高速公路路基排水设施常见病害及处理研究

吴清利

（甘肃路桥第三公路工程有限责任公司，甘肃兰州 730030）

0 引言

建设高速公路路基排水设施的目的是减轻积水对高速公路造成的伤害，常见设施有跌水、急流槽、排水沟，以及渡槽、积水池等。在实际应用中由于设计与管理工作不到位导致其并没有发挥出应有的效果，造成诸多病害进而导致高速公路路基排水设施运行不顺畅。高速公路一旦出现路面积水问题，会直接软化路基下的土地层，导致路基底部失去基础支撑，严重影响高速公路的使用寿命，甚至可能导致交通安全事故。比如，排水设施无法正常工作时会出现很多自由水，形成水雾对驾驶员造成干扰进而影响汽车通行安全。因此，相关工作人员应该针对此类问题进行深入分析与探究，积极寻找有效措施来治理高速公路路基排水设施病害问题，使排水设施发挥有效的作用，从而延长高速公路的寿命、提高其质量并保证行车安全。表1 是高速路路基施工的技术规范，为施工提供了技术参考。

表1 路基施工技术规范

1 高速公路路基排水设施常见病害类型及产生原因分析

通过对高速公路路基排水设施的调查分析，下面总结出五种典型的排水设施病害类型并进行原因分析。

1.1 沟渠堵塞

沟渠堵塞即排水沟渠存在杂物堆积现象，如落叶、树枝或人为丢弃的垃圾等杂物，导致排水沟渠无法防淤、防冲，影响排水系统进行排水工作[1]。

产生原因：一是由于长时间的降雨，导致坡面上的泥沙流动到排水沟中，造成排水沟堵塞，不能正常完成排水工作，甚至在大量降雨量长时间高强度的冲刷下，还会导致排水沟渠毁坏。二是在高速公路施工过程中，由于施工人员操作不当致使一些杂物堆积到沟渠中，而排水沟的水流对堆积物作用力较弱以及相关人员未及时清理，使得堆积物无法排出，造成沟渠堵塞的病害，进而诱发路基排水故障的质量问题。

1.2 沟渠破损

部分边沟沟渠与排水沟渠被严重破坏，或者沟底的浆砌面粗糙，均会使水流流速降低，造成水流下渗，最终无法实现有效排水[2]。

产生原因：排水沟渠底部的砌浆面过于粗糙，或施工时没有将路基严密地压实，导致高速公路服役过程中出现浆砌片石脱落，这些情况都是导致排水不能及时有效排出的直接原因。此外，在高速公路路基排水设施施工过程中，由于没有对沟渠周围泥土进行加固，当降水量超出其承受能力时，土体结构的稳定性就会受到破坏，出现坍塌现象，泥土滑动到排水沟渠内造成堵塞，甚至可能出现更为严重的排水沟渠垮塌现象。

1.3 沟渠冲刷

从不同路段排水设施排出的水集中汇入排水沟渠内，长时间、高强度的流水冲击导致部分排水沟渠受到破坏的情况叫作沟渠冲刷[3]。

产生原因：第一，施工人员在施工过程中没有严格按照施工规范对排水沟渠进行加固；第二，虽然进行了加固施工但是其强度达不到标准要求。铺设在排水沟渠底部的砂浆在经过长时间的雨水浸泡、冲刷受到一定的破坏，此外各个排水设施的水流汇集在一起，加大了冲刷力度，进而对排水渠造成明显的损害，影响排水设施的正常运转，最终导致水流堆积对高速公路路面造成破坏。

1.4 进出水口淤积堵塞

高速路上常常会出现涵洞两侧堆满树干、稻草等杂物的现象，遇到强降水时阻碍水流正常穿过，甚至造成堵塞，水面增高的后果。

产生原因：进出水口在高速公路路基排水设施中有着举足轻重的地位，相当于排水系统运作的开关，它直接关系整体排水设施能否正常运行。各支路水流需要汇集到一起再经过排水设施流出，会造成较大的冲击力。设计人员在做排水设施的设计工作时，为了避免自然垃圾、人造垃圾等进入排水沟渠造成堵塞，一般选择使用盖板进行阻隔。水流通过盖板上的泄水孔流入排水沟渠内，当盖板上方被石子、垃圾、树叶等物体堵塞，水流无法快速顺畅地流入排水沟渠内，致使路面形成大量积水，对路基结构造成破坏。一些路段采取过水涵洞的设计，但由于工作人员未及时检查，涵洞两侧被木柴等物体堆积造成涵洞堵塞，当降水量过大时，会造成径流浸泡，也会直接对高速公路路基带来不良影响。

1.5 超高渐变段积水漫流

降水集中在分隔带附近无法流入中沟，造成路面出现雨水漫流现象。

产生原因：为了排出高速公路路面的积水，会在高速公路弯道超高渐变段的中央分隔带设立排水沟与集水井。但是，由于设计过程中缺少对细节的把控，造成排水沟截面过小无法满足高速公路路面的排水要求，导致高速公路弯道超高渐变段里侧的积水无法排出，除此之外，施工工艺操作问题造成集水井井口高于排水沟、排水沟高于路面或路面边缘摊铺过高翘起的现象，导致路面积水无法通过排水沟与集水井排出，反而形成积水在排水沟末端倒灌至路面的现象，在超车道形成路面积水。

2 排水设施常见病害处理及养护策略

为了减少高速公路路基排水设施出现病害问题，通过收集相关资料研究高速公路路基排水设施常见病害类型及其产生原因，总结出以下几点有利于排水设施发挥正常功能的优化方案。

2.1 设计合理的地表排水设施

在对高速公路路基范围内地表水量进行充分了解的基础上，开展地表排水设施的布置，使其发挥最大效用。首先采用暗埋法布设边沟，分别设置在路基两侧，用于汇集路面与边坡等处的地表水。截水沟需要布置在边坡路堑的坡顶位置，呈梯形断面结构，按照宽度大于50cm 且高度为50cm 的标准设置，此外还要注意与路基挖方区域保持合适的距离，以免边坡性能受到破坏。

2.2 设计合理的地下排水设施

地下排水设施布置在地下水的挖方、填挖交替等路段，以水的渗流方式实现汇集，如暗沟、渗水井等设施。

地下排水设施的布设有许多需要注意的地方，其中渗沟的布设分为填石、管式和洞式三种类型。填石类型的渗沟适合水流长度短的位置，埋置深度应高于地下水水位，按照施工要求将碎石、小砂石等材料合理填筑在渗沟底部、中部等位置。管式类型的渗沟适用于引水量大、水流长度较长的位置，在该路段设置排水管并将泄水管配置在渗沟末端位置。洞式类型的渗沟则适合布设在水流量大的位置，需要使用盖板等设备覆盖在洞顶和洞壁处。在施工过程中要根据高速公路排水设施的实际情况对三种类型的渗沟进行协调。

暗沟通常布设在高速公路路基范围内的污水管、雨水管、公路分隔带等区域，底部呈矩形，需要满足宽度30～50cm，高度100～150cm 的标准，进水口、盖板、暗沟深度在实际施工过程中需要实时监测路基底部的承载力，及时采取加固措施。

2.3 加强高速公路边坡稳固性

由于自然因素或人为因素的影响，高速公路两侧坡面遭到破坏，导致稳定性降低，进而对高速公路造成损害，因此对高速公路两侧坡面进行加固防护对路基排水设施的正常有效运行有着重要意义。以下总结几点加强高速公路两侧坡面稳固性的方案措施[4]。

第一，使用片石护坡和护面墙，这两种方式都具有一定的抗推力，两者的优点是可以就地取材、制作工艺简单。

第二，使用菱形网格防护，可以预制安装或者在现场直接使用水泥混凝土进行浇灌形成。菱形网格防护的施工工艺简单、适用性强，该方法适用于填方边坡和土质挖方边坡。

第三，采取对坡面进行喷射混凝土的方式，利用混凝土的凝固性对边坡高处一些可能风化掉落的岩石坡面进行混凝土喷射处理，以阻止岩石继续风化造成石块掉落的后果，达到护坡的目的。此方法所需要用到额外的施工设备。

第四，生物防护是一种新兴的高速公路边坡绿色防护形式。除了种树这一传统防护边坡形式外，近年来出现植草或者铺草皮这两种防护方案。这种方式还可以恢复高速公路沿线的绿色生态景观并加固边坡，防止边坡坍塌。

2.4 加强高速公路路基排水系统的养护

在高速公路的使用过程中，经常会出现自由水渗透的问题。因此，在排水设施建设过程中应考虑后期养护问题，养护管理直接关系到排水系统的使用质量和寿命，相关工作人员需要严格依照排水设施养护规范对排水系统进行定期的养护。

一是将沥青混凝土用于高速公路的防水工作中，其优异的物理性质可以有效地加强高速公路路基排水设施的排水性能。

二是相关工作人员应该对排水设施进行定期的检测，及时地清理出堆积在排水沟渠中的杂物，对现今已经出现病害的排水设施，再根据实际情况做出修复或重建对应的处理，以此保证排水设施系统的正常运行，高速公路也能得到有效保护从而延长其寿命、提升其质量。

2.5 因地制宜设计合理的高速公路路基排水设施

设计人员在设计过程中，应对负责路段全段进行分区段分析，针对不同路段的实际情况进行研究，其中包括水质、地理位置、地势地形、气候气象等条件，设计人员需要根据收集到的数据信息并结合高速公路各路段的水流特征以及排水量，对不同路段进行精确的设计，还应考虑强化排水设施各部分的协作，计算并确定各设施之间的合理距离。以截水沟的不同情况为例，当间距过大时，坡面流动的水量较大，坡面容易松软，出现坍塌的现象；而间距过小则容易使生态环境遭到破坏，增加施工成本。因此，需要经过精确的思考和计算设计出合理且有效的排水设施系统，确保可以让排水设施体系得到改善、优化。

2.6 培养专业的养护管理队伍

随着国家经济及技术水平的不断提高，高速公路路基排水设施养护管理工作已逐渐向专业化方向发展。如何打造一支高素质、高效率的养护管理队伍应该成为各级养护管理者所研究的课题，养护工作不应仅一直停留在修修补补的阶段，而是需要能够根据高速公路排水设施运行过程中出现的不同的情况分析出合理、对应的解决方案，并高效地执行到位，使排水设施快速恢复正常运行状态。

3 结语

高速公路在服役过程中容易受到气候以及降水量等因素的影响，导致部分路段经常被大量积水浸泡，长时间的路面积水会严重破坏高速公路的质量，还会对过往行驶的车辆造成威胁，所以高速公路路基排水设施的性能对高速公路路面的安全与使用寿命起着至关重要的作用。总而言之，高速公路的排水工程是整个高速公路的基础设施，更是保证路面质量延长使用寿命的重点所在，而路基排水的病害不仅与地质有关，前期的设计、施工与后期的养护等环节也会影响排水工程的效果，因此为保障高速公路的安全和使用寿命，要从多方面进行分析，采取合理的措施，积极预防和治理高速路路基排水工程的病害。