山区高速公路路基排水技术研究

张永祥

（中交一公局厦门工程有限公司，福建 厦门 361000）

1 引言

公路路基的稳定性会直接影响公路的使用性能，只有路基具有充分的稳定性和强度，才能保证道路的正常使用，不会出现大的变形和破坏。本人参与过的海南中部山区、福建西北部山区的高速公路，因山区降雨强度较大，汇水区的坡度较陡，水流的汇集也相对较为集中，如果路基的排水系统做得不到位很容易引起道路出现大规模的水毁问题。据相关统计，山区高速公路的病害大多为水毁问题[1]。公路自身排水系统的不健全、设置不合理是导致公路发生水毁的一项重要因素。因此，需要加强对公路水灾害的科学评估，根据工程中的具体情况合理地选择排水设施以及排水形式，能够有效地提高公路运行的稳定性，减少水毁的发生[2]。

2 排水设施出现问题的主要原因

2.1 设计与理论脱节

在设计公路排水系统时通常需要依据水文学和水力学来计算水流量以及排水设施的排水能力。但是在实际的设计工作中，许多设计人员容易出现两极分化的现象，要么过分地依赖理论计算，使得设计出的结果在实际工程中不够合理，没能考虑当地的具体情况，汇水面积计算不准确；要么完全依靠经验完成设计，其中的设计结果并没有进行验算，很容易出现设计过大造成浪费，或者设计过小，排水设施不能够满足排水需求。此外，还有一些设计院完全采用套图，整条高速公路不可考虑地形水文环境的变化，而完全使用同一排水设计，使得在很多路段的排水设施与整个环境不相适应，没能达到排水的效果[3]。除此之外，排水设施是一个较为系统的工程，其中的每个排水设施之间都需要进行联系，不能只是单独地、孤立地考虑一方面的排水，未能综合地将地表排水、地下排水、横向排水等进行结合，各种排水设施不能够形成一个有效的排水系统。

2.2 管理部门轻视排水设施与防护工程

对于公路的建设管养，相关部门通常只关注公路建设的过程，轻视公路的后续管养。而公路的管养部门固有的思想就是只重点关注路基路面等主要设施的问题，而没有意识到路基排水的重要性，往往忽视排水设施以及防护工程，这也就导致了一些排水设施自建设开始便存在问题。此外，由于历史因素的影响，有很大一部分的公路排水设施不够完善，一旦遇到暴雨洪水就会出现水毁现象。面对公路水毁，公路管理部门往往是比较被动的，通常是在水毁之后的抢修，没能做到水毁前的预防性养护，这样不仅造成了资金的浪费，也威胁到行驶车辆和人员的安全。

2.3 排水系统不完善

目前。许多公路的排水设施设置的不够完善，存在缺少某些必要的排水设施，或者排水设施之间搭配衔接不合理的情况。比如，一些坡面缺少必要的截水沟，或者即使设置了截水沟但是在中途遭到了阻断，使得截水沟不能发挥应有的功能；也或有边沟和排水沟之间未有效连接，汇水面积计算不准确等。此外，一些排水沟未能与天然的沟渠以及蒸发池相连，水也不能及时地排出远离路基的区域[4]。

2.4 施工水平问题

目前，的施工水平良莠不齐，部分施工队伍对道路排水设施的施工不够重视，未能紧跟边坡开挖及时施作，或未能严格按照相关规范以及设计图纸进行施工，导致排水设施质量较差，不能经受水流的长时间冲刷，导致相关排水设施部分功能缺失。

3 山区高速公路路基排水施工技术

3.1 边沟施工技术

边沟是公路排水工程关键的组成部分。一般来说，在填方地段的坡脚外侧或挖方路段的路肩外侧进行边沟的布置，用来排除公路路基的少量地面水。山区路段有土质边坡时，为了避免土体坍塌滑入边沟，应该在边沟和边坡中间布设碎落台，碎落台和土路肩之间会产生一个纵向的流水槽，通常会用草皮及少许灌木铺盖在流水槽中，用以减少雨水冲刷的影响[5]。边沟应该选取梯形或矩形断面，梯形边沟内侧选取的坡度范围是1∶1 ～ 1∶1.15，挖方路段首选矩形断面，在满足造价需求的前提下，可以使用带孔的盖板加盖到边沟上部，以确保行车安全性。边沟的设计图如图1所示。

图1 边沟设计图

3.2 截水沟施工技术

水流量较大时应设置截水沟，特别在于路堑边坡坡顶外侧2 m处，用于汇集山坡汇水。截水沟的截面为梯形，就其大小而言，根据往年该地区实际水流量而定。在废土存放的情况下，应保持截水沟边缘与土桩之间的距离，以确保两者之间的距离合理，从而更好地进行公路路基的排水施工。具体而言，路基斜坡顶部与土桩脚趾之间的距离应大于10 m，并在土堆上方设置大约2%的倾斜角，以便水可以流到横坡处。截水沟的最佳长度约为300～500 m。超过500 m时，应增加出水口，并使用滴水井排水。另外，为避免道路被雨水冲刷，有必要借助高渗透率的材料，注意沟渠的坚固性，以使道路路基能够得到加强，防止腐蚀和雨淋。现场施工过程中要注意实地勘察，对于“顺坡”处必须设置截水沟并与边沟有效连接。

3.3 排水沟施工技术

在地下水位较高的情况下，通常采用排水沟的施工技术，以确保排水顺畅。排水沟的施工技术也具有排除地表水的能力。如果天气太冷，则不宜进行地下水排水工作。用混凝土浇筑排水沟时，必须在含水量最高的地方设置渗水孔，并与沟壁接触。在沟渠壁的外部，通常会设置一个反滤层，材料一般选取土工合成材料，并应每隔一定时间在沟渠的边界处设置沉降缝。此外，排水沟必须具有平滑的线性形状，应尽可能根据线性形状进行设置，曲线位置多采用弧形。在排水沟的开挖和施工过程中，应与路基保持一定距离，距路基坡脚趾的距离应不少于4 m。如果排水沟的长度太长，则应将其分开，并进行砌筑工作。另外，台阶的高度应根据实际地质情况确定，以适应当地情况。

3.4 急流槽施工技术

由于道路路面的溜槽和其他材料不同，连接处可能会出现裂缝。传统的修补方法是用建筑材料砂浆填充的非刚性修补方法。但是，修复后会出现裂纹，需要进行重复性灌浆。可采用防水功能填补水灰与路面之间的空隙。具体内容方法是将卷材剪成成熟的条状，插入接缝处，然后在接缝处粘贴未乳化的道路沥青，实现超柔性连接。根据调查显示，使用3～4年后，柔性连接仍无渗漏和裂缝。而急流槽的出入口和主槽段之间还需要设置过渡区域进行连接，过渡区域需要设置一些消能措施来降低水槽的流量，如跌水、消力坎等，此外，还可采用粗糙化槽身、设置隆起等手段来减少能量。

3.5 地下排水设施施工技术

目前，常用的地下排水设置主要有3种，分别为暗沟、渗沟、渗井。如果路基基底有地下水出露、挖方路基之内存在着含水层或者是某区域的地下水水位较高，但路堤的填土高度又受到了限制，在以上这种情况下则仅仅设置地表排水已经不能满足要求，需要设置地下排水。排出浅层的地下水，保证公路路基的整体安全性，可以有效地降低公路路基的含水量，保证其使用寿命及稳定性。其中挖方路段渗沟的布设形式如图2所示。

图2 挖方路段渗沟布设形式

4 结语

综上，针对目前高速公路的排水问题，对山区高速公路路基排水技术进行了研究，表明了路基排水的重要性，特别是针对海南中部山区、福建西北部山区的路基排水施工问题，阐述了排水设施在设计、施工、管理各个方面的影响因素，分析了山区高速公路路基排水设施边沟、截水沟、排水沟、急流槽、渗井的施工技术，为后续路基排水施工提供了参考依据。