路基工程排水设计浅析

党韦明

摘 要：路基路面的承载力、稳定性及平整度都在很大程度上受到水的影响。作为公路路面病害的重要原因之一，路基、路面材料在水的冲刷和浸泡下，发生变形从而使得强度降低，同时由于在行车荷载的反复作用下，很可能出现裂缝、剥落、松散、坑槽、错台甚至断裂等一系列问题，严重影响了道路的耐久性和行车安全。本篇文章考虑路基排水系统的设计原则，对路基排水系统的布置方法进行了详细的阐述，以期为其他工程建设过程中提供参考。

关键词：路基；防排水；设计

中图分类号：U417.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）15-0141-02

1 水对路基工程的影响

影响路基的水，根据水源的不同，可分为地面水和地下水。影响主要表现在：地表水对路基的影响有冲刷和渗透，冲刷在一定程度上会使得路基稳定性受到损害，导致水毁现象的出现；而渗透则使得路基过于潮湿，削弱了路基的强度和稳定性。地下水对路基的危害主要是毛细现象及渗透作用，这种影响因具体条件不同而存在差异，轻者能使路基湿软，降低路基强度，重者会引起边坡滑塌，甚至整个路基沿倾斜基地滑动。在季冻区还可能产生冻胀、翻浆等病害。

2 路基工程排水设计原则

（1）路基排水设施要结合当地实际情况，综合规划、合理布局、讲求实效，并能够充分利用有利地形和自然水系。

（2）路基排水沟渠的位置，应考虑与当地农田水利相互配合，必要时可适当地增加涵管或扩大涵管孔径，避免农业用水对路基稳定的影响，同时可利用路基排水进行农田排灌。

（3）路基排水设计之前必须要调查研究，了解当地水源与地质条件，对重点路段排水系统进行综合规划，使得路基排水与桥涵布置相配合，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合，做到路基综合设计和分期修建。

（4）路基排水要注意附近山坡的可能的水土流失，尽量不破坏天然水系，不可随意对天然沟溪进行合并，改变水流的性质，最大可能的选择有利地质条件进行人工沟渠的布设，减少排水沟渠的防护与加固工程。

（5）路基排水还要根据道路等级，考虑当地水文条件等实际情况，尽量就地取材，以防为主，既要做到稳固实用，又必须要保证经济效益。

3 路基工程排水设施

路基排水的任务是通过采取各种工程措施，把路基工作区内的土含水量降到一定范围内，使之常年保持某种稳定的干湿状态，使路基的强度及稳定性得到保障。不难看出使地表水或地下水不至影响路基工作区是问题关键所在，排水设计皆围绕这一关键点进行。因此，在排水设计中应考虑将对路基稳定性产生影响的地面水加以拦截，排除在路基范围之外，并防止漫流、滞留或下渗；对影响路基稳定性的地下水，应该阻断、疏干或降低，并将其引流到路基范围之外。

3.1 地面排水设施

地面排水设施是用来排除路基范围内的地表径流，常见的路基地面排水设施有，边沟、排水沟、截水沟、跌水与急流槽必要时亦有倒虹吸、渡水槽等。这些排水设施，分别根据实际情况设在路基两侧不同的部位，各自的功能，布置要求或構造形式，均有所不同。

（1）边沟。边沟又称侧沟，一般设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤坡脚外侧，走向与道路中线平行，主要汇集和排除路基范围内以及流向路基的少量地面水。较为平坦地面上填方路段的路旁取土坑，通常与路基排水设计综合考虑，使之起到边沟的排水作用。

（2）截水沟。截水沟又称天沟，位置应尽可能的与大部分地面水流方向垂直，从而以提高截水效率，缩短沟的长度。在降水量不大或坡面坚硬和边坡较低，受水流冲刷影响不大的一些路段，可以不设截水沟；相反地，在降水量较多，且暴雨出现频率较高，坡面松软且较高，水土流失比较严重的地段，必需时可设置两道或更多截水沟。截水沟一般为梯形断面，边坡坡度与岩土条件有密切的关系。沟底宽度b不小于0.5m，沟深按设计量而定，亦不应小于0.5m。

（3）排水沟。排水沟的主要作用是排除来自边沟、截水沟或路基范围内其他途径的水源，并将其引流到路基范围之外的安全指定地点。排水沟的设置，应该根据当地地形地貌等条件，利用有利地势，远离路基。一般情况下距路基坡脚的距离不宜小于3-4m，平面上应追求直接，在转弯时也要尽量圆顺，做成弧形，且半径应该大于10-20m，连续长度不宜太长，一般不超过300m，排水沟的水流汇入其他的排水沟渠或水道时，应保证不在原水道产生冲刷或淤积。通常应使排水沟与原水道两者成锐角相交，交角不大于45°，有条件可用半径R=10b（b为沟顶宽）的圆曲线朝向下游与其他水道相接。

（4）跌水与急流槽。跌水与急流槽是比较特殊的人工排水沟渠，主要用于水头差较大、且上下游过度需在较短水平距离内完成的情况。常用于陡坡地段排水，沟底纵坡可达45°，在陡坡或深沟地段设置的沟底为阶梯，水流呈瀑布跌落式通过的沟槽称为跌水，其要达到的效果是在较短的距离内，减缓水流速度，消减水流能量。在陡坡或深沟地段设置的坡度较陡，水流不离开槽底的沟槽称为急流槽，其目的是将上下游水位差较大的水流引至桥涵进口或路基下方。

（5）倒虹吸与渡水槽。水流跨越路基，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，前者称为倒虹吸，后者称为渡水槽。倒虹吸是利用上、下游沟渠之间的水位差，利用势能迫使水流降落，经由路基下部管道流到路基的另一侧，然后再利用动能上升汇入下游沟渠。

3.2 地下排水设施

地下水在影响路基的稳定（整体稳定和局部稳定）或路基的强度受到严重危机的情况下，通常根据具体情况采取拦截、旁引、降低地下水位，尽快地排除路基含水层的地下水，疏干坡体内地下水，以及及时采取一定的隔离措施进行防护处理。

常见的路基地下排水设施主要有：明沟、暗沟、渗沟和渗井等。

（1）明沟。明沟是指为了排除地面积水、土壤中多余的水分和过高的地下水而在地面开挖沟道的一种技术措施。明沟的断面形式有梯形断面和矩形槽式断面两种。

梯形断面的明沟，一般情况下用于地下水埋藏浅的潜水以及承压水，深度仅为1.2m，或潜水通过的底层稳定且能够进行较深明挖的地方。矩形槽式断面的明沟一般用于处理地下水埋藏较深，或地质情况不好、水沟边坡不稳定，容易发生滑塌的地方，深度可达3m左右，明沟用处较广，施工简易，养护方便，造价较低，是排出地下水的实效性较大的措施。

（2）暗沟。暗沟与地面排水的明沟相对，又称盲沟，是指设置在地面以下用于引导水流的沟渠，暗沟自身没有渗水和汇水的作用，它的主要功能是利用其透水性能夠将路基范围内的水或通过渗沟汇集的水流引流到沟内，并沿沟渠排至指定安全地点，使其不会致在土中扩散，它的水力特性属于紊流。暗沟沟内分层是由大小不同的颗粒材料填筑而成，主要利用渗水材料的透水性将地下水汇集于沟内，并沿沟排泄至指定安全地点，对流向路基的层间水进行拦截，确保路基的强度与稳定性，防止路基边坡滑塌和毛细水的上升。盲沟一般在路基两侧边沟下面均有设置，主要是降低地下水位，防止毛细水上升至路基工作区范围内，大量水分积聚而造成冻胀和翻浆，或土基过湿而降低强度等。盲沟构造比较简单，横断面一般为矩形，亦可做成上宽下窄的梯形，沟壁倾斜度约为1：0.2，底宽b与深度h大致为1：3，深约1.0-1.5m，则底宽约为0.3-0.5m。盲沟的底部中间填以粒径较大（3-5m）的碎石，其缝隙较大，水可在缝隙中流动。粗粒碎石两侧和上部，按一定比例分层（层厚约100m）填以较细粒径的粒料。盲沟顶部和底部，一般设有后30cm以上的不透水层。

（3）渗沟。渗流是常用的地下排水沟。当路基含有较多的水时，可以用来吸收、减少、收集和消除地下水。也可以是地下水流截流的路基，渗透方式将汇入地下水的沟渠中，并利用底部通道来终止指定的安全，地下排水设施称为下水道。其作用是降低地下水位或截断地下水，其水力特性是湍流的，但结构与简单沟渠不同。

（4）渗井。渗井可以将路基的上部地下水引入更深的含水层，从而降低地下水或消除所有地下水。渗流井的平面布置，以及孔径和渗水，由水力计算确定，一般直径为1.0-1.5m，或长度为1.0-1.5m的方形。当井深时，根据底层结构的情况，井是由中心到周围区域的某一层。反过来，它填入粗和细的砾石材料，粗的材料渗漏，和优良的材料是相反的。满足严格筛选和洗涤的材料要求，当施工需要铁袖空间填充不同粒度的材料时，要求不同的厚度，不得混合填充材料，确保坑内的排水效果。

4 结语

路基是裸露在地表的人工结构物，直接接受着各种不利自然因素的影响。要保证路基的稳定性，提高路基的强度和抗变形能力，对路基排水设计不能凭着习惯进行，首先要根据当地实际情况尽心分析，在进行严谨的布局，选择合适的排水方案进行设计，使得排水设施设计布局合理，防止出现排水功能重复或不能满足其排水要求，未能达到预期的效果。因此，路基的排水的设计对公路的使用安全性能和寿命起着重要的作用。

参考文献

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