公路路基路面排水設計淺談

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摘要：通過總結國內(nèi)外公路路基路面排水設計經(jīng)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?shù)幕A，是經(jīng)濟發(fā)展的關鍵。一般經(jīng)濟發(fā)展較快的地區(qū)公路分布都比較均勻。據(jù)統(tǒng)計，全國公路系統(tǒng)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?shù)貧夂?、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(jié)變化，上漲或下落，從而影響路基含水量。地表水則是季節(jié)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(chǎn)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(xiàn)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(lián)。不同地區(qū)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(nèi)，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(fā)生車轍、壓痕、波浪起伏、裂紋等病害?？偠灾?，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(yǎng)護修復的成本。

2相關經(jīng)驗總結

美國和德國相關經(jīng)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(tǒng)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(jīng)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(jīng)過路肩排水口排除。國內(nèi)相關技術大多參考國外技術而成，歷經(jīng)多年完善，已經(jīng)形成了分級設計方式，即根據(jù)公路等級進行對應的排水設計，實現(xiàn)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(tǒng)科學合理，就必須到建設現(xiàn)場進行勘測，了解當?shù)貧夂?、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(tǒng)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(huán)境，要確保排水系統(tǒng)不會產(chǎn)生污染。③分級原則。即要根據(jù)公路建設所屬等級來合理設計排水系統(tǒng)。以青藏地區(qū)為例，該地區(qū)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(qū)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(jù)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(chǎn)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(qū)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(chǎn)生淤堵，否則管道破裂會浸泡路基，從而產(chǎn)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(tǒng)都存在一些問題，如某高速邊溝設置出現(xiàn)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(chǎn)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(chuàng)新能力直接影響公路排水系統(tǒng)的質量。因此有必要提升其職業(yè)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(shù)據(jù)，為具體設計提供依據(jù)。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(guī)律性低，這對于工程信息采集有著負面影響。如有的地區(qū)突然降雨量減少，地下水位明顯降低，如果以該數(shù)據(jù)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(wěn)定性產(chǎn)生影響。

4提升相關工作水平

4.1設計綜合性系統(tǒng)性

即需要考慮到自然因素，包括工程所處地段的自然環(huán)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(xiàn)最好的排水效果，杜絕環(huán)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(shù)據(jù)，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(yè)素養(yǎng)。

4.2根據(jù)路段進行針對性設計

公路排水系統(tǒng)常見病害主要出現(xiàn)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(tǒng)更需要質量保證，實現(xiàn)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(tǒng)，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?lián)跬翂?，深?80mm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(wěn)定性。

4.2.2地下排水涵地段

主要是為了降低對農(nóng)田擠占而將排水涵放在地下。在這種地段容易出現(xiàn)排水口下洼，導致回流，從而對地基產(chǎn)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(tǒng)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(tǒng)保護起來，防止公路排水系統(tǒng)反復維修養(yǎng)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(shù)據(jù)采集功能，其遵循了環(huán)保、綠色、可持續(xù)發(fā)展原則，對周邊環(huán)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(guī)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(tǒng)運行情況立體地表現(xiàn)出來，方便設計師不斷改進方案。

6結語

我國公路排水系統(tǒng)設計都有相應的規(guī)范，有其特有的原則，設計師水平以及自然因素會對設計產(chǎn)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(yè)技術水平的關鍵。要考慮具體路段的具體情況，實現(xiàn)設計的綜合性和系統(tǒng)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