公路路基路面排水設(shè)計(jì)淺談

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摘要：通過(guò)總結(jié)國(guó)內(nèi)外公路路基路面排水設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際工程實(shí)例，介紹了公路路基路面排水設(shè)計(jì)組成，分析影響路面排水設(shè)計(jì)的具體因素，主要對(duì)設(shè)計(jì)人員水平、水文地質(zhì)因素（如地表水地下水）、原材料質(zhì)量等因素進(jìn)行分析，提出了提高相關(guān)工作水平的方案，如采用BIM技術(shù)提升設(shè)計(jì)人員水平、加強(qiáng)實(shí)地勘察等措施。

關(guān)鍵詞：路基；路面；排水設(shè)計(jì)

1公路路基路面排水設(shè)計(jì)的重要性

公路是運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。一般經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的地區(qū)公路分布都比較均勻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)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(shè)計(jì)越來(lái)越受重視。排水設(shè)計(jì)當(dāng)中，一般要考慮當(dāng)?shù)貧夂?、水文、地質(zhì)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(huì)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(huì)滲透到公路基層，對(duì)路面的堅(jiān)實(shí)度產(chǎn)生影響。有些路面碾壓度不足，這些水會(huì)深度滲透，反復(fù)沖刷，導(dǎo)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(jiān)實(shí)度，在公路建設(shè)過(guò)程中都會(huì)利用碾壓設(shè)備進(jìn)行充分壓實(shí)。不過(guò)基層以及基底層土壤的含水量和壓實(shí)度有很大關(guān)聯(lián)。不同地區(qū)的土壤含水量不同，這就導(dǎo)致在進(jìn)行公路路基路面排水設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到地表水和地下水對(duì)路基路面的影響，能夠?qū)⒌乇硭行B透、匯攏并排到公路之外，使得公路含水量在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，否則將會(huì)導(dǎo)致路基路面堅(jiān)實(shí)度下降，在重型車(chē)輛的碾壓下發(fā)生車(chē)轍、壓痕、波浪起伏、裂紋等病害?？偠灾?，科學(xué)合理的排水設(shè)計(jì)可以減少公路病害，延長(zhǎng)其使用壽命，降低養(yǎng)護(hù)修復(fù)的成本。

2相關(guān)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

美國(guó)和德國(guó)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)比較豐富，美國(guó)采用的是全結(jié)構(gòu)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(guò)這種排水方式會(huì)給公路結(jié)構(gòu)帶來(lái)不良影響。德國(guó)在此方面比美國(guó)經(jīng)驗(yàn)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(cè)運(yùn)動(dòng)，最終經(jīng)過(guò)路肩排水口排除。國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)大多參考國(guó)外技術(shù)而成，歷經(jīng)多年完善，已經(jīng)形成了分級(jí)設(shè)計(jì)方式，即根據(jù)公路等級(jí)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的排水設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，避免過(guò)度浪費(fèi)和質(zhì)量不足。

2.1遵循的基本原則

①實(shí)地勘察原則。要想設(shè)計(jì)出的排水系統(tǒng)科學(xué)合理，就必須到建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)，了解當(dāng)?shù)貧夂?、水文、地質(zhì)等情況。只有如此才能確保排水設(shè)計(jì)的合理性，將排水系統(tǒng)和公路結(jié)構(gòu)的矛盾降到最低。②保護(hù)原則。即排水設(shè)計(jì)是要保護(hù)公路，同時(shí)也要保護(hù)自然環(huán)境，要確保排水系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生污染。③分級(jí)原則。即要根據(jù)公路建設(shè)所屬等級(jí)來(lái)合理設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)。以青藏地區(qū)為例，該地區(qū)干旱寒冷，只有對(duì)土壤含水量進(jìn)行計(jì)算，才能最終確定具體的排水設(shè)計(jì)。另外要具體考慮該地區(qū)邊溝會(huì)因?yàn)橥寥纼鼋Y(jié)或者水流凍結(jié)而導(dǎo)致截流，為了降低地下水對(duì)路基的影響，需要在路基10m外設(shè)計(jì)集水坑，使地下水位下降，降低其脹縮影響。

2.2主要設(shè)計(jì)組成

（1）邊溝設(shè)計(jì)。邊溝設(shè)計(jì)是確保路基水分分流排除的重要設(shè)施。邊溝設(shè)計(jì)過(guò)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(shì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，要使邊溝能夠?qū)⒐飞系乃皶r(shí)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?yàn)檫厹虾秃搓P(guān)系密切，為了確保邊溝水能夠通過(guò)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(cè)分隔帶排水設(shè)計(jì)。即公路中間以及中線兩側(cè)的隔離區(qū)域，這部分排水設(shè)計(jì)需要考慮防滲透，一般采用排水管道來(lái)解決。設(shè)計(jì)中要保證排水管道材質(zhì)質(zhì)量，同時(shí)也要考慮具體的坡度，要保證水分能夠順著管道流動(dòng)而不產(chǎn)生淤堵，否則管道破裂會(huì)浸泡路基，從而產(chǎn)生病害。（3）泄水孔設(shè)計(jì)。泄水孔和擋土墻需要綜合考慮，只有合理設(shè)計(jì)泄水孔，使得路基中水分能夠排出，才能保證擋土墻的堅(jiān)實(shí)度不受影響。為了保證二者質(zhì)量，需要在設(shè)計(jì)中明確指出二者應(yīng)同步施工。（4）排水管設(shè)計(jì)。這種排水管和分隔帶排水管不同，其分布在道路兩側(cè)，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮排水管質(zhì)量以及坡度。很多公路排水系統(tǒng)都存在一些問(wèn)題，如某高速邊溝設(shè)置出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)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(shè)計(jì)中，由于防滲透設(shè)計(jì)不足，導(dǎo)致地基變軟而使公路產(chǎn)生病害。

3影響因素

3.1設(shè)計(jì)人員水平

設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)能力以及創(chuàng)新能力直接影響公路排水系統(tǒng)的質(zhì)量。因此有必要提升其職業(yè)道德，積極推出激勵(lì)政策引導(dǎo)其進(jìn)行實(shí)地勘察，認(rèn)真采集氣候、水文、地質(zhì)數(shù)據(jù)，為具體設(shè)計(jì)提供依據(jù)。另外設(shè)計(jì)人員要能夠利用先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)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(duì)于工程信息采集有著負(fù)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(zhǔn)建設(shè)公路，一旦氣候恢復(fù)正常，在工程完成后恢復(fù)最初的降雨量，自然會(huì)對(duì)公路穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

4提升相關(guān)工作水平

4.1設(shè)計(jì)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(zhì)），而且要考慮到周?chē)欠翊嬖诟呱?、河流等。只有將排水設(shè)計(jì)進(jìn)行全面考慮，才會(huì)實(shí)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(guò)去若干年的相關(guān)數(shù)據(jù)，更要依照相應(yīng)的計(jì)算方式來(lái)予以計(jì)算，確保排水設(shè)計(jì)的合理性。設(shè)計(jì)人員自身也要具備良好的技術(shù)水平和職業(yè)素養(yǎng)。

4.2根據(jù)路段進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)

公路排水系統(tǒng)常見(jiàn)病害主要出現(xiàn)在重點(diǎn)路段，即車(chē)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(chē)流量較大路段

由于車(chē)輛反復(fù)碾壓，其排水系統(tǒng)更需要質(zhì)量保證，實(shí)現(xiàn)排水和堅(jiān)實(shí)度二者兼顧。要對(duì)邊坡進(jìn)行保護(hù)，保證路段安全性，同時(shí)也要合理分布滲透系統(tǒng)，確保路基當(dāng)中的水分能夠充分滲透出來(lái)。具體操作時(shí)需要用50～75mm鉆頭鉆入邊坡?lián)跬翂Γ钊?80mm之后，在將PVC管植入鉆孔。對(duì)于路隧結(jié)合地段要綜合設(shè)置排水溝、涵洞、截水溝等，針對(duì)水毀問(wèn)題進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，要保證工程質(zhì)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(duì)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(dǎo)致回流，從而對(duì)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(dǎo)。

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(hù)起來(lái)，防止公路排水系統(tǒng)反復(fù)維修養(yǎng)護(hù)。要確保市政排水管道質(zhì)量，杜絕公路排水進(jìn)入管道污染生活用水。

5BIM軟件的應(yīng)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(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行模擬，找到影響設(shè)計(jì)的因素，讓設(shè)計(jì)方案更加完美，能夠提前預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避大有幫助。將其融入到公路排水設(shè)計(jì)當(dāng)中，可以將相應(yīng)路段排水系統(tǒng)運(yùn)行情況立體地表現(xiàn)出來(lái)，方便設(shè)計(jì)師不斷改進(jìn)方案。

6結(jié)語(yǔ)

我國(guó)公路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)都有相應(yīng)的規(guī)范，有其特有的原則，設(shè)計(jì)師水平以及自然因素會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)生直接影響。提升設(shè)計(jì)師主觀能動(dòng)性，是保證實(shí)地勘察和專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平的關(guān)鍵。要考慮具體路段的具體情況，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(yùn)輸局公路管理站