高速公路路基路面排水设计中应该注意的关键问题

代静

（四川省交通勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610031）

0 引言

排水设计是高速公路设计的重要环节，其目的是将高速公路路面积水引排到公路的下侧方，避免路面积水对路基路面造成浸湿、冲刷作用，为整体结构的稳定性提供保障，规避或减少坍塌等事件的发生。高速公路施工单位需结合实际情况加大对路基路面排水设计的重视度，明确关键点，确保排水系统能够充分引流，从根本上规避因排水问题而引发的不良事件，对于推动高速公路工程的健康、稳定发展也起着积极的意义。

1 工程概况

以四川某高速公路为例，该路段全长7.6km，设计段为第一段，里程桩号为K0+000—K7+602.061，车速设定为100km/h，路基宽为26m，该段工程内容主要涵盖了路基、路面、涵洞、排水。路段处于山区，总地势西北高、东南低，地质构造复杂，可见馒头状山包，高差较小，多在50m 以内。

2 高速公路路基路面排水设计整体把控策略

在高速公路路基路面设计过程中，合理的排水设计是重要环节，需从整体上进行把控，以确保路基路面的排水能力。

2.1 结合实际情况开展设计工作

在路基路面排水设计过程中，需充分考虑当地实际情况，严格遵守因地制宜原则，对施工现场展开调查、研究，旨在对整个施工环境进行了解，避免设计不合理情况的发生。例如，该高速公路路段排水设计综合考虑了该地附近的地质、水文等特征。该路段容易受到地质构造变动影响，加之长时间的内外地质应力作用，产生了山间盆地河谷丘陵地貌。在排水设计时，应考虑对较多水的引排策略，而冻土等方面可不做过多考虑[1]。

2.2 设计中贯穿综合利用原则

路基路面排水设计是高速公路工程的重要构成部分，如若排水方面存在问题，则会对整体工程质量，甚至后期投入使用的安全性造成影响。此外，排水设计与农田水利工程的结合也是重要一环，其间需充分考虑当地农田水利工程，结合实际情况合理地进行设计，不可因工程建设而对其造成影响。在此过程中，相关人员需结合实际情况进行协调处理，如扩大涵管孔径、增大涵管等[2]。

2.3 将排水与边坡的稳定性结合起来

在高速公路路基排水设计中，还需考虑边坡的稳定性，合理协调排水设计与自然环境的关系，避免因排水设计问题而危害自然。

另外，需重视自然灾害的预防问题，设计施工中将预防水土流失作为重点考虑内容，结合实际情况展开设施布置，尽量不破坏当地天然水系[3]。在该高速公路路段排水设计中，考虑丘陵地貌会存在一定的高差，高速公路边坡设计时，可采用铺草皮的方法，既不影响公路排水，又起到稳固边坡效果。

3 高速公路路基路面排水设计中的关键问题

3.1 边沟设计

边沟也称为侧沟，主要设置于挖方及低填方地段的路肩外侧，其目的是将路面、路肩等区域的径流、流向道路的地表水排出，降低路基路面的浸湿程度。

3.1.1 尺寸确定

排水能力与沟底坡度、截面尺寸及形状等因素有着直接关联。高速公路路基路面排水边沟大多使用梯形明沟，边坡坡比为1∶1，结合边沟各项参数，合理计算路面排水长度极限。

该工程路基平均填高为3.5m，采取相应的方法对路面排水长度极限进行计算后，结果为100～200m，故对于排水涵洞的设置，其间隔距离设定为250m。另外，经过综合分析及准确计算后，工程边沟断面尺寸设定为50cm。

3.1.2 边沟纵坡确定

对于边沟纵坡的确定，需严格遵守相关设计规范，如若工程边沟使用了浆砌片石，则纵坡不低于0.12%。

在设计的过程中，除了要严格遵循相关规范要求外，还需结合工程实际情况，这也是避免排水设计不合理的关键[4]。该工程的地形较为复杂，为避免排水设计不合理情况的发生，边沟纵坡设为0.3%。

3.1.3 纵坡方向确定

在确定纵坡方向的过程中，需将路线纵断面、地形条件作为有效依据，明确边沟标高。对于边沟标高的确定，需尽量保证该路段路肩边缘最低位置位于标高下部超过1.7m 处，旨在规避边沟积水倒灌情况的发生。

如若无法满足上述要求，可结合实际情况适当放宽高度，对于另一侧边沟较低的情况，可于单侧落实排水沟的设置[5]。

3.2 涵洞设计

高速公路涵洞常见的类型包括排涵、灌涵及灌排两用涵。对于排涵来说，其底部标高需与涵洞中心相等，或是超出涵洞中心；对于灌涵，其底部标高不可低于涵洞顶部；对于灌排两用涵，底部标高需和灌涵中的边沟一样，但可根据具体情况合理调整。在涵洞设计中，鉴于涵洞容易受到水的冲刷，因此需合理应用急流槽设施，将其与边沟、涵洞合理连接。

此外，对于排水必须经通道才可进入涵洞的情况，需将边沟盖板涵作为优先选择对象，必要情况下可经边沟倒虹吸穿越通道[6]。该工程设计了3 个涵洞，其间充分考虑了涵洞位置、车辆承载、汇水量等，管涵中心桩号及结构形式等。涵洞布设要求如表1所示。

表1 涵洞布设表

3.3 排水沟设计

排水沟设计的目的是引水，即将路基范围内的水引流至路基范围之外的指定区域。在公路工程路基路面排水设计过程中，排水沟的设计是关键内容，需结合实际情况进行合理选择，避免排水不通畅情况的发生。

在排水沟设计中，对于沟底的纵坡需控制在合理范围内，一般不低于0.3%，长度不低于500m。但就目前情况而言，部分高速公路工程采用的断面为梯形，断面尺寸主要由水流量来决定，设计时应综合考虑水流量及水流冲刷情况。在该高速公路设计中，排水沟的参数与边沟相同，采用浆砌片石进行加固，其铺设厚度设置为20cm[7]。

3.4 截水沟设计

该高速公路存在山坡挖方路段，易受上方流水破坏，故需设置截水沟将水流拦截，以起到保护路段的效果。在设计中，需将地形条件、汇水面积纳入重点考虑范围内，可应用坡顶及平台截水沟。对于挖方边坡堑顶坡顶的截水沟，要注意避免其和坡口位置距离不合理情况的发生，一般需在5m 及以上[8]。

3.5 急流槽设计

该高速公路部分路段坡度较陡，超过10%，存在水位差超过1m 的情况，这时便需要借助急流槽辅助排水，以防止水流流速过快问题的发生，从而对路基起到明显的保护作用。对于急流槽的设置，需严格遵守因地制宜的原则，结合当地地形地貌，合理地设计防滑措施，如凸榫等，强化急流槽的稳定性。

另外，于出水口的位置浆砌块石，以充分发挥加固作用，并合理设置消能设施，减轻水流所造成的冲击力[9]。

3.6 蒸发池设计

在公路工程路基路面排水设计过程中，蒸发池设计是关键内容，对于气候干旱，或是排水困难的低洼路段尤为适用。

在设计时，需将蒸发池及路基间的距离控制在允许范围内，即不可低于5m；对于湿陷性的黄土地区，距离则需超过黄土湿陷半径，旨在避免路段稳定性受到影响，防止安全事件发生[10]。

3.7 中央分隔带排水设计

中央分隔带是高速公路的重要构成部分，排水设计的展开可确保该范围的积水能够及时排出。在施工期阶段，排水量极易受降雨量、汇水面积因素的干扰，故中央分隔带需进行人手孔设置，而排水长度就是人手孔间距，其一般不超过180m[11]。根据既往设计经验，排水管长度通常为15m，横坡为2%，如若降雨量达到最大，管径往往需达到255mm。而按照规范指出的要求，排水长度为50m，排水管管径则不可低于75mm。但在高速公路施工中极易出现一些问题，如中央分隔带一般是在铺设基层后实施，边沟表面较为粗糙，影响了与沥青的黏结，导致防渗层的致密性不足或不均匀[12]。

在此背景下，受接缝的影响，即使应用土工布也难以确保防水效果达到预期。因此，在设计的过程中，设计底坡未超过0.3%时，可设置断面形状为矩形的盲沟，将透水管铺设到沟底，开挖集水槽，间隔距离设定为30～50m，以此达到汇集水的目的。另外，也可在分隔带中铺设防渗层，将沥青铺设厚度超出2cm，以规避侧面渗水问题。

3.8 路面边缘排水设计

对于路面边缘，应使用透水性材料布置集水沟，并与其他排水设施形成一个整体。在此过程中，充分利用排水管、沥青等，促使路面边缘的水能够及时排出。值得注意的是，考虑到路面边缘水量可能较大，故设计时就需要合理设置排水管分布密度，排水管之间的间隔可控制在10m。

4 高速公路路基路面排水设计的其他注意事项

路基路面排水设计需考虑多方因素，既要考虑道路排水效果，又要考虑项目所在地的具体水文情况。

首先，在排水设计过程中，对于排水设施任务，最为关键的一点为探查、分析及控制施工区域的实际含水量，如若该地段的含水量较高，则需严格遵守相关规范要求予以处理，如进行换填等，进而规避因忽视水量过高而引发的路基路面沉降开裂风险。

其次，对于排水设施也要科学地进行分类管理，充分考虑公路路基路面排水设施功能、所处位置，以设计建设地段的具体情况为基础，落实路基排水设施及路面排水设施的合理划分，并对设施所处地段及实际功能进行明确，集中对其进行管理，不仅有利于对整体设计质量进行强化，还为后续建设及使用提供了较大的便利性[13]。

再次，在排水设计的过程中，设计单位也需灵活掌握设计地段的实际情况，对于极端环境，或是特殊地形地质，需提出针对性的解决方案，旨在对整体排水设计系统质量进行优化，充分发挥高速公路路基路面排水设计效能。

最后，由于高速公路的建设与自然、人文有着紧密的关联，在相关数据的支撑下，才能从根本上确保设计的可行性。因此，工作人员需落实相关地区的调研工作，进一步调查及收集相关数据，数据涉及的内容非常广泛，不仅包括气候环境，还包含了社会经济等方面。

5 结语

综上所述，我国国土辽阔，高速公路工程数量较多，位置方面也存在明显的差异性，进而对工程建设的相关参数也提出了较高要求。就四川某地的高速公路而言，在路基路面排水设计中，涵洞、边沟、排水沟、截水沟、急流槽等是设计的关键点，需严格把控，避免出现差错。同时，还应从整体上进行把控，留意排水设计的其他注意事项，以确保排水效果，为高速公路质量提供保障。