公路路基路面排水設計淺談

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摘要：通過總結國內外公路路基路面排水設計經驗，結合實際工程實例，介紹了公路路基路面排水設計組成，分析影響路面排水設計的具體因素，主要對設計人員水平、水文地質因素（如地表水地下水）、原材料質量等因素進行分析，提出了提高相關工作水平的方案，如采用BIM技術提升設計人員水平、加強實地勘察等措施。

關鍵詞：路基；路面；排水設計

1公路路基路面排水設計的重要性

公路是運輸的基礎，是經濟發展的關鍵。一般經濟發展較快的地區公路分布都比較均勻。據統計，全國公路系統近90%的病害都源自于水毀。正因如此，公路路基路面排水設計越來越受重視。排水設計當中，一般要考慮當地氣候、水文、地質等因素。最直接的影響因素就是地表水和地下水的影響，地下水會隨著季節變化，上漲或下落，從而影響路基含水量。地表水則是季節降雨、降雪形成的水分，其會滲透到公路基層，對路面的堅實度產生影響。有些路面碾壓度不足，這些水會深度滲透，反復沖刷，導致局部裂縫增大，甚至于出現局部掏空的情況。為了保證公路的堅實度，在公路建設過程中都會利用碾壓設備進行充分壓實。不過基層以及基底層土壤的含水量和壓實度有很大關聯。不同地區的土壤含水量不同，這就導致在進行公路路基路面排水設計時，要考慮到地表水和地下水對路基路面的影響，能夠將地表水有效滲透、匯攏并排到公路之外，使得公路含水量在標準范圍之內，否則將會導致路基路面堅實度下降，在重型車輛的碾壓下發生車轍、壓痕、波浪起伏、裂紋等病害。總而言之，科學合理的排水設計可以減少公路病害，延長其使用壽命，降低養護修復的成本。

2相關經驗總結

美國和德國相關經驗比較豐富，美國采用的是全結構排水，即采用瀝青、水泥加固的集料作為基材，其可以使公路滲透系統更為豐富，加快公路中水分流出。不過這種排水方式會給公路結構帶來不良影響。德國在此方面比美國經驗更為豐富，其考慮到地表水和地下水影響，采用混凝土板下加100mm的瀝青材料，再往下則是75cm的顆粒層，其具有2.5%的傾斜度，可以使路基底層的水分向一側運動，最終經過路肩排水口排除。國內相關技術大多參考國外技術而成，歷經多年完善，已經形成了分級設計方式，即根據公路等級進行對應的排水設計，實現資源綜合利用，避免過度浪費和質量不足。

2.1遵循的基本原則

①實地勘察原則。要想設計出的排水系統科學合理，就必須到建設現場進行勘測，了解當地氣候、水文、地質等情況。只有如此才能確保排水設計的合理性，將排水系統和公路結構的矛盾降到最低。②保護原則。即排水設計是要保護公路，同時也要保護自然環境，要確保排水系統不會產生污染。③分級原則。即要根據公路建設所屬等級來合理設計排水系統。以青藏地區為例，該地區干旱寒冷，只有對土壤含水量進行計算，才能最終確定具體的排水設計。另外要具體考慮該地區邊溝會因為土壤凍結或者水流凍結而導致截流，為了降低地下水對路基的影響，需要在路基10m外設計集水坑，使地下水位下降，降低其脹縮影響。

2.2主要設計組成

（1）邊溝設計。邊溝設計是確保路基水分分流排除的重要設施。邊溝設計過程中要充分采集公路所在地段的降雨、降雪以及地下水徑流等資料，根據公路地勢進行設計，要使邊溝能夠將公路上的水及時引流。要以填筑式邊溝為主，如此才能確保邊溝不產生積水。另外要保證邊溝切面坡度為150°，而且因為邊溝和涵洞關系密切，為了確保邊溝水能夠通過涵洞，需要確保邊溝高度高于涵洞中心高度。（2）中央以及外側分隔帶排水設計。即公路中間以及中線兩側的隔離區域，這部分排水設計需要考慮防滲透，一般采用排水管道來解決。設計中要保證排水管道材質質量，同時也要考慮具體的坡度，要保證水分能夠順著管道流動而不產生淤堵，否則管道破裂會浸泡路基，從而產生病害。（3）泄水孔設計。泄水孔和擋土墻需要綜合考慮，只有合理設計泄水孔，使得路基中水分能夠排出，才能保證擋土墻的堅實度不受影響。為了保證二者質量，需要在設計中明確指出二者應同步施工。（4）排水管設計。這種排水管和分隔帶排水管不同，其分布在道路兩側，設計時需要考慮排水管質量以及坡度。很多公路排水系統都存在一些問題，如某高速邊溝設置出現問題，導致高速積水和邊坡積水不能有效引流，使得路基被浸泡，降低了公路的抗剪、抗壓能力。還有些公路在隔離帶排水設計中，由于防滲透設計不足，導致地基變軟而使公路產生病害。

3影響因素

3.1設計人員水平

設計人員的設計能力以及創新能力直接影響公路排水系統的質量。因此有必要提升其職業道德，積極推出激勵政策引導其進行實地勘察，認真采集氣候、水文、地質數據，為具體設計提供依據。另外設計人員要能夠利用先進的設計軟件進行設計工作。

3.2自然氣候變化

自然氣候變化劇烈，規律性低，這對于工程信息采集有著負面影響。如有的地區突然降雨量減少，地下水位明顯降低，如果以該數據為準建設公路，一旦氣候恢復正常，在工程完成后恢復最初的降雨量，自然會對公路穩定性產生影響。

4提升相關工作水平

4.1設計綜合性系統性

即需要考慮到自然因素，包括工程所處地段的自然環境（氣候、水文、地質），而且要考慮到周圍是否存在高山、河流等。只有將排水設計進行全面考慮，才會實現最好的排水效果，杜絕環境污染，確保資源綜合利用。這需要采集過去若干年的相關數據，更要依照相應的計算方式來予以計算，確保排水設計的合理性。設計人員自身也要具備良好的技術水平和職業素養。

4.2根據路段進行針對性設計

公路排水系統常見病害主要出現在重點路段，即車流量較大路段、地下排水涵地段、市政給排水和公路交叉路段。

4.2.1車流量較大路段

由于車輛反復碾壓，其排水系統更需要質量保證，實現排水和堅實度二者兼顧。要對邊坡進行保護，保證路段安全性，同時也要合理分布滲透系統，確保路基當中的水分能夠充分滲透出來。具體操作時需要用50～75mm鉆頭鉆入邊坡擋土墻，深入180mm之后，在將PVC管植入鉆孔。對于路隧結合地段要綜合設置排水溝、涵洞、截水溝等，針對水毀問題進行合理設計，要保證工程質量，要充分考慮地基的穩定性。

4.2.2地下排水涵地段

主要是為了降低對農田擠占而將排水涵放在地下。在這種地段容易出現排水口下洼，導致回流，從而對地基產生影響。具體解決手段就是增加排水溝排水量以及排水溝高程，確保水流得到有效引導。

4.2.3市政給排水和公路交叉段

由于市政給排水系統和公路交叉段施工相互影響，要利用混凝土工程將市政給排水系統保護起來，防止公路排水系統反復維修養護。要確保市政排水管道質量，杜絕公路排水進入管道污染生活用水。

5BIM軟件的應用

BIM軟件具有三維演示和數據采集功能，其遵循了環保、綠色、可持續發展原則，對周邊環境進行模擬，找到影響設計的因素，讓設計方案更加完美，能夠提前預測風險，對施工風險規避大有幫助。將其融入到公路排水設計當中，可以將相應路段排水系統運行情況立體地表現出來，方便設計師不斷改進方案。

6結語

我國公路排水系統設計都有相應的規范，有其特有的原則，設計師水平以及自然因素會對設計產生直接影響。提升設計師主觀能動性，是保證實地勘察和專業技術水平的關鍵。要考慮具體路段的具體情況，實現設計的綜合性和系統性相得益彰。

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作者：杜雪軍 單位：平山縣交通運輸局公路管理站