路基，使得土基强度降低，过多的地下水会使得路基泡软、坍塌，并严重影响路面结构的安全。在公路的使用过程中路基路面结构内部的含水量必须控制在干燥或中湿的状态不影响其自身强度和稳定性，在一般情况下，汽车荷载的作用区域达1.2～1.5m。对特重型汽车而言。作用区域可达3m，也就是说，路面以下3m深度范围内的路面结构层和土基，是特重车荷载的持力层，为了防止地下水淹没工毛细水浸润路基，必须将路基地下水位降低到持力层以下，才能确保路基强度延长路而的使用时间。 

4、构造物排水

 构造物排水主要包括桥面排水、台背及支档构造物排水。 
　 　4.1桥面排水。桥面一般采用四种措施共同作用，以排除桥面范围内降水。

（1）桥面设置：横坡和纵坡组成的合成坡度将积水排向行车道两侧，井通过泄水孔排至地表或地表排水系统中；

（2）在桥面行车道外缘，墙式护拦内侧，于中粒式沥青混凝土层设纵向排水盲沟，盲沟内填无砂混凝土，使沥青混凝土铺装内渗水汇集纵向排水盲沟内，再由泄水管排出；

（3）桥面铺装内设防水混凝土层；

（4）为联单保证桥梁上部结构中钢筋不被锈蚀，提高其耐久性，还需在防水混凝土层顶面设置防水层，以隔绝沥青混凝土层内渗水侵入桥梁上部结构。 
　　 4.2台背及支档构造物排水。为疏干台后或档墙后填料中的水分，防止由于积水而使台身承受额外的静水压力、粘性土填料浸水后的膨胀压力，需对台背及支档构造物采取排水设施。桥台、涵台台背采用中粗砂、开山碎石渣等透水性回填料；支档物墙身背后设纵向碎石渗沟，渗沟外包复合工布，渗沟底设软式透水管，透水管通过横向PVC管与墙身表面泄水孔连接，将水排出。 

5、结语 

  路面排水的重要性已经得到公路建设者的重视，已经在公路排水系统、路面排水设施、排水路面结构等方面进行了大量的研究，并且取得了很好的效果。公路的排水设施是整个公路系统的重要组成部分，好的排水设施对整个公路的使用性能、安全性、舒适性等都有着很大的作用。在设计中，应当积极开拓思路，加强对排水设计的研究，加强排水系统的适应性、有效性，加强排水系统自身的统一协调，以及与周围环境的协调性，使排水系统更好的为整个公路系统服务。