高速公路路基排水设施病害类型及处治技术研究

郭志滨

（张家口市公路工程管理处，河北 张家口075000）

1 引言

高速公路建设过程，排水问题应进行重点关注，特别是路基工程，由于土体岩性复杂多样，在外界积水以及降雨的长期作用下，会降低公路构造物的整体稳定性和结构强度，长时间影响下会导致公路病害的产生，缩短公路使用寿命。 另外，既有的公路路基排水设施在外界因素影响下也会产生病害问题，集中在公路边沟、截水沟、急流槽、桥涵以及中央分隔带处， 针对该现象， 不仅需对产生病害的排水设施予以修复还原，还应结合实际情况进行加固处治，避免淤积、虚土、冲沟等现象产生，确保积水能顺利、快速排出公路之外。 本文基于高速公路路基排水设施病害类型及处治技术进行研究， 围绕路基排水设施病害类型、处治措施进行展开，并在实际工程中进行应用分析。

2 常见路基排水设施病害类型

2.1 边沟、排水沟

当路基边沟、排水沟自身受到严重破坏，且沟渠底部的浆砌面粗糙度较大时，过往的水流速度会降低，进而影响沟渠的排水效果，如图1 所示。 另外，排水沟、边沟沟渠浆砌石由于压实度不足而容易脱离原路基位置，产生沟渠沉陷开裂现象，也会影响沟渠的排水效果。 当路基排水沟、边沟内存在明显的杂物时，会影响沟渠的防冲、防淤等效果，此时路基线形和沟底纵坡保持一致，导致路基边坡泥沙下滑，造成沟渠产生堵塞。同时，当边沟盖板上的排水孔存在堵塞现象时（见图2），会阻止路面积水的顺利排出，而当盖板的排水孔孔径偏小时，降雨后堆积的泥沙淤泥会拥堵泄水孔， 也会严重影响沟渠的排水效果。

图2 边沟盖板泄水孔堵塞

2.2 截水沟

当路基截水沟未做好必要的防冲加固措施处理时， 在地表径流作用下路基边坡会产生滑动， 长时间后会导致截水沟产生坍塌破损（见图3），进而造成截水沟的排水引流效果欠佳。另外， 路基截水沟与附近弃土堆距离较近时， 在降雨的作用下，弃土堆产生的泥石流会不断渗透至截水沟中，导致截水沟淤泥堵塞，同时，边坡上的杂草、碎石也会滚落至截水沟内，直接影响其排水效果[1]。 当路基截水沟设计的长度过大、坡度较小，且未能与周边排水设施衔接良好时，地表径流无法快速排出，长时间滞留堆积后导致截水沟结构冲刷严重。

图3 截水沟垮塌

2.3 急流槽

在高速公路路基边坡中， 急流槽主要起不同排水设施径流汇集的作用，当急流槽未充分结合地形进行布置时，急流槽结构底板防冲效果不明显， 其出水口冲沟会产生严重的损坏现象，如图4 所示。 另外，当急流槽未进行缓冲设计时，在降雨影响下也会引发结构冲刷， 进而导致路基边坡稳定性和结构强度降低[2]。急流槽进水口处与截水沟之间衔接不到位且未优化加固时，使平缓程度不佳，也会导致水流冲出急流槽，侵蚀并污染周边环境。

图4 急流槽沟底冲刷

2.4 小桥涵

当高速公路过水涵洞内堆积杂物、树干、稻草等垃圾较多时（见图5），会严重影响正常地表径流的排放引流，使水面增高出现堵塞等，另外，涵洞进出水口处堆积有较多泥沙以及垃圾时，也会将边沟进行堵塞。

图5 涵洞堵塞

2.5 中央分隔带排水

高速公路的超高渐变段中央分隔带处的积水流速不高，而当路拱坡度以及纵坡较低时，会造成地表径流排水效果降低现象，此时积水会在中央分隔带四周堆积（见图6），长时间下来地面的漫流影响会导致相关设施产生水毁现象。 同时，高速公路中央分隔带内埋设的渗沟容易产生失效，主要原因为渗沟外层的土工布因结构老化而导致自身渗漏效果降低，长时间下来渗沟内部产生堵塞而将影响中央分隔带的正常排水效果。 一般来说，中沟设置于公路中央分隔带的两侧，而当中沟中堆满树叶和泥沙时，也会影响中央分隔带的排水引流效果。

图6 超高渐变段积水

3 工程概况

某高速公路建设项目全线长94.032 km，双向6 车道设计标准，路基宽度为26 m，设计行车速度为120 km/h，公路荷载等级为Ⅰ级，全线桥隧比为60.3%，路面设计为沥青混凝土结构形式。 该高速公路路基工程占比较大，需填方量较多，全线存在多处路基高边坡，路基防护多设计为锚杆框架梁、窗孔式护面墙以及仰斜式挡土墙等，且设置有边沟、排水沟，边坡上设置有截水沟以及急流槽。 该高速公路所处地区全年降雨量较大，为确保公路积水能顺利排出流入自然水渠，在适当位置还设有盲沟辅助排水。 为改善路基排水设施病害，提高排水效果，本文重点对路基排水设计优化进行研究。

4 公路路基排水设施病害处治措施研究

4.1 处治原则

1）当公路路基排水设施受损程度降低时，可直接选用浆砌片石或是C20 混凝土予以加固处理，以还原、修复原排水设施正常功能。

2）当公路路基排水设施受损严重时，应及时予以拆除，避免形成冲沟、虚土，并选择适当位置进行再次修筑，强化排水效果。

3）需设置排水设施区域，应结合实际情况施作相对应的排水设施，如截水沟、跌水井、挡土墙等，并尽量将积水引流至自然水渠中[3]。

4.2 处治措施

4.2.1 因地制宜排水设计

进行排水设计时，应充分结合道路线形设计、水文地质条件、特殊路基等因素，并对每一处排水设施进行精确的设计与计算。 另外，应着重考虑排水系统的协调配合，合理设计各排水设施之间的间距， 同时还需合理设置沟渠之间的高度和线型。 设计过程中进行理论分析计算的同时还应进行必要的模拟试验，确保既可满足排水需求，又能提高质量安全。 排水设施和自然沟谷之间的协调性也需重点控制， 外侧的进出水口应进行合理的衔接消能设计， 确保积水能顺利流至农田或自然沟谷之中。

4.2.2 采用预制装配式沟渠与排水路面技术

浆砌片石沟渠在高速公路应用中较为广泛， 而浆砌片石容易产生堵塞、破损以及脱落，因此，为改善此现象，可采用新型的装配式急流槽和边沟， 达到快速排水效果的同时减少病害的产生[4]。 针对中央分隔带汇水漫流问题，可改善排水性沥青路面内部骨架结构， 采用具备排水功能的级配进行路面设计，进而提高沥青路面的抗滑性和排水性，如OGFC 沥青混凝土。

4.2.3 加强边坡加固

当边坡无任何防护，或防护效果较差时，线形排水设施仅能汇集部分的坡面径流， 而其他大部分坡面水会侵蚀破坏排水设施，同时引发路面积水，当坡面防护不足时，其坡面土体的整体稳定性会降低， 导致沟渠的净化能力降低而造成沟渠淤积。 常用的边坡加固措施有圬工、植被防护等，可有效降低坡面受雨水径流冲刷影响，降低沟渠淤积程度，同时也加强了路基边坡的整体稳定性和结构强度[5]。

4.2.4 加强排水设施养护管理

影响公路路基排水设施寿命和质量的关键因素之一是后期养护管理，在实际养护中，应严格遵照养护规范进行定期定点的养护处理，减少后期排水设施淤积或堵塞现象，另外，养护技术人员应定期将公路路基排水设施内的杂物予以清除，并对产生病害的排水设施予以修复，记录好养护维修数据，分析病害规律，以提高排水设施养护管理效果。

5 结语

本文就高速公路路基排水设施病害类型及处治技术应用进行研究，结合实际高速公路路基工程，详细介绍了高速公路常见的路基排水设施的病害类型， 重点对路基排水设施病害处治措施进行研究。 研究结果表明，对存在病害的路基排水设施进行必要的修复以及加固处理，并加强路基排水设计管理，可有效提高路基排水效果，避免路面积水以及路基侵蚀，增强路基整体稳定性和结构强度。