邱欣濤、周駿

（江西省贛南公路勘察設(shè)計(jì)院，江西贛州341000）

0 引言

在公路路面工程開展階段，路面排水效果的好壞與防水效果有著一定的聯(lián)系。作為設(shè)計(jì)人員，必須要根據(jù)路面工程的實(shí)際情況，在了解影響路面排水因素的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化、創(chuàng)新，并通過創(chuàng)新思想、創(chuàng)新方法及創(chuàng)新材料的應(yīng)用，提高路面排水的效果，推動(dòng)路面工程的有效開展。

1 路面積水對(duì)高速公路的影響

目前，我國(guó)的高速公路路面基本上都是瀝青路面結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)期運(yùn)行之下，路面積水問題會(huì)比較嚴(yán)重，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)病害問題的發(fā)生，影響公路的使用壽命。被積水浸泡之后，瀝青路面的保護(hù)膜和路面會(huì)出現(xiàn)分離，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞。綜合分析，高速公路的損壞大致會(huì)涉及以下幾點(diǎn)：

1.1 滲透

如果高速公路存在積水問題，那么積水會(huì)直接通過細(xì)微管路進(jìn)入結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，導(dǎo)致地基的黏性降低，對(duì)路基內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重傷害，縮短高速公路的使用壽命，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的錯(cuò)臺(tái)、裂縫等病害問題。

1.2 影響行車荷載力

當(dāng)高速公路存在積水時(shí)，如果沒有及時(shí)采取必要的措施，就會(huì)對(duì)車輛產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，甚至引發(fā)交通事故。路面有積水的情況下，公路表面會(huì)存在水膜結(jié)構(gòu)，造成路面摩擦力降低，安全性和穩(wěn)定性不能得到保障，同時(shí)還會(huì)在車輛荷載的持續(xù)作用下使水分逐步進(jìn)入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，對(duì)公路的使用壽命產(chǎn)生很大影響。高速公路在運(yùn)行中，容易受到不均勻荷載的作用，出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)損壞。車輛長(zhǎng)期在路面上行駛，車輛的自重及行駛中的碾壓，都會(huì)使路面出現(xiàn)損壞，尤其是有些公路上還會(huì)存在車輛長(zhǎng)期停留的情況，公路結(jié)構(gòu)受力變化會(huì)更嚴(yán)重，對(duì)公路的運(yùn)行十分不利。

1.3 材料填充失敗

瀝青路面的結(jié)構(gòu)材料受溫度的干擾和影響比較嚴(yán)重，在自然環(huán)境中溫度上升的情況下，瀝青路面的材料受到車輛的碾壓會(huì)出現(xiàn)被擠出的情況；當(dāng)環(huán)境溫度下降后，瀝青路面又會(huì)受到快速收縮的影響，導(dǎo)致填充物被擠出。在這樣的收縮作用下，瀝青路面結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)很多間隙，雨水會(huì)經(jīng)過間隙直接進(jìn)入底層結(jié)構(gòu)內(nèi)，對(duì)路基結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重?fù)p壞，導(dǎo)致拉裂縫隙結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，對(duì)公路運(yùn)行帶來(lái)負(fù)面影響。

1.4 排水設(shè)計(jì)缺陷

研究發(fā)現(xiàn)，高速公路在運(yùn)行中出現(xiàn)翻漿等病害問題，主要是由于路面積水長(zhǎng)期停留在路面結(jié)構(gòu)上造成的。這說(shuō)明我國(guó)在高速公路的排水設(shè)計(jì)上，還有很多問題和不足，排水設(shè)施的性能也比較差，無(wú)法及時(shí)排出積水。在有些坡道路段上，雨水不能被及時(shí)排出，主要是因?yàn)槊稀禍系脑O(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性和合理性，使得排水溝內(nèi)的積水不能匯集到一起造成的。公路出現(xiàn)嚴(yán)重的積水問題，會(huì)給正常運(yùn)行帶來(lái)非常嚴(yán)重的影響，還會(huì)縮短使用壽命，甚至引發(fā)交通事故。

2 公路路面的排水設(shè)計(jì)

2.1 橫斷面設(shè)計(jì)

為了能夠達(dá)到排水要求，通常要在路面結(jié)構(gòu)上設(shè)置路拱結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)路拱結(jié)構(gòu)時(shí)，必須根據(jù)降水、自然環(huán)境等要素進(jìn)行。通常情況下，會(huì)將路拱橫坡值設(shè)定在1%～2%之間?？紤]到自然環(huán)境及降水等因素帶來(lái)的影響，最好選擇應(yīng)用高填法，以應(yīng)對(duì)降雨量過大的情況。在進(jìn)行六、八車道的高速公路設(shè)計(jì)中，根據(jù)要求，應(yīng)適當(dāng)增加公路拱度參數(shù)，將其調(diào)整為雙向路拱結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)為中央分隔帶與兩側(cè)排水設(shè)施的形式，以保證積水被及時(shí)排出。需要注意的是，在橫斷面設(shè)計(jì)中，還要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況對(duì)路面排水形式進(jìn)行綜合分析，必要時(shí)還需要提高路面排水結(jié)構(gòu)設(shè)施的可行性，將相關(guān)坡度提升，從而有效解決積水問題。

2.2 超高過渡路段

在高速公路的設(shè)計(jì)中，圓曲線的路段設(shè)計(jì)是非常重要的，必須設(shè)計(jì)超高的結(jié)構(gòu)，但又容易導(dǎo)致超高漸變段結(jié)構(gòu)的形成，對(duì)公路運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。在該漸變結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，超高車道內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)零坡以及接近零坡的路段結(jié)構(gòu)形式，由于坡度相對(duì)較小，因而極易產(chǎn)生排水通暢度不足的情況。由此分析，應(yīng)將超高漸變段設(shè)定在1/330 以內(nèi)，主要的作用是縮短超高過渡部分外側(cè)路面排水不暢的長(zhǎng)度。所以，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，同時(shí)還要盡量選擇大的超高漸變率，以便更好地解決排水問題。

2.3 土路肩

土路肩也是路面排水結(jié)構(gòu)的重要組成部分，路面上存在的積水很多都是由土路肩被排放出去的，因此土路肩的坡度要合理，應(yīng)大于行車道與硬路肩的坡度尺寸，一般設(shè)定為3%～4%的范圍內(nèi)，以保證雨水能夠被順利的排出。

3 縱斷面設(shè)計(jì)

高速公路路線設(shè)計(jì)階段，縱斷面的設(shè)計(jì)也會(huì)對(duì)排水性能造成一定的影響，特別是縱坡的設(shè)計(jì)方案。通常情況下，橫向排水效果不合格時(shí)，需要保證縱坡超過0.3%，如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許，最好設(shè)定在0.5%以上，尤其在降雨量較大的區(qū)域內(nèi)，排水效果會(huì)更好；同時(shí)，路線的合成坡度應(yīng)超過0.5%，確保從根本上規(guī)避排水效果不當(dāng)?shù)膯栴}。如果縱坡設(shè)計(jì)為平坡形式，則應(yīng)將坡度設(shè)定在1%～2%之間，這樣合成坡度也能夠達(dá)到排水要求。在縱面設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)考慮實(shí)際情況做出具體分析，不能只按照某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。我國(guó)的地域面積非常廣闊，不同地區(qū)的氣候條件相差也很大，降雨量也有所不同，所以要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的坡度參數(shù)，在達(dá)到排水要求的同時(shí)，還應(yīng)降低建設(shè)成本[1]。

以某地的高速公路改、擴(kuò)建項(xiàng)目為例，整個(gè)線路上分布著比較多的平坡結(jié)構(gòu)，為了保證能夠和原線路實(shí)現(xiàn)高度擬合與應(yīng)用，在線路內(nèi)也全部采用了平坡的形式，以降低項(xiàng)目成本。該高速公路的橫坡為2%，符合排水性能的標(biāo)準(zhǔn)。而另外一條高速公路，其所在地區(qū)的降雨量非常大，積水造成的損害問題也較為嚴(yán)重，所以在縱坡設(shè)計(jì)中，通常會(huì)選擇最大值，必須超過0.5%。此外，在設(shè)計(jì)上下坡的線形時(shí)，保證其結(jié)構(gòu)線形符合要求最為重要，豎曲線不能過大，否則會(huì)對(duì)排水效果造成不利影響。因此，在達(dá)到線形設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求下，應(yīng)做好豎曲線半徑的控制，以避免排水不利等問題的發(fā)生。

4 平面與縱面的組合設(shè)計(jì)

平、縱面的組合設(shè)計(jì)也是公路路線設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于技術(shù)人員來(lái)說(shuō)設(shè)計(jì)難度較高，所以公路設(shè)計(jì)人員必須掌握足夠的專業(yè)技術(shù)，通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、分析進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證設(shè)計(jì)方案滿足運(yùn)行要求。如果高速公路項(xiàng)目選擇的平、縱組合效果良好，那么既能滿足駕駛員視覺上的要求，又能夠達(dá)到排水標(biāo)準(zhǔn)，滿足運(yùn)行的安全性要求。因此，平、縱面組合設(shè)計(jì)中，要做好如下幾個(gè)方面：設(shè)計(jì)時(shí)，要保證平曲線和豎曲線是相對(duì)應(yīng)的，且平曲線較長(zhǎng)，達(dá)到排水標(biāo)準(zhǔn)；如果平曲線與豎曲線沒有進(jìn)行對(duì)應(yīng)設(shè)置，在組合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就要防止超高問題，特別是要避免超高過程中出現(xiàn)零坡路段，以免在車輛減速時(shí)出現(xiàn)問題，同時(shí)也能防止排水不暢的情況發(fā)生；組合設(shè)計(jì)階段，應(yīng)該避免將豎曲線設(shè)定在S 形曲線的公切點(diǎn)上，而應(yīng)在S 形曲線公切點(diǎn)前后，因?yàn)槌邼u變段的設(shè)置存在零坡或橫坡較小的情況，如果豎曲線在底部和該位置重合，就容易造成合成坡度很小，導(dǎo)致切線點(diǎn)位置發(fā)生嚴(yán)重積水[2]。

5 路面內(nèi)部排水

通常來(lái)說(shuō)，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的排水，就是路面下滲的雨水經(jīng)過瀝青表面、土路肩下部碎石滲溝以及橫向PVC 管，被直接排放到邊溝內(nèi)，也可以通過坡面進(jìn)入到排水溝內(nèi)。隨著人們對(duì)于路面排水的重視度不斷提高，排水路面的設(shè)計(jì)形式也在逐步改善，主要目的就是消除路面積水損害的問題。隨著研究的不斷深入，設(shè)計(jì)人員對(duì)于排水性路面與內(nèi)部排水結(jié)構(gòu)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)先進(jìn)的排水路面形式，通常會(huì)在面層與基層結(jié)構(gòu)上使用空隙較大的材料，主要包含排水層、土工織物、隔離層、排水溝等結(jié)構(gòu)部分，然后將積水滲入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部后被直接排出去，使用這種方式，就可以讓公路具備良好的排水性能，完全滿足公路交通的運(yùn)行需要，達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。在公路的排水設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，必須從平面、縱面、平縱組合等設(shè)計(jì)方式出發(fā)，分析、了解各方面的影響因素，消除排水性能差的問題，并總結(jié)出切實(shí)可行的運(yùn)行措施，這對(duì)于提高公路的運(yùn)行效果有重要的價(jià)值和意義。如果條件允許，還可以將路面排水設(shè)施與路面結(jié)構(gòu)聯(lián)合應(yīng)用，保證排水設(shè)計(jì)符合要求，避免發(fā)生積水損害的問題，為提高路面運(yùn)行質(zhì)量奠定基礎(chǔ)[3]。

6 創(chuàng)新材料在路面排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

高速公路在運(yùn)行中，自然因素的影響是不能完全規(guī)避的，這些因素容易導(dǎo)致公路結(jié)構(gòu)出現(xiàn)各種各樣的病害問題。傳統(tǒng)的排水設(shè)計(jì)方案根本不能達(dá)到排水系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)，排水材料的應(yīng)用也會(huì)限制排水技術(shù)的發(fā)展。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們會(huì)優(yōu)先選擇應(yīng)用土工合成材料建設(shè)路面排水結(jié)構(gòu)，以保證其排水性能合格，為公路交通運(yùn)行安全性的提高做出了貢獻(xiàn)。

6.1 軟式透水管

軟式透水管的主要作用就是倒濾透水，較之傳統(tǒng)的排水管道結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)水平更高，材料結(jié)構(gòu)性能、滲水性能也更好，在吸水、透水、排水等方面都能滿足應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)我國(guó)的高速公路工程運(yùn)行有著積極作用。從實(shí)際情況來(lái)看，軟式透水管的耐壓性能較高，透水性良好，應(yīng)用到排水系統(tǒng)內(nèi)剛度性能較高，能夠承受較大的壓力作用，其管線運(yùn)行的柔性、物理學(xué)性能都非常高。透水管道內(nèi)的承載結(jié)構(gòu)可直接設(shè)置在管道的中央部位，結(jié)合不同的使用要求確定合適的直徑尺寸。根據(jù)不同的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，選擇、確定合適的鋼絲數(shù)量與螺距參數(shù)。鋼絲螺距是圓形的，抗壓性能優(yōu)越。在使用前，需要對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防銹蝕處理，可在表面涂刷一層聚乙烯涂層材料。同時(shí)，在管道外側(cè)還要設(shè)置織物的彈簧機(jī)構(gòu)，避免細(xì)小雜質(zhì)進(jìn)入到管道內(nèi)，達(dá)到水體凈化的效果。透水管道外部包裹一層織物材料后，反濾效果可以滿足要求，透水性能完全符合要求。軟式透水管的內(nèi)部設(shè)置有性能較高的黏結(jié)劑，主要的作用是支撐圈狀物體，組合形成整體結(jié)構(gòu)[4]。

圈狀物體的制作材料是聚乙烯，以確保鋼絲和水之間的有效隔絕，防止發(fā)生鋼絲銹蝕的問題。所以，軟式透水管被廣泛應(yīng)用到實(shí)踐中，在公路、軟土地基、隧道、地下排水等系統(tǒng)中都得到了廣泛應(yīng)用。在高速公路植被保護(hù)、室外排水以及地下水用量調(diào)節(jié)等方面，應(yīng)用軟式透水管也具有非常好的效果，它還能在土地發(fā)生不均勻沉降的問題上發(fā)揮出作用。軟式透水管在實(shí)際應(yīng)用中穩(wěn)定性良好，在各種工作環(huán)境中都能發(fā)揮出應(yīng)有的效果。設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合工程的具體情況，根據(jù)實(shí)際需要，選擇合適的形式和材質(zhì)，為工程的運(yùn)行效果和質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。

6.2 雨水篦子

雨水篦子，是一種應(yīng)用鋼格板制作而形成的溝蓋板結(jié)構(gòu)，型號(hào)、尺寸、規(guī)格比較多，可以應(yīng)用到不同的跨距荷載的條件下。雨水篦子的自重小、操作方便、彈性好、抗沖擊、耐腐蝕，使用時(shí)一般會(huì)選擇應(yīng)用鉸鏈結(jié)的方式，雖然開啟和關(guān)閉的操作不便，但是能夠達(dá)到防盜的效果，所以被廣泛應(yīng)用于道路建設(shè)、小區(qū)排水、體育場(chǎng)館等公共設(shè)施中。隨著市場(chǎng)需求的不斷變化，雨水篦子也會(huì)根據(jù)不同的需要調(diào)整結(jié)構(gòu)、形式和尺寸，還會(huì)使用不同的材質(zhì)，比如熱浸鍍鋅雨水篦子、不銹鋼雨水篦子等，以滿足多種條件下的應(yīng)用需要。

7 結(jié)語(yǔ)

在高速公路建設(shè)施工中，排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤為重要，必須達(dá)到排水性能要求，才能保證高速公路運(yùn)行的安全性，滿足交通通行質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)要求，發(fā)揮出排水系統(tǒng)的作用，防止積水給公路運(yùn)行帶來(lái)負(fù)面影響，大幅提升高速公路運(yùn)行的質(zhì)量與安全水平，對(duì)促進(jìn)我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生著積極作用。