浅谈高速公路排水

李长松,王世强

(黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司)

1 前 言

水是影响公路质量和使用品质的一大要素,设计完善的排水系统是十分重要的。路面排水设计应根据公路等级、降水量、地形、地貌、地质及水文地质条件等因素,结合路基排水、桥涵结构物排水、地下排水系统的设计,合理地布置路面排水设施,使排水系统有机地构成一个完整、畅通的排水体系,确保路基、路面稳定和行车安全。

公路排水设计包括路界地表排水、路面内部排水、地下排水和公路构造物及下穿道路排水等;路界地表排水包括路面表面排水、中央分隔带排水和坡面排水。坡面排水顾名思义是排除边坡上的降水,并汇同路面水迅速、快捷地排出路界以外。坡面排水设施按其功能可分为边沟、排水沟、截水沟、边坡平台截水沟及边坡急流槽等,按断面形状可分为三角形、矩形、梯形、U形、碟形等。主要针对高等级公路排水设计的特点,阐述路基排水设计及中央分隔带的排水设计。

2 高速公路路面排水形式

2.1 路面排水形式

(1)一般路段的路面排水。一般路段是指不设超高的路段,路面排水根据路线纵坡采用分散漫流式和集中截流式两种形式。当路线纵坡小于 0.3%时,路面排水采用分散漫流式,路面水沿纵坡和横坡经路堤边坡排入边沟或排水沟;当路线纵坡不小于 0.3%时,路面排水采用集中截流式,在硬路肩边缘土路肩范围内设置沥青混凝土或预制水泥混凝土拦水缘石,汇集路面水,每隔一定距离经泄水口流入边坡急流槽,排至路基排水沟。

(2)超高路段的路面排水。设置了超高的路段,路面水易浸占超高侧行车道,并穿过凸形中央分隔带紧急开口进入另一侧行车道,从而影响行车安全,故应及时排除超高侧汇集的路面水。一般有3种方案:①中央分隔带每隔10～15m间距设开口明槽,将超高侧路面水排至另一侧路面,通过横坡或边坡急流槽排至边沟或排水沟,此方案施工简单,但对另一侧行车道带来行车安全影响。②在超高侧内侧利用侧石或设置挡水缘石,并每隔一定距离在中央分隔带设置集水井及横向排水管,将超高侧路面水汇集到集水井,并通过横向排水管流入边坡急流槽,再排入路基边沟或排水沟。③在超高侧内侧路缘带设置纵向小边沟,并每隔一定距离设置集水井和横向排水管,这样超高侧路面水沿纵坡及横坡流入小边沟,再排入路基边沟。

2.2 路面结构排水

从公路路面设计看,高等级公路基本采用沥青混凝土,即保证面层工程粒径,又较好封住路面,认为不使降雨渗入路面就可以了,全线设置路侧缘石或牙石,这种习惯做法实质给路面结构排水带来隐患。

为排除沥青封层上的积水,高等级公路尤其是高速公路往往会在土路肩内设置外包土工布的纵、横向排水碎石盲沟;另外,也会根据公路等级和所属区域等情况,对土路肩表面硬化处理,将路面水及时排出路基之外。

2.3 中央分隔带的排水

高等级公路中央分隔带分为凸形和凹形两种,凹形中央分隔带可采用浅平式纵向排水沟,经集水井和地下横向排水管,排去表面水。对于凸形中央分隔带,虽然大部分降水通过凸形中央分隔带横坡可自排到路面上,但仍有少部分水会渗入到中央分隔带内,必须引起重视。在设计时,高等级公路在中央分隔带范围内的路基及路面结构层上涂双层沥青或铺设防渗土工布,以阻止渗入到中央分隔带回填土中的雨水进一步渗入路面结构层及路基,并在中央分隔带底部设纵向碎石或砾石盲沟(碎砾石粒径不大于 4cm,含泥量不大于3%),或者同时增设纵向带孔塑料管,然后在路两侧每隔 50～100m左右交错设置直径为 5cm的横向硬塑管,使雨水排出路基范围。硬塑管进口处用土工布包裹,碎石盲沟上铺土工布以便与回填土隔离。

2.4 有中央分隔带时弯道超高路段的排水设计

中央分隔带排水是高等级公路排水设计的重要组成部分。中央分隔带排水设施由排水沟(明沟、暗沟)、渗沟、雨水井、集水井、横沟排水管等组成。设置中央分隔带排水设施时,应根据分隔带宽度、绿化和交通安全设施的形式和分隔带表面处理方式等,选择不同的排水方式。

在中央分隔带有表面铺面(薄层现浇水泥或水泥预制块)的情况下,中央分隔带表面采用与两侧路面相同坡度的双向横坡,使降落在中央分隔带表面的水流向两侧路面进入路面表面排水设施。

当中央分隔带表面未采用铺面封闭时,分隔带表面做成向内微凹的横断面形,降落在分隔带的雨水,一部分通过中央分隔带时回填土的渗透性向下渗透;另一部分沿路线纵坡流动(在流动过程中水仍可向下渗),最后排至桥涵水道中。此外,中央分隔带排水系统主要由渗沟、渗沟内的集水管和横向排水管组成。

高等级公路弯道超高路处在利用中央分隔带进行排水设计时,上侧半幅的表面上不得横向漫流经过下侧半幅路面。在超高路段上的中央分隔带,除应满足一般路段上的中央分隔带排水所具有的功能和构造外,还应设置拦截和排泄上侧半幅路面水流的排水设施。

弯道超高处的路段在中央分隔带表面为凸形有表面铺装时,在中央分隔带缘石外测设置纵向格栅式盖板沟,并在中央分隔带内设集水井,最后通过集水井及与集水井相连的横向排水管排除路基范围外。

弯道超高处的路段在中央分隔带为凹形无表面铺装时,在中央分隔带内设置纵向格栅盖板沟,上侧半幅路面的表面水直接漫流进入中央分隔带内的格栅式盖板沟内,并沿沟底纵坡排入集水井,最后通过与集水井相连的横向排水管排除路基范围以外。这种排水系统不仅能顺畅排除上侧半幅路面的路表水.还能有效地排除中央分隔带内的积水,但其汇水面积及设计径流量均较大,在设计时应合理地确定横向排水管的管径和间距,以确保排水能力。