高速公路排水设施设计

李丹青

（邢临高速公路管理处，河北 邢台 054001）

0 引言

随着我国高速公路的快速发展，道路建设对高速公路路面设计技术和质量的要求不断提高，因此在路面的设计、施工和养护中，必须重视路面排水设施的设计与施工。高速公路中的排水系统的完善性对公路寿命有着决定性影响，是高速公路修建的重要组成部分。从对邢临高速的路面统计资料的总结分析可知，影响路面使用性能和寿命的一个重要因素是水，排水设施设计不良会增加后期运营和养护工作、增加运营和养护费用支出。

1 水对高速公路的危害

1.1 影响高速公路安全行车

如果高速公路路面上的降水不能及时、有效的排出，积水就会在路面形成水膜，降低行驶中车辆与路面的摩擦力，造成刹车失灵，高速公路上行车速度较快，刹车失灵会对驾乘人员和其他行驶车辆造成极大安全隐患。此外，车辆高速行驶容易使水膜雾化，影响司机视线，容易造成交通事故。

1.2 影响高速公路的使用性能和寿命

路面水通过裂缝、空隙渗入到路基结构层，形成自由水，车辆经过时会对这部分水产生巨大的压力。裂缝经过车轮碾压过后形成负压，沥青混合料在形成的动力冲刷循环下逐渐失去黏结力形成坑槽，影响路面的平整度，降低结构层的强度，严重时还会造成各结构层之间的分离使路面断裂，在冬季还有可能造成路面冻胀破坏。雨水对土路肩、边坡损害更大，路基边坡在受到雨水的侵蚀后，常常出现土路肩边坡冲刷、路基塌方、滑坡等公路水毁现象。

2 设置排水设施的目的与原则

2.1 设置排水设施的目的

（1）把路基工作区的含水量降低到一定的范围内，保持路基常年处于干燥状态。

（2）排除高速公路路面积水，将积水拦截在路基范围以外，并防止地面水漫流、滞积或下渗。

（3）隔断、疏干、降低地下水，并将地下水引导至路基范围以外的适当地点。

2.2 高速公路排水设施设计的基本原则

（1）高速公路排水设计要根据所处地段的地理情况因地制宜，合理布局、讲究实效，进行全面的规划设计，积极利用有利地形和自然水系，以使水流及时疏散，就近分散。

（2）排水系统应自成体系，应该考虑与周围农田水利的配合，必要时要加修涵管，做到与灌溉沟渠互不干扰。同时要防止排水水流过大冲毁农田或危害其他水利设施，另一方面也要防止农业用水影响路基稳定。

（3）设计前应进行地质调查，查明水源，考虑路基排水设施与涵洞布置相配合，地下排水与地表排水相结合，排水沟的横向和纵向设置相结合，从而做到全面规划，合理修建。

（4）在不破坏当地水文的前提下，节约用地，排水设施的形式应与周围自然景观相协调，选择有利地形设置人工排水沟，满足排水主功能并营造道路与自然和谐的环境。

3 高速公路排水设施分类

3.1 路面表面排水

以边沟、截水沟、排水沟等组成的路肩排水和中央分隔带排水为主的路面排水系统主要排出的是雨、雪等降落到地面的水。路面排水根据路线纵坡一般分为两种形式：分散漫流式和集中截流式。当路线纵坡＜0.3%时，采用分散漫流式路面排水，采用水泥混凝土的平缘路缘石，将路面水沿纵坡和横坡排入边沟；当路线纵坡≥0.3%时，采用集中截流式路面排水，设置沥青混凝土拦水石，汇集路面水，经每隔一定距离的泄水口流入边坡，排至路基边沟。在高速公路排水设计中边沟、排水沟占有很大比重，在设计中应予以重视。

3.2 路面结构内部排水

结构内部排水指使用无妨土工布、管道、碎石等材料构建排水系统排出通过路面接缝和裂缝等深入到路面内部的水。路面结构内部积水会造成路面沉降、裂缝等，降低高速公路的使用寿命，影响行驶舒适性。路面内部的排水是一个完善的系统工程，不仅要加强路面结构本身的防水措施、提高路面材料的抗水害能力，还要加强内部排水设施设计。二者是相辅相成的，只预防不排出或只排出不预防均解决不了路面内部水对路面结构的损害。

4 排水设施设计

4.1 边沟设计

边沟一般设置在路肩外侧或者低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排出路面、路肩、边坡及流向路基的小量地面水。如图1所示一般路堤横断面采用梯形、流线形、三角形、矩形等。边沟设置于挖方地段和填土高度小于边沟深度的填方路段。分为明沟和加设盖板的暗沟等多种形式，多为石块砌成，边沟可与路缘石结合为一整体。边沟的整体设计要考虑地形、地质、边坡土质、路基横纵设计和边坡断面的形式等因素，因地制宜的设计出与周围景观相一致的边沟。

图1 边沟的横断面形式示意图（单位：m）

4.2 中央分隔带设计

邢临高速公路中央分隔带采用凸形，在分隔带铺面上设置向外侧倾斜的横坡，横坡坡度一般为2%～4%，虽然大部分降水可以通过凸形中央分隔带自排到路面上，再经过路面横坡排到边沟里，但还有少部分水会渗入到中央分隔带内，邢临高速公路在中央分隔带范围内的路基及路面结构层上涂双层沥青，并在中央分隔带中摆放绿化植物，阻止雨水渗入到路面结构层及路基中。

4.3 排水沟设计

排水沟的作用是将边沟、截水沟和路基附近农田及住宅附近低洼处汇集的水引向路基、农田、住宅地以外的水沟，填方路基一般都设要计排水沟。排水沟的形状有矩形和梯形两种，一般情况下只要水流速度不大，都应采用如图2所示的三维植被网。实际上，很多水毁是从排水沟端部开始的。为了防止水流进入水渠等自然河沟中冲刷排水沟端部，排水沟端部往往加设一道隔水墙，隔水墙一般低于排水沟底1～1.5m。

图2 植草土质排水沟示意图（单位：cm）

4.4 急流槽设计

急流槽是用于排泄路面水、挖方边坡流水的重要设施，属于集中排水的特殊形式。急流槽一般有以下几种类型：路堤急流槽、截水沟接边沟的路堑急流槽、截水沟接排水沟的急流槽、边沟接排水沟的急流槽。如图3所示，急流槽一般由耳墙、消力池、横向沟渠等构成。

图3 急流槽构造示意图（单位：m）

5 结语

高速公路排水设计是高速路设计的重要组成部分，良好的排水系统能够延长公路的使用寿命，在设置排水设施时要因地制宜设置完善的排水设施，尽可能地避免不合理问题，最大限度地发挥排水设施的作用，保证路基的稳定和路面良好的使用性能，确保公路交通运输的正常、安全运行，延长高速公路的使用寿命。

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