浅析沥青公路路基路面排水设计

石长城

摘 要：随着公路建设进入高潮，沥青路面的水损害已经日益成为路面破坏的主要因素。这一问题也一直困扰着设计人员。文章通过对道路的实际调查，总结出沥青公路的现存主要水损害，通过理论分析和数值计算，结合试验手段，研究了沥青公路路基路面排水设计，具体分析了排水存在的排水病害以及机理。结合目前国内外的规范，优化路面排水设施布置，研究了软式透水管，塑料排水材料，透水土工织物以及符合土工膜四种典型材料，提出了排水性能良好的设计。

关键词：公路路基；公路路面；排水设计；应用

引言

随着我国经济的快速房展，沥青公路建设进入高潮时期，路网也在逐渐加密。排水设计日益成为民众关注的重点，之前的排水设计作为非主体工程，通常都被忽略，从而造成设计施工上的缺陷，为此公路水损坏的问题一直围绕着工程的施工阶段，甚至成为公路破坏的主要因素，通过对沥青路面的调查，沥青路面主要的水损害主要有如下几点：（1）因为排水不畅通而引起的路面积水，路面发生坑槽，路基的沉降，边坡发生水毁；（2）因为边沟设计不合理造成路基强度下降，通道积水影响通行，路缘带排水不良引发局部的破坏；（3）边坡排水设施由于设计不当或者施工不当从而引起冲刷和失稳的现象。这些病害的出现，不仅影响公路的景观，而且还会危害到行车安全，造成路面的早期破坏，从而造成养护成本大大增大，甚至会引发一些不良的社会影响。调查分析表明：目前的排水设计以及施工的设计过程过于经验化，未引起足够的重视；排水设施的引流环节若衔接不畅的话，很容易导致排水系统崩溃；传统的排水材料自身具有局限性，施工过程难以得到保证。

1 排水系统存在的问题及成因

水与公路的路基路面的强度与稳定性密切相关，排水设施设计与施工的优良与否是直接决定路面水损害的因素。影响路基路面的水，根据其来源的不同可以分为地面水和地下水两大类。其中，地面水主要来自大气降水以及水库水。大气降水是对公路影响最大的水源。地面水对路面结构也会产生冲刷以及渗透，导致路基整体失稳，导致水毁。由于路基土体中由水，这样会使土体过湿，导致强度下降。

沥青路面排水的目的在于迅速排除降落在路面范围之内的积水，其过程有两个关键点，即有效汇集雨水，然后通过排水设施能够迅速的排除到路面范围之外，确保路面结构能够处于在干燥状态，除此之外，也能保证路基范围内的土基湿度能够降低到一定的范围内，这样不仅能够保证路基的强度，还可以保证路基的稳定性，这样可以减少地表水对道路结构的危害，减少对于行车安全的威胁。

2 路面排水设施与方案

2.1 路面排水设计目的

路面排水设计是为了快速排除落在路面路基范围内的积水，有效汇集雨水，然后通过排水设施将雨水排到路面路基范围以外，以确保路面路基处于干燥状态，这样不仅能够保证路基范围内的土基湿度控制在一定范围，也能确保路基路面具有足够的强度和稳定性，以减少雨水对道路结构的危害，减少对行车安全不利的影响。

2.2 排水设施

根据《公路排水设计规范》，路面的排水系统由路面表面排水和路面内部排水两个系统组成。这两个部分在沥青路面排水过程中是不可分割的两部分。其中，地表排水系统由路面表面排水、坡面排水和共用排水设施组成。

2.2.1 路面表面排水设施

（1）路拱横坡。沥青路面横坡的设置是为了能够迅速排除降落到路面的水，水在自重的作用下，水就会流向路基边缘。

（2）路堤拦水带。为了防止路表的降水漫流，雨水流向路堤边坡，从而冲刷边坡。有些工程设置了路堤拦水带。一般而言，是将硬路肩外侧设置高于路面条状结构，拦截，汇聚沿路拱横坡流向边坡坡面的水，在指定地方进行集中排放，拦水带有三种高度，分别是高、中和低这三种拦水带，拦水带具体高度的选择是根据当地的降雨量以及路面坡面水流的具体情况进行选择的。

（3）出水口。用于集中排放路面降水的设施称为出水口，出水口也分三种形式，分别是开口式出水口，格栅式出水口以及组合式出水口。出水口的设施的间距要根据实际情况进行设置。

2.2.2 共用排水设施

（1）边沟。为了汇集雨水，排除路面，路肩和边坡的流水，在路基两侧设置边沟。边沟也分多种形式，多为L形，梯形，蝶形，三角形，矩形以及U形边沟。根据形式不同，可以分为明沟和暗沟，边沟多用石材砌成，边沟中部允许其他水的引入，也不能与其他的人工沟渠合并运用。

（2）排水沟。排水沟的水量很大，是集合了边沟，截水沟，路基低洼处水汇集排至事先指定的地方的沟渠。排水沟作为引水的主要结构物，横断面采用较大的梯形。

（3）集水井。设置在出水口下方，起汇集作用的隐蔽设施，流到集水井的水被排到指定地方。

（4）泄水槽。泄水槽一般是设置在坡面上，将山上的水从山顶引导到坡脚泄水槽对沥青公路路基的保护作用很大。

2.2.3 沥青路面排水存在的问题以及病害

通过对研究路段的调查，发现沥青路面排水存在的主要的问题如下：（1）表面积水严重；（2）泄水槽损坏严重，从而导致边坡冲刷严重，局部产生沉陷；（3）排水沟受到冲刷；（4）沥青路面内部积水。

沥青路面表面积水主要因为沥青路面所采用的可能不是透水型，加上平整度和车辙的影响，施工过程控制不严，导致路面不平，所以导致沥青路面表面积水，然而一旦沥青路面表面积水，就会加速沥青路面的破坏，从而产生一种恶性循环。路面积水对于沥青路面的结构的影响也是致命的，使用期间的裂缝导致沥青混合料松散脱落，由于施工工艺原因产生的各种接缝，降落在路面上的雨水如果不能及时排除，必然会深入路面内部，然后目前沥青路面多采用的是半刚性材料作为基层，半刚性材料的透水性很差，一旦水渗入面层，最终渗入到面层和基层的接触面上，动载作用下，对基层材料的冲刷非常严重。这样极易导致整个沥青路面结构层崩溃。

3 排水设计

3.1 软式透水管

软式透水管具有倒滤透水作用，一般是一种圆形。软式透水管渗水效果很强，可以吸水，透水，排水等多功能于一体。能够满足工程需求。这种材料具有一定的刚度，能够承受压力，柔性也较大，物理力学性质良好。透水管外面包裹着土工织物，具有良好的反滤功能。软式透水管内部是用强力粘结剂固定支撑的，外包了过滤层以及保护层，构成一个整体。当土体产生沉降时，由于软式透水管具有很大的柔性，能够保持很好的稳定性能，不会因为不均匀的沉降而产生破损。

3.2 覆膜透水管

由于覆膜式透水管的表面开孔率达到75%以上，表面渗透能力极强，这种性质克服了传统的渗透排水材料通过漫流形式排水的缺点，这样以来可以更加快速的排除土壤中的水，确保土基保持干燥状态，埋设在土基中的渗透型排水设施的排水材料的表面的开孔率与排水能力呈正比，渗透材料的表面开孔孔隙率越高，那么其排水性能就会越好。覆膜排水材料因为其特殊的工艺成型，其孔隙率很大，因此在排除同样量的水的前提下，其所需的截面是最小的。其主要特点是：（1）抗压强度高，耐腐蚀能力良好；（2）柔性大；（3）耐久性良好；（4）轻质；（5）综合成本低。

4 结束语

根据对沥青公路排水病害以及机理的分析，文章归纳出重要的损坏形式和病害形式，以及浅谈了其损坏的机理，对排水系统以及新型的防排水的系统进行了较为深入的研究。排水设计在实际应用中也得到了初步的验证。新型的材料由于其特点能够在实际工程中得到广泛的应用。

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