公路路基路面及排水结构设计论述

文/王劲松

1 前言

高速公路项目的施工环节，若没有及时排除地表水，就会导致路基受到积水侵蚀，从而使结构发生变化、强度性能下降引发各种病害问题。因此，我们要根据高速公路施工具体情况，合理进行资源的整合与应用，保证排水结构的性能符合标准要求；另外，在实践过程需要根据实际构建路基路面排水系统设计方案，保证路基表层积水、地下积水可以立即排出，避免积水给路基结构带来不利的影响，提升路基结构总体性能。

2 工程概况

某高速公路建设项目为双向四车道的形式，是一级公路项目，设计最高行驶速度为80km/h，路基宽度21.5m，根据需要选择混凝土护栏。下面以该高速公路为案例进行分析，主要对其路基、路面、排水设计等方面进行分析，以保证路基结构性能合格。

3 公路路基设计

3.1 设计设计原则分析。公路路基设计需要遵循特定的原则进行，比如当地地形条件、地质状态、水文与环境等方面，选择合适当地的设计方案，保证排水设施、防护工程等符合标准要求，以此做好病害的预防和处理工作。

3.2 确定最佳路基断面尺寸。根据本次工程的要求，并结合当前国家标准，该项目是双向四车道的一级公路标准，设计行驶速度为80km/h，路基宽度21.5m，行车道宽4×3.75m。

3.3 路基设计标高。该高速公路项目的高程设计线是道路中线，从用地的范围进行分析，因为该区域内分布着大量的城市居住区域，所以土地供应量不足；公路用地是通过路堤两侧边缘向外延伸1m 以内进行施工，同时还布置了公路界碑[1]。

路基标高设计应该保证路基边缘超出路基两侧地面积水高度尺寸，综合分析地下水、毛细水、冰冻等方面的影响，以保证其结构强度与稳定性合格；另外，还需要综合分析路基结构的旧高程、路线交叉、桥涵等结构物高度的影响。除了上述标准要合格外，还应该使路基压实度符合标准之下的最小高度尺寸标准。该项目具体参数可见表1 所示。

表1 公路路基压实度及其填料设计要求

4 路基防护设计

该项目设计方案中一般路段结构上应用的是亚粘土、压砂土等材料进行路堤结构的填筑施工，内边坡的坡率设计为1∶1.5，外坡率为1∶1。结合该施工所在地区的地质条件，沿线需要使用低液限粘土与粉土材料，路基边坡极易因为雨水而产生严重的冲击影响。通常来说，该路基需要应用灌木、乔木等植物种类进行绿化施工，且在路基高度超过3m 后，应该在现场设置浆砌片石网作为防护结构使用。

5 节约用地的主要方式分析

该高速公路项目总体处于平原地带，且线路总体来说是比较平坦的，没有凸起的部位可以进行取土作业。整个公路施工范围内，路基主要是填方结构，土量需求很大。结合外业调查数据分析，并考虑地方的具体情况，确定如下方案：

5.1 在该公路两侧开挖沟渠、池塘内进行取土；分析当地的水利工程设施情况，与政府管理部门签订协议，进行鱼塘或者沟渠的开挖取土。这种方式占地面较小，取土效果也很好。

5.2 在取土场取土。选择该高速公路路线两侧的高地或者是没有任何经济价值的土地进行取土，同时把地表以下30cm 厚度的种植土存放到旁边，取土结束后将其退回，然后恢复耕地作用。一般来说，取土深度不能超过1.5m[2]。

6 公路路面设计

按照该高速公路项目的交通运行量、道路等级等标准确定路面的技术要求，分析水文、气候、地质等具体的资料，并考虑当前筑路的实际情况，总结工程经验，明确具体的设计原则，以保证路面设计方案合格。公路路面结构组合形式、厚度参数都要在确定交通通行量、施工材料等方面之后确定，总结经验教训，本次工程的具体设计方案如下表2。

6.1 本次高速公路使用的沥青混凝土材料，采用SBS(Ⅰ-C)型改性沥青材料，上面层部分选择应用高强度抗滑安山岩作为粗集料，将石灰砂作为细集料，同时确保其材料性能合格；下面层应用AC-20C 型中粒式沥青混凝土为石油沥青材料，下面层的集料采用的是石灰岩材料。两面层之间需要设置SBR 乳化沥青下封层。下封层下部需要设置透层结构，以保证其渗透效果合格，达到工程使用标准的要求。

6.2 基层选定。按照本次工程的实际情况，基层部分选择应用二灰碎石材料，其早期强度相对比较低，施工过程不会受到其他因素的影响，能够保证结构性能合格。

6.3 底基层选定。该结构的选择需要考虑技术标准和要求，并保证其技术参数符合标准要求，确定各个材料的性能符合标准，所以该项目中的底基层使用了稳定土的形式。因为该工程中所选择应用的土质主要是低液限的粘土与粉土，所以底基层应用石灰土进行施工。

6.4 在该工程项目实施中，结构厚度根据当量轴次计算确定，数值相差很小，所以分段应用不同路面厚度并不具备特殊影响意义，如表3 所示。

表3 路面结构厚度参数分析

7 路基路面排水设计

7.1 路表排水设计

该部分的设计目标就是保证路面降水、路肩积水等立即排除出去，避免积水造成结构性能下降。在设计时需要考虑路面的形式，并保证没有任何超高的位置，且两侧应该布置成为横向排流的结构形式，以保证排水性满足标准。路基如果作为路堑结构应用，且作为横向部分进行设置，积水会直接流入路堑沟内。路基作为路堤应用，可以选择下述两种路标排水方式：

7.1.1 确保路面积水直接流入路堤坡面上。

7.1.2 设置拦水带结构，并通过急流槽把积水排出去；超高部分进行排水设计，以确保两侧排水性能合格；在路缘位置上安装集水管装置，一般都是选择缝隙式的形式[3]。

7.2 分隔带排水设计

在公路项目分隔带部分的排水设计方面，确定中央分隔带的结构设计方案时，通常根据需要设置盲沟的结构，以保证可以及时把雨水、积水排出去，且不会给结构产生任何影响。只有保证中央隔离带排水效果达标，才能有效预防地下水给路基造成的不利影响，确保路基结构性能合格。通常来说，还需要在中间部位上设置具有防渗性能的材料。该材料可以大大提升防渗效果，保证路面与盲沟的连接更加顺畅，充分保护路基的完整；除此之外，还需要把盲沟布置在通讯管线的下部位置，同时应该保证该管线和隔离带中间部位要设置土工布的结构，以提升结构总体应用性能。

8 结语

综上所述，在高速公路路基路面的排水设计中，考虑当地的实际情况是非常重要的因素，也是关系到运行性能的核心要素。因此，设计人员要深入施工现场了解实际情况，选择符合实际需要的设计方案，提高排水性能，保证其满足高速公路的运行需要，充分保护路基路面的结构，以达到交通安全性、稳定性的运行标准，积极促进我国经济与社会全面发展。