高速公路扩宽路基的综合排水系统设计

申 莉，常昇宏，唐娱瑛

(四川交通职业技术学院)

1 高速公路扩宽路基综合排水系统设计简介

在设计扩宽路基的高速公路综合排水系统时应考虑各种损害水的不同来源，并分析这些损害水所带来的危害，最终确定相对应的工程建筑结构。针对不同来源的损害水提出不同的堵截和疏排方式，最大限制地减小和控制损害水对高速公路路基结构的危害。根据高速公路所处的地貌特征的不同以及路基形式的不同，在设计路基排水系统时，必须考虑到以下几个子排水系统。

(1)路堑边坡排水系统。该系统通过在路堑边坡顶部设置截水沟，来截断坡顶积水的来源。另外，还应设置一些平台沟，对边坡雨水进行分级收集。还应在挖方路段设置边沟，对路面积水进行散排。(2)路堑地下排水系统。该系统采用碎石盲沟来对挖方段边沟底部的渗水进行排放处理。路面底基层在边沟外侧回填透水性材料的作用下与盲沟相互连通，起到隔断地下水侵害路床的作用。(3)路面排水系统。该系统利用路面的横坡对路面积水进行散排处理。对于超高路段，可利用中央分隔带来隔断侧路面的排水路径，在缝隙管的配合下，对积水进行横向疏排水处理。(4)中央分隔带排水系统。该系统在中分带底部设置盲沟，由盲沟来收集下渗水，通过中央集水井在横向排水管的作用下，排出积水。(5)路堤边坡排水系统。该系统通过设置一些分级边坡平台沟和具有一定坡面的急流槽来收集坡面积水，通过排水沟的作用对积水进行排放处理。

2 高速公路扩宽路基综合排水系统数据建模

2.1 原则

对扩宽路基的高速公路进行综合排水系统设计时，应按照公路所处地段的地理情况进行合理布局，因地制宜的开展全面规划设计，充分利用有利的自然水系和地形地貌，在排水系统的作用下及时将路面积水进行就近疏散处理。一般在设计排水系统时最好加入周围农田水利的配合形成自然地排水体系，必要时还可加设修涵管，与灌溉沟渠相辅相成。对于排放的积水，还应控制其排放量，避免过大的水流造成农田的冲毁。

2.2 高速公路路基扩宽数据模型构建

设计高速公路扩宽路基综合排水系统的目的是为了降低路基工作区的含水量，并保持在一定范围内，确保路基长期处于干燥状态，为人们的通行带来便利。综合排水系统对路面积水进行排除处理，将积水拦截在路基范围外，最大限度地避免了高速公路路面出现水漫流现象。综合排水系统将地下水引至路基范围外进行疏干、隔断处理，有效的提高了公路的使用率。为了延长高速公路的使用寿命，可通过构建如图1所示的数据模型来研究引起高速公路出现路面破损和路基病害的原因。

3 综合排水系统的设计

3.1 路面结构内部排水设计

在设计扩宽路基后的高速公路路面结构内部排水系统时，应使用无妨土工布、碎石以及管道等材料，确保通过路面裂缝和接缝处进入路面内部的水能够从排水系统中排出。如果不及时处理路面结构内部渗入的积水，势必将造成路面出现沉降开裂现象，极大地降低了高速公路的使用寿命，降低了人们行驶的舒适度。路面结构内部排水系统的设计需要制定一个完整的实施方案，确保能形成一个完整的系统工程，强化路面的防水功能和抗水害能力。

3.2 路面排水设计

由边沟、排水沟和截水沟组成的中央隔带排水系统和路肩排水系统主要是用来排出雨、雪等只停留在地面上的水。一般对路面进行排水有两种形式，分别是集中截流式和分散漫流式。集中截流式路面排水适合路线纵坡在0.3%以上的路面。通过使用沥青混凝土来构建拦水石，将路面水汇集在一起，在路面每个一定距离设计一个泄水口来将这些水排向边坡，最终排至路基边沟。而分散漫流式路面排水适合路线纵坡在0.3%以下的路面。通过使用水泥混凝土来构建平缘路缘石，使路面水能够从不同坡排向边沟。边沟和排水沟在高速公路排水系统中占据着重要作用，因此，在设计时应加大重视程度。

上海浦东地区的地下水水位较高，跨河桥也较多，为了确保路基的稳定性，大部分桥梁在设计时根据桥梁纵向线型的要求，对大部分路段进行填方。因此，在设计公路的综合排水系统时必须考虑到与排水有关的道路横截面以及当地绿化土方法相关布置。不同形式的断面其排水范围也不同。断面进行平均径流系数计算，确保道路排水系统能够发挥出其最大的排水效果。其中Ua，b=(32×0.9+16×0.15)/48=0.65;Uc=(32×0.15)/100=0.39。

3.3 路基排水设计

为了减少道路的填方量，降低建筑工程投资，可在离地下水较近的区域设计路基标高。通过开设横向盲沟和纵向明沟来强化路基的排水功能。而实际上，路基在进行排水时，其压实度很难达到标准。因此，在设计时，可通过设置碎石盲沟系统来预埋透水管，通过渗透的作用将雨水进行排放。碎石盲沟系统有效的消除了绿化带的下渗水对道路的损害作用。对图2中的几种断面，因纵向盲沟的作用，可将(a)(b)中的下渗雨水引向下水道，在设计时应控制其径流系数为0.85×70%=0.6;控制(c)断面的径流系数为0.15+0.85×70%=0.745。在设置盲沟系统后，综合考虑盲沟系统的排水效果和路基的实际结构，应对(a)(b)(c)的平均径流系数进行修正，修正如下:Wa，b=(32×0.95+16×0.745+2×3×0.6)/(32+16+6)=0.79;Wc=(32×0.95+22×0.75+46×0.15)/100=0.54。

3.4 中央分隔带设计

扩宽路基后的高速公路采用凸形形式来进行中央分隔。在分隔带铺面上设置横向坡度约为3%的向外侧倾斜横坡。大部分降水可在凸形中央分隔带的作用下自动排放到高速公路表面，再在路面横坡的作用下排向边沟。然而，还是有少量降水会渗透到中央分隔带内，这就需要相关工作人员在进行建筑施工时控制中央分隔带的拦水范围，并在路面结构层涂上一定的双层沥青，起到拦水作用。此外，通过摆放一些绿化植物，也有利于阻止雨水渗透到路基中。

3.5 排水沟设计

在高速公路排水系统中设置排水沟，能够起到将截水沟、路基和边沟中汇集的水引向农田的作用，既实现了对高速公路的排水作用，还为农田进行了灌溉，充分利用了水资源。因此，在填方路基时必须对排水沟进行详细设计。一般，排水沟有两种形状，分别是矩形和梯形，但当水流速度不大时，采用的是三维植被网。实际上，大多数水损坏都是从排水沟处开始的。因此，在设计时，可在排水沟处加设一道高度低于排水沟底2 m的隔水墙，最大限度地降低水损害的发生。

3.6 排水边沟设计

在设计高速公路综合排水系统时，还应注意在低路堤的坡脚外侧或路肩外侧设置排水边沟。排水边沟起到汇集和排出路肩、路面、路基以及边坡处少量地面积水的作用。在设计排水边沟时，应控制边沟深度的填方路段高度高于挖方填土地段。还可用石块砌成明沟或设有盖板的暗沟，边沟与这些明暗沟整合在一起，保证了高速公路的排水效率。此外，在进行边沟整体设计时还应考虑边坡断面形式、地形、地质以及路基的横纵设计等因素，使得所设计出来的边沟能够与高速公路周围的景观相互协调。

4 结语

综上所述，在对高速公路扩宽路基的综合排水系统进行设计前，必须充分调查公路的水损害情况以及现有排水设施是否能够正常工作的情况。通过对排水系统中的子系统进行合理设计，以确保整个公路排水系统的安全可靠性。将多种排水方式进行有效衔接，以提高排水系统的综合排水能力。今后高速公路在扩宽路基设计综合排水系统时，可从提出的设计要点作为参考依据，不断提高我国高速公路排水系统的排水功能，促进我国公路建筑业的进一步发展。

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