探讨山区公路路基路面排水设计

2014-08-15李妮贵

黑龙江交通科技 2014年8期

关键词：边沟纵坡沟渠

李妮贵

(铜仁市公路勘察设计院)

1 山区道路路基排水设计

1.1 水对路基的危害及路基排水的作用

地面水会对道路的路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基整体稳定性受损害，形成水毁现象。而渗透进入路基土体的水分，会使得土体湿度过大而造成路基强度的下降。地下水则会使路基湿软，降低路基的强度;严重的甚至会在某些地区引起冻胀、翻浆或边坡滑坍。

因此路基排水的作用就是保证路基范围内的土基的湿度保持在一个较低的规范范围，使得路基处于干燥的状态，以便确保路基拥有足够的强度以及稳定性。

1.2 路基排水设计的原则

(1)排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。一般情况下地面和地下设置的排水沟渠，宜短不宜长，以使水流不过于集中，做到及时疏散，就近分流。

(2)各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当地增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。路基边沟一般不应用作农田灌溉渠道，两者必需合并使用时，边沟的断面应加大，并予以加固，以防水流危害路基。

(3)设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地下排水与地面排水相配合，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合，做到路基路面综合设计和分期修建。对于排水困难和地质不良的路段。还应与路基防护加固相配合，并进行特殊设计。

(4)路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护与加固工程。对于重点路段的主要排水设施，以及土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠，应注意必要的防护与加固。

(5)路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。

(6)为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水，亦可建筑具有能承受荷载和雨水共同作用的路面结构。

1.3 路基排水构造及布置

(1)地面排水设备

①边沟

一般设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。平坦地面填方路段的路旁取土坑，常与路基排水设计综合考虑，使之起到边沟的排水作用。边沟的排水量不大，一般不需要进行水文和水力计算，依据沿线具体条件，选用标准横断面形式。边沟应紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，亦不能与其它人工沟渠合并使用。边沟不宜过长，尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带，必要时设置涵洞，将边沟水横穿路基从另一侧排出。边沟沟底纵坡(出水口附近除外)一般与路线纵坡一致，并不宜小于3%。困难情况下，可减小至0.1%。

②截水沟

又称天沟，一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。降水量较少或坡面坚硬和边坡较低以致冲刷影响不大的路段，可以不设截水沟;反之，如果降水量较多，且暴雨频率较高，山坡覆盖层比较松软，坡面较高，水土流失比较严重的地段，必要时可设置两道或多道截水沟。截水沟的位置，应尽量与绝大多数地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。截水沟应保证水流畅通，就近引入自然沟内排出，必要时配以急流槽或涵洞等泄水结构物将水流引入指定地点。

③排水沟

排水沟的主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流(如边沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近积水)，引至桥涵或路基范围以外的指定地点。当路线受到多段沟渠或水道影响时，为保护路基不受水害，可以设置排水沟或改移渠道，以调节水流，整治水道。排水沟的横断面，一般采用梯形，尺寸大小应经过水力水文计算选定。排水沟的位置，应根据需要并结合当地地形等条件而定，离路基尽可能远些，距路基坡脚不宜小于2 m，平面上应力求直捷，需要转弯时亦应尽量圆顺，做成弧形，其半径不宜小于10 ～20 m，连续长度宜短，一般不超过500 m，排水沟水流注入其他沟渠或水道时，应使原水道不产生冲刷或淤积。

④跌水与急流槽

跌水与急流槽是路基地面排水沟渠的特殊形式，用于水流通过坡度大于10%、水头高差大于1.0 m 的陡坡地段或特殊陡坎地段。由于纵坡陡、水流速度快、冲刷力大，要求跌水与急流槽的结构必需稳固耐久，通常采用浆砌片(块)石或水泥混凝土预制块砌筑，并具有相应的防护加固措施。急流槽的纵坡，比跌水的平均纵坡更陡，结构的坚固稳定性要求更高，是山区公路回头曲线连接上下线路基排水及沟渠出水口的一种常见排水设施。急流槽底的纵坡依地形而定，一般可达67%(1∶1.5)，如果地质条件良好，需要时还可更陡，但结构要求更严，造价亦相应提高，设计时应通过比较而定。

⑤倒虹吸与渡水槽

当水流需要横跨路基，同时受到设计标高的限制，可以采用管道或沟槽，从路基底部或上部架空跨越，前者称倒虹吸，后者为渡水槽，分别相当于涵洞和渡水桥，两者属于路基地面排水的特殊结构物，并且多半是配合农田水利所需而采用。

⑥蒸发池

气候干旱、排水困难地段，可利用沿线的集中取土坑或专门设置蒸发池排除地表水。

(2)地下排水设备

常用的路基地下排水设备有:盲沟、渗沟和渗井等，其特点是排水量不大，主要是以渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。对于流量较大的地下水，应设置专用地下管道予以排除。由于地下排水设备埋置于地面以下，不易维修，在路基建成后又难以查明失效情况，因此要求地下排水设备牢固有效。

水对路面的危害可以表现为:降低路面材料的强度，在水泥混凝土路面的接缝和路肩处造成唧泥;移动荷载作用下引起的唧泥和高压水冲刷，造成路面基层承载能力下降;在冻胀地区，融冻季节水会引起路面承载能力的普遍下降。

①路面排水设计原则

a 降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排走，避免行车道路路面范围内出现积水。

b 在路线纵坡平缓、汇水量不大、路堤较低且边坡坡面不会受到冲刷的情况下，应采用在路堤边坡上横向漫坡的方式排除路面表面水。

c 在路堤较高，边坡坡面在未做防护而易遭受路面表面水流冲刷，或者坡面虽已采取防护措施但仍有可能受到冲刷时，应沿路肩外侧边缘设置拦水带，汇集路面表面水，然后通过泄水口和急流槽排离路堤。

d 设置拦水带汇集路面表面水时，拦水带过水断面内的水面，在高速公路及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘，在二级及二级以下公路上不得漫过右侧车道中心线。

②路面排水常用设置

a 中央分隔带排水:中央分隔带排水是高速公路及一级公路地表排水的重要内容，应根据分隔带宽度、绿化和交通安个设施的形式和分隔带丧面的处理方式等因素选择不同的排水方式。

b 路面内部排水系统:大量的路面损坏状况调查和路面使用经验表明，进入路面结构内的自由水是造成或加速路面损坏的重要原因。在设计时，应满足如下要求:路面内部排水系统中各项排水设施的泄水能力均应大于渗入路面结构内的水量，且下游排水设施的泄水能力应超过上游排水设施的泄水能力。渗入水在路面结构内的最大渗流时间，冰冻地区不应超过1 h，其他地区不应超过2 h(重交通)～4 h(轻交通)。渗入水在路面结构内的渗流路径长度不宜超过45 ～60 m。各项排水设施不应被渗流从路面结构、路基或路肩中带来的细料堵塞，以保证系统的排水能力不随时间推移而很快丧失。

c 边缘排水系统:边缘排水系统是由沿路面边缘设置的透水性填料集水沟、纵向排水沟、横向出水管和过滤织物组成的边缘排水系统。该系统是将渗入路面结构内的自由水，先沿路面结构层间空隙或某一透水层次横向流入纵向集水沟和排水管，再由横向出水管排引出路基。这种方案常用于基层透水性小的水泥混凝土路面，特别是用于改善排水状况不良的旧水泥混凝土路面。