關(guān)于山區(qū)公路排水設(shè)計(jì)的思考

王丹

（海南省公路勘察設(shè)計(jì)院，海南 海口 570200）

關(guān)于山區(qū)公路排水設(shè)計(jì)的思考

王丹

（海南省公路勘察設(shè)計(jì)院，海南 ?？?570200）

公路等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)對(duì)于促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。而對(duì)于山區(qū)來(lái)說(shuō)，山區(qū)公路甚至可能是連接兩地的生命線(xiàn)。主要對(duì)山區(qū)公路路基路面排水的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討,以期對(duì)山區(qū)道路的設(shè)計(jì)使用起到參考作用。

山區(qū)公路；排水設(shè)計(jì)；路基排水；路面排水

0 引言

公路等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)對(duì)于促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。而對(duì)于山區(qū)來(lái)說(shuō)，山區(qū)公路甚至可能是連接兩地的生命線(xiàn)。山區(qū)的地形相對(duì)復(fù)雜，并且山區(qū)公路邊坡較多，對(duì)山區(qū)公路路基排水提出了較高的要求。如果排水系統(tǒng)不完善導(dǎo)致地下水聚集，將可能造成巖土力學(xué)性質(zhì)的改變，嚴(yán)重的甚至將導(dǎo)致公路的毀壞。盡管我國(guó)已經(jīng)制定了相關(guān)的山區(qū)公路排水設(shè)計(jì)規(guī)定，但在具體實(shí)踐過(guò)程中應(yīng)當(dāng)因地制宜，不能生搬硬套。本文將就山區(qū)公路排水的設(shè)計(jì)上進(jìn)行淺析，并對(duì)如何有效根據(jù)具體環(huán)境條件做好排水等工作進(jìn)行分析和討論。

1 山區(qū)公路路基排水設(shè)計(jì)

1.1 水對(duì)路基的危害及路基排水的作用

地面水會(huì)對(duì)道路的路基產(chǎn)生沖刷和滲透，沖刷可能導(dǎo)致路基整體穩(wěn)定性受損，形成水毀現(xiàn)象。而滲透進(jìn)入路基土體的水分會(huì)使得土體濕度過(guò)大而造成路基強(qiáng)度下降。地下水則會(huì)使路基濕軟，降低路基的強(qiáng)度，嚴(yán)重的甚至?xí)谀承┑貐^(qū)引起凍脹、翻漿或邊坡滑坍。因此路基排水的作用就是保證路基范圍內(nèi)的土基的濕度保持在一個(gè)較低的規(guī)范范圍，使得路基處于干燥的狀態(tài)，以便確保路基擁有足夠的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性。

1.2 路基排水設(shè)計(jì)的原則

（1）排水設(shè)施要因地制宜、全面規(guī)劃、合理布局、綜合治理、講究實(shí)效、注意經(jīng)濟(jì)，并充分利用有利地形和自然水系。一般情況下地面和地下設(shè)置的排水溝渠，宜短不宜長(zhǎng)，以使水流不過(guò)于集中，做到及時(shí)疏散，就近分流。

（2）各種路基排水溝渠的設(shè)置應(yīng)注意與農(nóng)田水利相配合，必要時(shí)可適當(dāng)增設(shè)涵管或加大涵管孔徑，以防農(nóng)業(yè)用水影響路基穩(wěn)定。路基邊溝一般不應(yīng)用作農(nóng)田灌溉渠道，兩者必須合并使用時(shí)，邊溝的斷面應(yīng)加大，并予以加固，以防水流危害路基。

（3）設(shè)計(jì)前必須進(jìn)行調(diào)查研究，查明水源與地質(zhì)條件，重點(diǎn)路段要進(jìn)行排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃，考慮路基排水與橋涵布置相配合，地下排水與地面排水相配合，各種排水溝渠的平面布置與豎向布置相配合，做到路基路面綜合設(shè)計(jì)和分期修建。對(duì)于排水困難和地質(zhì)不良的路段。還應(yīng)與路基防護(hù)加固相配合，并進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

（4）路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，盡量不破壞天然水系，不輕易合并自然溝溪和改變水流性質(zhì)，盡量選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠，減少排水溝渠的防護(hù)與加固工程。對(duì)于重點(diǎn)路段的主要排水設(shè)施，以及土質(zhì)松軟和縱坡較陡地段的排水溝渠，應(yīng)注意必要的防護(hù)與加固[1]。

（5）路基排水要結(jié)合當(dāng)?shù)厮臈l件和道路等級(jí)等具體情況，注意就地取材，以防為主，既要穩(wěn)固適用，又必須講究經(jīng)濟(jì)效益。

（6）為了減少水對(duì)路面的破壞作用，應(yīng)盡量阻止水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水，亦可建筑具有能承受荷載和雨水共同作用的路面結(jié)構(gòu)。

1.3 路基排水構(gòu)造設(shè)計(jì)

（1）邊溝。一般設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路堤的坡腳外側(cè)，多與路中線(xiàn)平行，用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。平坦地面填方路段的路旁取土坑，常與路基排水設(shè)計(jì)綜合考慮，使之起到邊溝的排水作用。邊溝的排水量不大，一般不需要進(jìn)行水文和水力計(jì)算，依據(jù)沿線(xiàn)具體條件，選用標(biāo)準(zhǔn)橫斷面形式。邊溝應(yīng)緊靠路基，通常不允許其他排水溝渠的水流引入，亦不能與其他人工溝渠合并使用。邊溝不宜過(guò)長(zhǎng)，盡量使溝內(nèi)水流就近排至路旁自然水溝或低洼地帶，必要時(shí)設(shè)置涵洞，將邊溝水橫穿路基從另一側(cè)排出。邊溝溝底縱坡（出水口附近除外）一般與路線(xiàn)縱坡一致，并不宜小于3%。困難情況下，可減小至0.1%。

（2）截水溝。又稱(chēng)天溝，一般設(shè)置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流，減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保證挖方邊坡和填方坡腳不受流水沖刷。降水量較少或坡面堅(jiān)硬和邊坡較低以致沖刷影響不大的路段，可以不設(shè)截水溝；反之，如果降水量較多，且暴雨頻率較高，山坡覆蓋層比較松軟、坡面較高、水土流失比較嚴(yán)重的地段，必要時(shí)可設(shè)置兩道或多道截水溝。截水溝的位置應(yīng)盡量與絕大多數(shù)地面水流方向垂直，以提高截水效能和縮短溝的長(zhǎng)度。截水溝應(yīng)保證水流暢通，就近引入自然溝內(nèi)排出，必要時(shí)配以急流槽或涵洞等泄水結(jié)構(gòu)物將水流引入指定地點(diǎn)。

（3）排水溝。排水溝的主要用途在于引水，將路基范圍內(nèi)各種水源的水流（如邊溝、截水溝、取土坑、邊坡和路基附近積水），引至橋涵或路基范圍以外的指定地點(diǎn)。當(dāng)路線(xiàn)受到多段溝渠或水道影響時(shí)，為保護(hù)路基不受水害，可以設(shè)置排水溝或改移渠道，以調(diào)節(jié)水流，整治水道。排水溝的橫斷面一般采用梯形，尺寸大小應(yīng)經(jīng)過(guò)水力水文計(jì)算選定。排水溝的位置應(yīng)根據(jù)需要并結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦蔚葪l件而定，離路基盡可能遠(yuǎn)些，距路基坡腳不宜小于2 m，平面上應(yīng)力求直捷，需要轉(zhuǎn)彎時(shí)亦應(yīng)盡量圓順，做成弧形，其半徑不宜小于10～20 m，連續(xù)長(zhǎng)度宜短，一般不超過(guò)500 m，排水溝水流注入其他溝渠或水道時(shí)，應(yīng)使原水道不產(chǎn)生沖刷或者淤積[2]。

（4）跌水與急流槽。跌水與急流槽是路基地面排水溝渠的特殊形式，用于水流通過(guò)坡度大于10%、水頭高差大于1.0 m的陡坡地段或特殊陡坎地段。由于縱坡陡、水流速度快、沖刷力大，要求跌水與急流槽的結(jié)構(gòu)必須穩(wěn)固耐久，通常采用漿砌片（塊）石或水泥混凝土預(yù)制塊砌筑，并具有相應(yīng)的防護(hù)加固措施。急流槽的縱坡比跌水的平均縱坡更陡，結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固穩(wěn)定性要求更高，是山區(qū)公路回頭曲線(xiàn)連接上下線(xiàn)路基排水及溝渠出水口的一種常見(jiàn)的排水設(shè)施。急流槽底的縱坡依地形而定，一般可達(dá)67%（1∶1.5），如果地質(zhì)條件良好，需要時(shí)還可更陡，但結(jié)構(gòu)要求更嚴(yán)，造價(jià)亦相應(yīng)提高，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過(guò)比較而定。

（5）倒虹吸與渡水槽。當(dāng)水流需要橫跨路基，同時(shí)受到設(shè)計(jì)標(biāo)高的限制，可以采用管道或溝槽，從路基底部或上部架空跨越，前者稱(chēng)倒虹吸，后者為渡水槽，分別相當(dāng)于涵洞和渡水橋，兩者屬于路基地面排水的特殊結(jié)構(gòu)物，并且多半是配合農(nóng)田水利所需而采用。

（6）蒸發(fā)池。氣候干旱、排水困難地段，可利用沿線(xiàn)的集中取土坑或?qū)ｉT(mén)設(shè)置的蒸發(fā)池排除地表水。

2 路面排水設(shè)計(jì)

2.1 坡面排水

在山區(qū)當(dāng)中，公路的修建會(huì)遇到環(huán)境、天氣、生態(tài)、建筑等多方面的影響，在路基路面排水設(shè)計(jì)中，必須在和諧的條件下才能開(kāi)展。一方面，山區(qū)公路路基路面排水設(shè)計(jì)絕對(duì)不能對(duì)固有的公路造成影響；另一方面，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)保證排水措施可以長(zhǎng)久地服務(wù)，減少后續(xù)的維護(hù)頻率，創(chuàng)造出更大的價(jià)值。結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)下的工作標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)為在山區(qū)公路路基路面排水設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)首先確保坡面的排水能夠順利，減少積水的情況，避免造成山體滑坡、泥石流等災(zāi)害的隱患。坡面排水需在以下幾個(gè)方面努力：

（1）運(yùn)用多元化的措施來(lái)開(kāi)展坡面排水工作?，F(xiàn)今，坡面排水集中在截水溝、挖方邊溝、填方排水溝等方面，在運(yùn)用過(guò)程中，需要結(jié)合客觀實(shí)際來(lái)完成。

（2）應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)流量詳細(xì)的計(jì)算。不同的山區(qū)具有不同的情況，在設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)根據(jù)具體的泄水量大小、挖填以及地質(zhì)情況不同，確定好坡面排水設(shè)施的斷面形狀、尺寸、砌筑材料等。

（3）部分山區(qū)處于多雨地帶，全年的降水量都比較多，并且在很多時(shí)候處于一種相對(duì)潮濕的狀態(tài)。此時(shí)，應(yīng)對(duì)山區(qū)的情況開(kāi)展深入調(diào)查與分析，了解在山區(qū)公路路基路面排水設(shè)計(jì)中，是否會(huì)占用路界范圍以外的山體排水通道[3]。

2.2 路面表面排水

相對(duì)于坡面排水而言，路面表面排水并不容易。以目前的工作來(lái)看，當(dāng)雨水降落到山區(qū)公路的路面上時(shí)，會(huì)通過(guò)公路路面這一媒介，以橫向的方向朝著坡度的兩側(cè)緩慢流淌。一般而言，在相關(guān)規(guī)范中，山區(qū)公路的路面橫坡被設(shè)定在2%的標(biāo)準(zhǔn)，縱坡則不能小于0.3%，這樣才能基本上滿(mǎn)足排水的需求。但是我國(guó)的山區(qū)廣布，很多地區(qū)經(jīng)過(guò)常年的自然作用，導(dǎo)致情況發(fā)生了較大的變化，為此，我們?cè)诼访姹砻娴呐潘ぷ髦幸膊荒芸偸羌性趥鹘y(tǒng)的工作中，需要在多方面來(lái)開(kāi)展設(shè)計(jì)。路面表面排水應(yīng)有效地設(shè)置攔水帶，并且匯集路面的積水。施工人員在排水工作中，需要每間隔一定的距離經(jīng)過(guò)泄水口和邊坡急流槽將路面排水，排放到路基的邊溝位置。值得注意的是，在超高側(cè)中央分隔帶內(nèi)設(shè)置平行的縱向流水槽，能夠更好地排水。2.3中央分隔帶排水

路面排水并沒(méi)有想象得那么簡(jiǎn)單，為了確保排水的順利，還應(yīng)該采取中央隔離帶排水的方法來(lái)予以較強(qiáng)的保障。一般而言，中央隔離帶排水往往會(huì)作為基礎(chǔ)措施來(lái)應(yīng)用。從操作上來(lái)看，中央分隔帶排水主要是在山區(qū)公路路基路面上設(shè)置隔離護(hù)欄、防眩擋板等，通過(guò)一些基礎(chǔ)的設(shè)施來(lái)完成排水的處理工作。從結(jié)構(gòu)上來(lái)分析，采取中央隔離帶排水主要是為了防止降落的雨水會(huì)出現(xiàn)下滲，減少對(duì)路面基層的較大破壞。在今后的工作中，中央分隔帶排水可嘗試設(shè)置縱向滲溝、橫向滲溝等，以此來(lái)將積水引出路基，實(shí)現(xiàn)良好的排水效果。

2.4 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水

在山區(qū)公路路基路面排水設(shè)計(jì)過(guò)程中，路面排水的重視程度較高，因此采取的排水措施也不僅僅集中在上述兩個(gè)方面，還會(huì)采取路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水的方法，確保排水工作能夠萬(wàn)無(wú)一失。山區(qū)公路有相當(dāng)一部分屬于高速公路，這部分公路的特點(diǎn)在于絕對(duì)不能有任何的積水出現(xiàn)，來(lái)往車(chē)輛速度非常快，如果因?yàn)榉e水而打滑，其造成的安全事故是不可估量的。為此，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水主要會(huì)采取以下措施來(lái)完成：

（1）在設(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)在土路肩范圍內(nèi)部采用碎石進(jìn)行填筑工作，在下部則會(huì)應(yīng)用軟式透水管或者是打孔塑料排水管，更好地排除路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的自由水，減少對(duì)公路的破壞。

（2）我們還可以在路面層與水穩(wěn)定碎石基層的中間，設(shè)置一層較強(qiáng)的保護(hù)層。該保護(hù)層一般是用乳化瀝青進(jìn)行封層，這樣就能夠在客觀上較好地防治水出現(xiàn)滲透的情況，客觀上實(shí)現(xiàn)了對(duì)路基路面的保護(hù)。

2.5 結(jié)構(gòu)物排水

在山區(qū)公路路基路面排水設(shè)計(jì)中，當(dāng)上面的四項(xiàng)排水達(dá)到要求后，我們就需要在結(jié)構(gòu)物排水上做出努力了?；旧辖Y(jié)構(gòu)物排水主要指的是地下水。所以在具體的排水工作中，會(huì)專(zhuān)門(mén)針對(duì)地下水采取較多的措施和方法。例如，對(duì)地下水位高的挖方土質(zhì)路段或有裂隙水的挖方硬質(zhì)宕石路段設(shè)置引水洞、引水管等，并封閉坡頂滲水通道，保證挖方邊坡穩(wěn)定。在兩側(cè)路肩設(shè)置管式滲溝的方式來(lái)隔斷地下水向路基滲流的路徑和降低地下水位，從而達(dá)到保證路床處于干燥狀態(tài)。對(duì)于地下水位較高的填方路基，在橋臺(tái)、涵洞及擋土墻等結(jié)構(gòu)物后換填砂礫、碎石等透水性材料，防止由于積水而使結(jié)構(gòu)物承受額外的靜水壓力，從而造成路基塌陷。擋土墻墻后設(shè)縱向碎石滲溝，滲溝外包復(fù)合工布。滲溝底設(shè)軟式透水管，透水管通過(guò)橫向PVC管與墻身表面泄水孔連接，將水排出。沿河擋土墻特別注意擋土墻應(yīng)埋置與沖刷線(xiàn)以下至少1 m深，防止沖刷掏空墻底成路基塌陷。

3 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)公路排水設(shè)計(jì)是山區(qū)公路設(shè)計(jì)的重要組成部分，是關(guān)系到公路質(zhì)量的重要問(wèn)題。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮山區(qū)道路的特殊性，因地制宜，從路基和路面兩個(gè)方面做好排水的設(shè)計(jì)工作，才能形成一個(gè)完整的排水系統(tǒng)，防止因?yàn)樗脑蛟斐傻缆返倪^(guò)早破壞，這對(duì)于山區(qū)道路的設(shè)計(jì)使用具有深刻的重要意義。

[1]高玉翠.山區(qū)公路路基路面排水設(shè)計(jì)淺談[J].北方交通，2006（6）: 17-20.

[2]徐士啟，刑俊堂，高玉翠.山區(qū)公路路基路面排水設(shè)計(jì)[J].公路交通科技，2004（4）：2-4.

[3]王敏瑞.山區(qū)公路路基路面排水[J].科技信息：科學(xué)教研，2007（30）：83，127.

U412.36

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1009-7716（2017）09-0042-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.012

2017-04-10

王丹（1982-），女，海南?？谌?，工程師，從事道路與橋梁工程設(shè)計(jì)工作。