公路路基排水设计及施工问题分析

2021-04-28肖隆妍吴强

运输经理世界 2021年17期

肖隆妍、吴强

（1.赣州市综合交通运行指挥中心，江西赣州341000；2.赣州市公路发展中心直属分中心，江西赣州341000）

0 引言

公路路基作为公路的主体，主要是由土体构成的。由于受到地下水的影响容易导致土体强度降低，从而损害路基的稳定性，产生公路断裂、龟裂、上层剥落等问题，给后期维修和养护带来极大的工作压力。因此，在进行路基设计的时候，要考虑如何降低地下水对路基的影响，延长公路的使用寿命。

1 公路路基排水的设计原则

1.1 结合环境，进行设计

在路基设计之前，设计人员需要对现场环境深入调研，并将公路设计与当地资源结合，发挥当地资源的优势。在遇到农田地形的时候，要考虑农田排水量相对较大，路基设计要增加排水管道数量或扩大排水管道直径，以提高路基的排水能力。为了防止排水管道过于集中，需要避免将边沟作为农田的用水渠道。

1.2 因地制宜，利用自然环境

在路基设计中，设计人员需要考虑当地实际情况，充分分析地形形态和地下水的位置。在排水管设计的时候，不能集中排放，而是应该疏散，坚持就近分流的原则。

1.3 分析地质对公路路基的影响

在路基设计中，要考虑地质对公路路基的影响。对于排水量要求较大的地质，要使各个排水管道相互配合，并将地面排水系统与路基排水系统结合，从而提高路基的排水性能[1]；在遇到桥梁、涵洞的时候，要将排水管道与桥梁涵洞结合，提高排水效率。对于土质松软的地质，应该进行加固修筑；对于坡度较陡的路段，应该采取排水系统防护修筑措施。

1.4 加强环境保护

在路基排水设计的时候，不仅要考虑工程需要，还要着重考虑当地环境，不能对当地自然环境造成破坏。在建设过程中，要对各种资源进行整体规划，合理分配，尽量节约资源，减少修筑公路对当地资源造成的浪费或者污染。

2 水对公路路基的危害

2.1 地面水对公路路基的危害

地面水对公路路基的危害主要是指水通过渗透的方式进入路基，从而降低了路基的稳定性。如果地面水没有及时排出，就会导致路面积水，影响路基的强度。在长期的使用过程中，会导致路面出现一系列病害，从而影响道路的使用[2]。

2.2 地下水对公路路基的危害

地下水的危害主要是指地下水提高了路基的湿度，从而对路基产生破坏。当地下水位上升的时候，会导致路基含水量增加，影响路基的强度，严重的会导致路基出现沉降现象。而且在冬季的时候，由于含水量过大，当出现寒冷天气的时候会发生冻结，导致路基出现冻害隐患。

3 公路路基排水的设计方案研究

3.1 路堤边坡的排水设计

在建设路堤的时候，需要加强边坡防护。在实际施工中，常采用网格护坡、实体护坡、拱形骨架护坡等方法。为了防止地面水对路堤造成冲刷，需要设置隔水带将水排出路基。在使用拱形骨架护坡的时候，可将排水系统与拱形骨架护坡结合，起到促进排水的作用。

3.2 挖方边坡的排水设计

挖方边坡是在公路建设中常见的现象。在挖方边坡时，很容易受到雨水的侵蚀，如果排水不及时，就会对坡面造成严重的冲刷，甚至可能导致边坡失稳，发生坍塌。因此，在挖方边坡施工中，需要加强生态防护，并设计排水系统[3]。在坡顶处应该设计截水沟，使地面水通过截水沟引流排出，从而减少水流对坡面造成的冲刷，且在每一节挖方边坡平台都需要设置截水沟，防止水流对边坡造成不良影响。

3.3 地下的排水设计

地下排水设计方案主要是指将土体内部的水排出或者将其隔离，控制路基的含水率符合设计要求，从而提高路基的稳定性。当遇到含水地层的时候，设计人员需要对地下水进行拦截和排放。如果地下水较浅，且没有固定的含水层，需要设计暗沟、隔离层或排水垫层；如果地下水较深，需要采用渗井的方式进行排水。将地下水集中到渗井中，再通过抽水设备排出地面。

4 公路路基地面排水设施的要点分析

4.1 边沟的设计

公路路基边沟通常设置在挖方边坡的坡脚处，边沟的作用是汇集地面表层的水，并进行集中排放。在公路路基设计的时候，设计人员需要对地质条件进行分析，对于不同的地质，需要采用不同的断面形式。在普通挖方中，可以采用矩形断面或者梯形断面；如果路基材料为砂石类，可以采用L 型断面[4]；在经过村镇路段的时候，应该根据实际情况，采用带有盖板的矩形断面，以保证行车安全。在整个施工路段中，边沟的断面形式应该保持统一。边沟应与路堑纵坡坡度保持一致，边沟的长度应该尽量短，可设置边沟井，将井中的水引入涵洞进行集中排放。

4.2 截水沟的设计

截水沟的主要作用是对坡顶的水进行拦截，防止坡顶的水对坡面造成冲刷。在设计截水沟的时候，应该根据汇水面积和地形条件，综合各种因素进行设计。路基截水沟的设计主要包括平台截水沟和坡顶截水沟。挖方路堑主要采用坡顶截水沟，截水沟的距离与坡口距离不小于5m，截水沟的外侧还应该进行防渗处理。砂石类土质挖方边坡可不设置平台截水沟，但是在土质路基挖方边坡的时候，需要设置平台截水沟，对坡面水进行拦截、收集，使地面水排入下一级平台的截水沟中，防止水流对坡面造成冲刷。

4.3 急流槽的设计

对于坡度大于10%的路基，应该设计急流槽。急流槽属于一种特殊形式的地面排水设施，能够有效降低水流对路基造成的负面影响。在设计急流槽的时候，要因地制宜，结合当地环境和地质特点，并采取防滑措施，保证节流槽的稳定性，可设置凸榫或者防滑平台[5]。对于凸榫处应该采用砌石块的方式加固，防止水流冲击力过大造成影响。

4.4 排水沟的设计

排水沟是路基建设中的重要内容，其主要作用是将边沟、截水沟以及低洼处的水排至路基范围以外，并通过与其他排水设施连接，避免水流对路基造成影响。在设计排水沟的时候，应该考虑沟底纵坡坡度，采用梯形断面方式。对于易受到水流冲刷的排水沟，应采取加固措施。沟渠加固类型与沟底纵坡关系见表1。

表1 沟渠加固类型与沟底纵坡关系

4.5 蒸发池的设计

在公路施工中，也可能遇到气候干燥或排水困难的低洼路段，这时就需要设置蒸发池。在设计蒸发池的时候，需要注意以下几点：一是蒸发池设计水位应低于排水沟沟底。二是蒸发池与路基要保持不小于5m 的距离。对于湿陷性黄土地区，其距离应该适当增加，且不小于黄土湿陷的半径，以保证路基稳定性，提高路基安全性。另外，在设计蒸发池容量的时候，应该根据气候条件合理计算，保证蒸发池不会出现沼泽化。在蒸发池的周围，需要设置安全防护措施，防止出现溺水事故。

5 公路路基地下排水设施的施工要点

当路基地下水位较高的时候，会影响到路基强度和边坡的稳定性，这时应该设置暗沟、渗沟、检查井，以促进地下水排放。在公路路基排水施工中，需要采取沟槽开挖、铺设底浆、砌筑瓷砖等措施，其施工要点包括：其一，在沟槽开挖时，要采用人工结合机械的方式。当机械开挖至沟底距设计标高20～30cm 的时候，需要停止机械开挖，换用人工进行开挖。遇到土质不良的情况，需要采用换填的方式[6]。在施工中，应该避免超挖。在开挖过程中，需要对开挖高程进行实时监测，验收合格后才能进行下一道工序。其二，铺设底浆的主要目的是防渗，因此在铺设底浆的时候，要控制底浆的原材料，保证质量符合要求，并合理控制底浆的厚度，避免地下水渗出。其三，在进行石砖砌筑的时候，首先选择合格的材料，砖块的厚度不低于15cm，砖块结构密实、无裂纹。另外，应该选择中粗砂作为砂浆材料，并控制含泥量。在搅拌的时候，要保证搅拌均匀，不得出现离析现象。

6 公路路基排水的施工问题

6.1 拐弯路段排水施工问题

拐弯路段是路基施工中不可避免的。在对拐弯路段路基进行施工的时候，所设计的排水设施也需要拐弯。排水沟分为直线型、转弯型、平顺线型三种，通过合理设计，可以加强水流疏散。但是在急转弯处不应设置排水沟，否则就会导致水长时间停留在沟中，对路基造成破坏。由于水的浸泡容易对路基造成破坏，削弱了路基的强度和稳定性，因此在转弯处设计排水沟的时候，应该保证排水沟的半径大于10m，控制在500m 的圆弧形内。这样可以提高路基排水性能，使积水能够在短时间内排出，避免对路基造成不良影响。

6.2 路堑边的排水施工问题

当遇到路堑的时候，会有来自高地或山林的流水对路基造成冲击，这时需要设计截水沟。在设计截水沟的时候，应该根据地质状况和水流情况合理设计，以免水流对路基造成浸泡或冲刷，影响路基的强度和稳定性。

6.3 其他路段路基施工问题

路基施工过程十分复杂，会遇到各种各样的问题。因此，在施工前，设计人员需要加强环境调研，合理规划，科学设计。在施工过程中，要将人力、物力、资源集中在相应的施工路段，避免人员松散，拉长战线，造成资源浪费。另外，应该在施工前，修建便道。在雨季的时候，要确定土场的位置，以便施工使用。对于施工中所使用的特殊材料，要加强储存和做好防雨措施。要合理安排工程量，控制好每一步，循序渐进，保证施工质量。

7 公路路基排水设计的主要内容及步骤

在公路路基排水设计的时候，设计人员需要依据公路等级及排水类型确定设计内容和步骤，具体分为以下几个方面。

7.1 采集数据

设计人员需要充分考虑当地的自然环境和社会环境。自然环境着重考虑公路路基地形地貌、河流、湖泊、土壤类型、土壤性质等。另外，还需要分析植物生态分布状况、地下水类型和水流速度、泉水位置、雨水流量等。社会环境包括公路路基土地的使用状况、城市发展规划、土地开发、水土保护措施、防风排水等。

7.2 公路路基排水设施布设

在设计过程中，设计人员需要合理设计沟渠、进水口、管道、透水管、出水口、集水井等排水设施，通过汇集、排放、拦截、输送等方式，对地下水和地表水进行处理，形成排水系统，从而保证公路路基免受水的浸泡。

7.3 加强公路路基沿线水文状况分析

工作人员需要根据公路路基沿线地段，分析气象、水文等，并估算需排泄量，设计合理的径流量。

7.4 合理设计排水系统

通过对地质进行详细勘查、计算水力以及根据公路路基维护需求，合理设计排水系统结构。

7.5 正确计算排水系统水力

通过分析公路路基沿线状况，计算水流径流量，科学设计排水系统水力，保证各项排水设施能够满足断面所需。同时还需要进行相应的检验，保证水流流速位于设计允许范围内。

7.6 设计排水系统冲刷防护措施

在如出水口、进水口等水流速度较快的地方，需要设计相应的防护措施。

8 公路路基不同路段的排水设计

8.1 不同坡度路段的路基排水设计

路基排水设计需要根据坡度的高低，采取不同的设计方案。对于坡度较低的路段，可以采取分散慢流的方式，使用混凝土作为路缘石，并将路坡积累的雨水引流到边沟中，避免路基受到雨水的浸泡。对于坡度较高的路段，在进行设计的时候，要充分分析当地的降水量，并结合坡度需求进行设计，采取边沟填筑的方法，提高沟渠的排水性能。