谈高速公路排水设施的重要性

张 莹

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西晋中 030600)

1 概述

我国高速公路建设近年来速度不断加快，而排水系统的设计作为高速公路设计中一个不可忽视的环节，它对保证高速公路的使用性能和使用寿命具有十分重要的作用。如何减少地下水，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、路面质量的影响，减少因路表水排水不畅或路表水下渗对路基、路面结构和使用性能产生的损害值得深思。施工期间一般都考虑在施工前开挖临时排水边沟，排除施工期地表水并降低地下水，同时在路基底部掺加低剂量石灰处理，设置40 cm厚的稳定层等。因地制宜地选择不同的排水与防护措施是做好公路建设的必要因素。排水系统的常规设计包括路基排水、边沟排水、路肩排水、路面排水、路面结构内部排水和桥面排水等。高速公路的正常运行，并处于良好的工作技术状态，达到或提高其设计使用寿命是我们每一名公路设计人员所期望的。下面就从以下几个方面来分析高速公路的排水体系。

2 高速公路排水系统

2.1 路基排水

路基排水是为保证路基稳定而采取的汇集、排除地表或者地下水的措施。为了防止和控制路基受水侵害而设置的拦截引排地表水(降水及雨雪形成的地面径流)以及地下水(上层滞水、潜水及层间水等)的系统。路基排水的任务是把路基工作区内的土基含水量降低到一定的范围内。因为土基含水量过大，便会引起土质松软、强度降低、边坡坍塌、基身沉陷或者滑动，影响交通，所以必须做好地面水和地下水的排除工作，以确保路基具有足够的强度及稳定性。在设计中，必须考虑将影响路基稳定的地面水加以拦截，排除于路基范围以外，并防止漫流、停积或下渗;对于影响路基稳定的地下水，应注意予以截断、疏干、降低并引导到路基范围以外。

2.2 边沟排水

边沟设计在高速公路排水设计中占有很大的比重，设计人员都给予高度重视。边沟设置的目的是为了排除路面、路基表面降水，防止雨水对路基产生冲刷，保证路基的稳定性。此外，为实现本项目提出的“生态、环保、景观、旅游”高速公路的目标，在路基边沟设计时，不能仅从工程角度进行边沟排水设计，更要注重将边沟设计与环境美化、景观效果相结合，并根据本地区的地理条件、土质类型、降雨量、边坡形式等因素进行综合分析。边沟可采用梯形、矩形横断面，采用何种形式宜按公路等级、所需排水设计流量、设置位置和土质或岩质选定。边沟一般宜通过急流槽与排水沟或自然沟渠相接。对于边沟水进入涵洞及跨越通道等情况的处理:沿线设置的涵洞有排涵、灌涵和灌排两用涵。对于需排入排涵的边沟，其边沟底标高不低于涵洞中心的标高;需排入灌涵的边沟，其沟底标高不低于涵顶标高;而对于灌排两用的涵洞应按灌涵要求设置，特殊情况时可适当降低。为防止冲刷涵洞，原则上采用边沟急流槽连接边沟和涵洞洞口。

2.3 路肩排水

路肩是位于行车道外缘至路基边缘、具有一定宽度的带状结构部分，包括硬路肩和土路肩。高速公路、一级公路当采用分离式断面或宽度大于4.5 m的中间带时，行车道左侧应设硬路肩，高速公路、一级公路的平原微丘区，有条件时路肩宽度宜采用不小于2.50 m的硬路肩。路肩排水设施包括拦水带、急流槽和边沟。拦水带设置在硬路肩外侧边缘，一般由沥青混凝土现场浇筑或由水泥混凝土预制块铺砌而成。拦水带的泄水口可设置成开口式。纵坡较大时，泄水口宜做成不对称的喇叭口，并在硬路肩边缘的外侧设置逐渐变宽的低凹区;设置在平坡或缓坡坡段上时，泄水口可做成对称式。

2.4 路面排水

路面排水设计是高速公路路面设计的重要组成部分。一方面，车辆高速行驶时，易发生交通事故，影响高速行车安全;另一方面，路面水若不能及时排除，影响路面的整体强度，最终导致路面过早破坏。南方降雨量较大，因此尤需重视路面排水设计。排水方式分为一般路段的路面排水、超高路段的路面排水、中央分隔带排水、路面渗水的排水设计等。高速公路设置拦水带在暴雨期间会出现路表积水现象，路表水采用沿路面横坡方向直接漫流至路基边坡方式排除。沿路面边缘设置由透水性填料集水沟、横向出水管和过滤织物(土工布)组成的路面边缘排水系统。通过设置沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟和排水管，将渗入路面面层的水引出路基之外。由于通过沥青面层下渗的水量有限，考虑到排水路径的限制，因此，设计中采用每10 m左右设置一道5 cm横向排水管以确保路面下渗水的排除。对于可能存在的少量路面下渗水，在水泥稳定碎石表面设置一层沥青封层，防止路面下渗水对水泥稳定碎石的破坏，保证路面基层具有足够的强度和耐久性。路基地面排水主要是通过全线贯通的边沟来进行的，一般采用梯形边沟，边坡砌片石铺砌，边沟水均应引离路基，排入原有水系中的河流、排水渠及取土坑内，但不排入鱼塘内，当边沟与涵洞、通道发生交叉时，一般将边沟水直接排入涵洞或在灌溉涵、通道处让路基边沟向两侧排走或设边沟倒虹吸涵通过。在挖方地段，还应设置0.4 m×0.4 m的梯形平台截水沟，并在坡顶外侧设0.6 m×0.6 m的矩形地面截水沟，以排除坡面水。

2.5 路面结构内部排水

路面结构的表面水渗入量根据公路排水设计手册，沥青路面表面水的渗入量按式计算，由于设计渗入量难以准确估计，透水材料难以准确测定以及透水材料在使用过程中易于堵塞，系统的排水能力要留有足够余地，通常考虑两倍以上的安全系数。按照排水设计规范，渗入水在路面结构内的最大渗流时间不应超过2 h，渗流路径长度不应超过45 m～60 m。经检验自由水在排水层内的渗流路径长度和渗流时间均能满足设计要求。

路面内部排水应从以下两个方面来考虑: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通过路面缝隙进入或者由路基路肩渗入并滞留在路面结构内的自由水。排水盲沟可以采用无砂混凝土。路面结构层防水在路面材料结构设计中，可以适当增加沥青面层上中层的厚度。用以阻隔通过面层下渗的雨水继续下渗，防止其侵蚀基层和底基层。

2.6 桥面排水

为了迅速的排除桥面积水，防止雨水积滞于桥面并渗入梁体而影响桥梁的耐久性，在桥梁设计时，在桥面上除设置纵横坡排水外，桥面需要设置一定数量的泄水管道，以便组成一个完整的排水系统，泄水管的形式一般有金属泄水管，钢筋混凝土泄水管，横向排水管道，封闭式排水系统几种。

1)泄水孔顶面标高要略低于水泥混凝土铺装面;2)在桥面(台)伸缩缝上坡方向的水泥混凝土带边缘增设一个泄水孔;3)伸缩缝排水;4)桥台、桥面伸缩缝不要只做到混凝土护栏位置，要求伸缩缝全桥面贯通，且橡皮条两端比型钢略长(5 cm～10 cm)，防止桥面水渗漏下滴至盖梁上;5)桥头搭板，钢筋混凝土桥头搭板，台后填土的填料应采用以透水性材料为主，分层压实应按规范执行，台背回填前应按设计要求做防水处理;6)台后地基如为软土，应按设计依照规范进行处理，预压时应进行沉降观测，预压沉降控制值应在施工搭板前完成;7)桥头搭板下路堤可设置排水构造物;8)钢筋混凝土搭板及枕梁宜采用就地浇筑;9)高速公路的桥面较少采用泄水口，而大多采用泄水管的方式排水。泄水管一般采用铸铁管和钢筋混凝土管，也有采用PVC塑料管。一般采用圆形断面形式，泄水管的直径宜为15 cm～20 cm。泄水管顶部用格栅盖板盖住。

3 结语

经实践证明，水的作用加剧了路基和路面结构的损坏，进行高速公路排水综合设计，使各种排水设施组成一个功能完善、排水顺畅的完整系统，才能充分发挥高速公路快捷、舒适的使用性能，才能有效保障高速公路的使用寿命。