改扩建中路面排水设计方案的选择

路面排水设计的重要性

2017年，我国南方多个城市发生了内涝，一方面影响了民众的日常生活，另一方面也对公路改扩建过程中路面排水设计提出了更高的要求。

由于我国的城市内涝现象已经引起了社会的广泛关注，因此对路面排水设计的研究逐渐增多，也取得了一些阶段性的成果。相关的研究表明，路面排水能力主要受渗透、行车荷载、填充材料的失效和排水设计方面的缺陷等因素影响。从渗透角度来看，路面的积水如果不能在有效的时间内进行排除，将会渗入至沥青表面的毛细管道中，进而缩短路面的使用寿命。例如，自由渗水会使承载力下降、路面出现唧浆，长此以往就会出现路面开裂与错台。从行车荷载角度来看，路面的积水长时间不能排除，就会形成水膜层，进而使路面不具备抗滑功能，沥青表面出现毛细管道的收缩，导致路面强度难以保证。相关研究表明：行车荷载停留时间过长，会使路面形成高达5cm的错台现象。从排水填充材料的失效角度来看，气温达到一定的程度，沥青路面会出现热胀冷缩，填充材料因性能下降就会被挤出，形成了孔隙，雨水会破坏基层，造成接缝变形。从排水设计方面的缺陷角度来看，部分公路坡度较小，排水设计不完善，在暴雨或者长时间降雨后容易形成积水，长此以往会出现强度受损且结构不稳定等问题。

路面排水功能结构设计的基本程序

要做好公路改扩建中的排水设计工作，需按照以下步骤进行：首先是对工地现场勘查。对公路改扩建工程施工周围进行地质勘查，确定相关的技术，及时了解周围的水文情况，特别是径流问题，最大限度地规避向农田中排泄工程污水，当然这种情况下适于采取互为利用的手段，既有利于农田水利灌溉，也有利于排水；其次是因地制宜，关注周围的地理环境。秉承因势利导的建设准则，采取一般混合模式进行路面排水，另外还要将路基结构的防护固化与路基排水过程紧密配合；再次是要注意排水设计方案带来的衍生性问题，例如带来地下水污染，造成局部积水或者区域水土形态恶化等问题。

路面排水几何设计方案

纵断面设计

路面排水几何设计主要包括纵断面设计、平纵组合设计和横断面设计。纵坡较小时，水流速度相对缓慢，当纵坡坡度较大时则正好相反。因此，在纵断面设计时，应尽量考虑坡度因素，尤其是横向排水不畅的路段。另外，在对竖曲线进行设计时，竖曲线的半径都不宜过大，否则会影响行车安全。

表1 各种路面的路拱横坡坡度

平纵组合设计

平纵线形组合设计首先要考虑的是路面排水的要求，另外还要满足汽车运动学，因此在设计时，要注意尽可能做到平竖曲线的一一对应，这种形式对路面排水有利。

横断面设计

横断面的设计首先是路拱设计，一般将路面设计成路拱有利于排水，对于路拱坡度可按照表1中的参数要求。路拱形式可分为直线形和抛物线形两种，直线形路拱在现阶段的应用相对较少，抛物线形路拱的型式美观，路面中间部分坡度较小，有利于路面雨水的排出。其次是路肩设计，部分道路路面需要依靠路肩排水，路肩的设计也要考虑排水，例如，直线路段路肩的横坡度一般与行车道横坡相同；圆曲线路段路肩上的雨水尽量向路外排，曲线外侧的土路肩横坡坡度应采用3%或4%的反向横坡。

透水性路面排水设计

道路的硬化尽管满足了交通运输和民众的出行，但是大规模的硬化已经导致很多的城市出现雨水不能充分渗入地下，管道的负担加重，城市出现内涝现象。因此，可以对城市部分道路路面进行透水性铺装设计，通过此方法可以恢复地表的一部分生态功能。

人行道排水设计方案

人行道是城市改扩建路面的重要组成部分，设计单位要根据人行道的特点，对路面面层采用透水性铺装，当遇到强降雨时，路面径流就会下渗，减少积水现象的发生。在对人行道面层进行铺设时，黏性土制作成的青砖往往成为了首选，当然支撑层均采用半刚性基层，路缘石是由石料加工；当降雨量较小时，雨水可以通过面层透水性材料之间较大的间隙渗入下去，然而这种铺装设计透水能力有限，一旦短时间内出现较大的降雨，就会造成积水，因此可以对基层也采用同样的材料进行渗水铺装，并且选取具有透水性的路缘石来实现这个目标。在实际采用透水砖时，应结合周围的环境进行选择，降落的雨水可以透过地砖被土壤吸收，也使得城市内涝的可能性降低，在夏天有效缓解城市的热岛现象。

车道路面排水设计方案

首先对于非机动车道来说，在条件允许的情况下把非机动车道设置成为一个单独断面，这样就减少了交通工具的荷载压力，使非机动车道路面整体渗水性提高。在道路的一侧埋设渗沟排水管，在降雨量较大的地区多采用U形线形排水。其次对于机动车道，也要摒弃之前的非透水路面铺装，选择透水性路面铺装。例如，目前多采用透水性沥青混凝土铺筑，具有抗滑性好、吸水能力强等优点。如果选用透水性沥青铺筑道路的话，应该考虑路面渗水主要以上面层为主，这样有利于减少雨水在路面上的停留时间，收集流入绿化带的水（如图1所示）。

图1 生态型路面横断面设计

路面线性排水设计方案

根据相关的调查发现，我国道路目前最主要的排水方式是定点排水，这种排水方式在降雨量较小时，可以发挥一定的作用，但是在降雨量大的时候只能发挥大概三分之一的效果。为了解决这一问题，在众多科研院所的努力下研发了一种设有排水通道的U形槽体，利用该系统进行雨水收集，提高雨水利用率。与定点排水相比，线性排水具有挖深较浅、排水效率高的特点，不仅使雨水得到充分的利用，还能节约工程费用、提高行车的稳定性。

结语

对于公路扩建中路面的排水设计方案，本文只提到了一些比较常用的方案，下穿式立交排水设计和共同沟的规划设计也是目前较常见的设计方案，另外相关学者也对公路扩建中常规路段、软土地基施工路段、挖土方区段、填挖交接段以及低矮型路堤结构的排水设计方案进行了分析。总而言之，公路扩建中路面排水的设计方案既要考虑城市的特点和自然环境，也要提高排水的效率，并且兼具经济和社会效益。