路面排水設(shè)計(jì)的重要性

2017年，我國南方多個(gè)城市發(fā)生了內(nèi)澇，一方面影響了民眾的日常生活，另一方面也對(duì)公路改擴(kuò)建過程中路面排水設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

由于我國的城市內(nèi)澇現(xiàn)象已經(jīng)引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注，因此對(duì)路面排水設(shè)計(jì)的研究逐漸增多，也取得了一些階段性的成果。相關(guān)的研究表明，路面排水能力主要受滲透、行車荷載、填充材料的失效和排水設(shè)計(jì)方面的缺陷等因素影響。從滲透角度來看，路面的積水如果不能在有效的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行排除，將會(huì)滲入至瀝青表面的毛細(xì)管道中，進(jìn)而縮短路面的使用壽命。例如，自由滲水會(huì)使承載力下降、路面出現(xiàn)唧漿，長(zhǎng)此以往就會(huì)出現(xiàn)路面開裂與錯(cuò)臺(tái)。從行車荷載角度來看，路面的積水長(zhǎng)時(shí)間不能排除，就會(huì)形成水膜層，進(jìn)而使路面不具備抗滑功能，瀝青表面出現(xiàn)毛細(xì)管道的收縮，導(dǎo)致路面強(qiáng)度難以保證。相關(guān)研究表明：行車荷載停留時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)使路面形成高達(dá)5cm的錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。從排水填充材料的失效角度來看，氣溫達(dá)到一定的程度，瀝青路面會(huì)出現(xiàn)熱脹冷縮，填充材料因性能下降就會(huì)被擠出，形成了孔隙，雨水會(huì)破壞基層，造成接縫變形。從排水設(shè)計(jì)方面的缺陷角度來看，部分公路坡度較小，排水設(shè)計(jì)不完善，在暴雨或者長(zhǎng)時(shí)間降雨后容易形成積水，長(zhǎng)此以往會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度受損且結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等問題。

路面排水功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本程序

要做好公路改擴(kuò)建中的排水設(shè)計(jì)工作，需按照以下步驟進(jìn)行：首先是對(duì)工地現(xiàn)場(chǎng)勘查。對(duì)公路改擴(kuò)建工程施工周圍進(jìn)行地質(zhì)勘查，確定相關(guān)的技術(shù)，及時(shí)了解周圍的水文情況，特別是徑流問題，最大限度地規(guī)避向農(nóng)田中排泄工程污水，當(dāng)然這種情況下適于采取互為利用的手段，既有利于農(nóng)田水利灌溉，也有利于排水；其次是因地制宜，關(guān)注周圍的地理環(huán)境。秉承因勢(shì)利導(dǎo)的建設(shè)準(zhǔn)則，采取一般混合模式進(jìn)行路面排水，另外還要將路基結(jié)構(gòu)的防護(hù)固化與路基排水過程緊密配合；再次是要注意排水設(shè)計(jì)方案帶來的衍生性問題，例如帶來地下水污染，造成局部積水或者區(qū)域水土形態(tài)惡化等問題。

路面排水幾何設(shè)計(jì)方案

縱斷面設(shè)計(jì)

路面排水幾何設(shè)計(jì)主要包括縱斷面設(shè)計(jì)、平縱組合設(shè)計(jì)和橫斷面設(shè)計(jì)?？v坡較小時(shí)，水流速度相對(duì)緩慢，當(dāng)縱坡坡度較大時(shí)則正好相反。因此，在縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量考慮坡度因素，尤其是橫向排水不暢的路段。另外，在對(duì)豎曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，豎曲線的半徑都不宜過大，否則會(huì)影響行車安全。

表1 各種路面的路拱橫坡坡度

平縱組合設(shè)計(jì)

平縱線形組合設(shè)計(jì)首先要考慮的是路面排水的要求，另外還要滿足汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要注意盡可能做到平豎曲線的一一對(duì)應(yīng)，這種形式對(duì)路面排水有利。

橫斷面設(shè)計(jì)

橫斷面的設(shè)計(jì)首先是路拱設(shè)計(jì)，一般將路面設(shè)計(jì)成路拱有利于排水，對(duì)于路拱坡度可按照表1中的參數(shù)要求。路拱形式可分為直線形和拋物線形兩種，直線形路拱在現(xiàn)階段的應(yīng)用相對(duì)較少，拋物線形路拱的型式美觀，路面中間部分坡度較小，有利于路面雨水的排出。其次是路肩設(shè)計(jì)，部分道路路面需要依靠路肩排水，路肩的設(shè)計(jì)也要考慮排水，例如，直線路段路肩的橫坡度一般與行車道橫坡相同；圓曲線路段路肩上的雨水盡量向路外排，曲線外側(cè)的土路肩橫坡坡度應(yīng)采用3%或4%的反向橫坡。

透水性路面排水設(shè)計(jì)

道路的硬化盡管滿足了交通運(yùn)輸和民眾的出行，但是大規(guī)模的硬化已經(jīng)導(dǎo)致很多的城市出現(xiàn)雨水不能充分滲入地下，管道的負(fù)擔(dān)加重，城市出現(xiàn)內(nèi)澇現(xiàn)象。因此，可以對(duì)城市部分道路路面進(jìn)行透水性鋪裝設(shè)計(jì)，通過此方法可以恢復(fù)地表的一部分生態(tài)功能。

人行道排水設(shè)計(jì)方案

人行道是城市改擴(kuò)建路面的重要組成部分，設(shè)計(jì)單位要根據(jù)人行道的特點(diǎn)，對(duì)路面面層采用透水性鋪裝，當(dāng)遇到強(qiáng)降雨時(shí)，路面徑流就會(huì)下滲，減少積水現(xiàn)象的發(fā)生。在對(duì)人行道面層進(jìn)行鋪設(shè)時(shí)，黏性土制作成的青磚往往成為了首選，當(dāng)然支撐層均采用半剛性基層，路緣石是由石料加工；當(dāng)降雨量較小時(shí)，雨水可以通過面層透水性材料之間較大的間隙滲入下去，然而這種鋪裝設(shè)計(jì)透水能力有限，一旦短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)較大的降雨，就會(huì)造成積水，因此可以對(duì)基層也采用同樣的材料進(jìn)行滲水鋪裝，并且選取具有透水性的路緣石來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。在實(shí)際采用透水磚時(shí)，應(yīng)結(jié)合周圍的環(huán)境進(jìn)行選擇，降落的雨水可以透過地磚被土壤吸收，也使得城市內(nèi)澇的可能性降低，在夏天有效緩解城市的熱島現(xiàn)象。

車道路面排水設(shè)計(jì)方案

首先對(duì)于非機(jī)動(dòng)車道來說，在條件允許的情況下把非機(jī)動(dòng)車道設(shè)置成為一個(gè)單獨(dú)斷面，這樣就減少了交通工具的荷載壓力，使非機(jī)動(dòng)車道路面整體滲水性提高。在道路的一側(cè)埋設(shè)滲溝排水管，在降雨量較大的地區(qū)多采用U形線形排水。其次對(duì)于機(jī)動(dòng)車道，也要摒棄之前的非透水路面鋪裝，選擇透水性路面鋪裝。例如，目前多采用透水性瀝青混凝土鋪筑，具有抗滑性好、吸水能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。如果選用透水性瀝青鋪筑道路的話，應(yīng)該考慮路面滲水主要以上面層為主，這樣有利于減少雨水在路面上的停留時(shí)間，收集流入綠化帶的水（如圖1所示）。

圖1 生態(tài)型路面橫斷面設(shè)計(jì)

路面線性排水設(shè)計(jì)方案

根據(jù)相關(guān)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國道路目前最主要的排水方式是定點(diǎn)排水，這種排水方式在降雨量較小時(shí)，可以發(fā)揮一定的作用，但是在降雨量大的時(shí)候只能發(fā)揮大概三分之一的效果。為了解決這一問題，在眾多科研院所的努力下研發(fā)了一種設(shè)有排水通道的U形槽體，利用該系統(tǒng)進(jìn)行雨水收集，提高雨水利用率。與定點(diǎn)排水相比，線性排水具有挖深較淺、排水效率高的特點(diǎn)，不僅使雨水得到充分的利用，還能節(jié)約工程費(fèi)用、提高行車的穩(wěn)定性。

結(jié)語

對(duì)于公路擴(kuò)建中路面的排水設(shè)計(jì)方案，本文只提到了一些比較常用的方案，下穿式立交排水設(shè)計(jì)和共同溝的規(guī)劃設(shè)計(jì)也是目前較常見的設(shè)計(jì)方案，另外相關(guān)學(xué)者也對(duì)公路擴(kuò)建中常規(guī)路段、軟土地基施工路段、挖土方區(qū)段、填挖交接段以及低矮型路堤結(jié)構(gòu)的排水設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析。總而言之，公路擴(kuò)建中路面排水的設(shè)計(jì)方案既要考慮城市的特點(diǎn)和自然環(huán)境，也要提高排水的效率，并且兼具經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。