高速公路路基排水设施的病害及其治理措施研究

摘要：简述高速公路路基排水设施的使用要求，阐述了冲淤破坏、沟渠损坏、进出水口堵塞、超高渐变段积水和路基病害等方面的路基排水设施常见病害。结合实际制定病害处理方案，采用新型施工技术优化排水设施，通过路基边坡加固治理和做好排水设施的养护管理等措施，为治理高速公路路基排水设施的病害提供了有益的参考。

关键词：高速公路；路基排水设施；常见病害；治理措施

0 引言

在高速公路使用过程中，受气候变化和养护缺陷的影响，其路基排水设施的水毁、损坏现象较为显著，对高速公路的正常使用产生不利影响，甚至引发行车安全问题。路基排水系统的健全、稳固和排水顺畅，是保障高速公路行车安全和使用寿命的重要因素。在高速公路养护工作中，必须高度重视路基排水设施病害的处理工作，及时有效地消除病害，为公路安全行车奠定坚实基础。

1 高速公路路基排水设施使用要求

1.1 确保排水设施的稳固性

高速公路路基排水设施分布在路基、地面和地下等多处位置，包括边沟、截水沟、急流槽、渗沟、盲沟以及横向排水管道等多种类型。在降雨量较大时，要求路基排水设施稳固地发挥作用，及时将雨水排出路基范围之外，避免对路基的稳固产生不利影响。

排水设施需要具备良好的冲淤平衡功能。但在排水设施的进出口及其衔接部位，在雨水的长期冲刷作用下，会发生水毁现象。在强降雨状态下，会出现泥沙淤堵、积水漫溢现象，对路基、路面造成危害[1]。因此必须强化路基排水设施的养护工作，及时排除其病害，确保其稳固性。

1.2 确保排水系统的完善性

高速公路路基的排水设施组成了排水系统，排水设施是排水系统能否正常使用的主要影响因素。某一排水设施出现问题，都会造成排水系统产生堵截、积蓄和功能失效，严重时会导致公路路基出现水毁现象。因此在排水系统设计、施工、使用、养护等环节，都应强化对排水系统性的重视。

应根据不同地区、不同路段的降水量等因素，合理优化路基排水设施的设计参数，确保排水系统的径流量符合路基排水的实际需要。当前相关规范中，没有明确规定排水设施的最大尺寸，鉴于此，在高速公路路基设计和施工过程中，应当根据实际情况进行优化调整，确保排水系统的完善性，同时避免资源浪费。

1.3 提升路面行车的安全性

排水设施病害处理的根本目的，就是在保障高速公路路基稳固的基础上，实现路面车辆行车安全。在高速公路使用过程中，要确保路面积水在最短时间内排到排水设施中，并确保排水设施连接顺畅，边坡保持稳固无坍塌。为此在排水设施使用、养护、管理过程中，需要精准评估不同路段的积水和边坡水毁情况，开展排水设施病害和行车风险分析，及时采取有效措施提升路面行车的安全性。

2 高速公路路基排水设施常见病害

2.1 冲淤破坏导致排水不畅

冲淤破坏是高速公路排水设施使用过程中最为常见的病害，其原因主要是沟渠排水性能不足、排水设施之间配合不协调。高强度降水会对排水设施产生较为显著冲刷作用，造成冲淤破坏，使边沟、截水沟等排水设施出现明显泥沙淤积现象，导致排水不畅。

冲淤破坏根本原因主要包括：设计环节没有深入做好地貌水文调查，水力计算有偏差，排水设施截面尺寸及沟底纵坡等参数设计不合理，排水设施的高度与位置设置不合理，不同的排水设施之间难以形成有效结合[2]。

排水沟渠过长也会因水流冲刷作用过大而导致冲淤破坏现象。出现冲淤破坏现象，不仅会对路基运行的稳固性产生影响，还会对其边坡土体和植被产生破坏作用。在降雨量较大时，还会造成雨水漫流至路面，导致行车出现安全隐患。

2.2 沟渠损坏导致排水不畅

沟渠是高速公路路基排水设施的重要组成部分，是确保排水有效性的关键设施。在高速公路使用过程中，如果出现路基沉陷、边坡滑坡等现象，都会造成沟渠损坏，导致其排水不畅。

某些高速公路的浆砌片石直接铺设在土基上，若此时土基会出现不均匀沉降现象，会造成沟渠底部出现开裂、沟渠垮塌等病害。若些高速公路会出现边坡滑坡现象，会造成沟渠塌陷或泥石流流入沟渠，导致沟渠堵塞或破坏，甚至对边坡稳固性产生影响。

在雨季降水量较大的情况下，沟渠受雨水长期浸泡，也会造成沟渠的沉陷或断裂，对排水系统的排水效率产生影响[3]。在项目施工过程中，沟底纵坡及其抹面的平整度不足、或部分位置有裂缝时，也会造成沟渠的破损，导致排水系统运行不畅。

2.3 进出水口堵塞现象

进出水口被认为是排水设施的开关，进出水口、尤其是出水口出现堵塞，必然会对排水系统整体运行产生不利影响。进出水口堵塞的原因比较复杂，主要集中在以下3个方面：

一是设计方案不符合规范或实际情况，在进行计算验证时，所选用的水文地质数据不准确，排水能力设计不符合要求，造成进出水口冲淤平衡能力较差。

二是排水设施的孔径参数设计不合理、后期养护及清理不到位，造成泄水孔堵塞严重，导致路面汇集的积水无法及时排出而渗入路面，对路基性能产生不利影响。

三是部分路段的路基在施工过程中，材料分布不均或质量不合格，造成路基强度和稳固度不足，在进出水口堵塞时，积水大量渗入路基内部，从而导致路基严重破损。

2.4 超高渐变段积水严重

超高渐变段是指高速公路曲线段与直线段衔接的路段。为确保行车安全，需要将超高渐变段的路拱由向外侧倾斜调整为向内侧倾斜，使得路拱的横坡发生变化。由于倾斜方向发生了变化，造成超高渐变段部分路段出现零度横向平坡。

在出现强降水时，该路段两端集中汇流至平坡位置，导致积水在路面形成漫流现象[4]。尤其是积水集中于中央隔离带部位时，会造成该部位积水明显、泥沙淤积。此时如果与集中井相连的横向排水管失效，不仅会造成积水无法及时排出，还会由于长时间浸泡导致部分排水设施产生病害，直接影响路基的稳固性。

2.5 路基病害导致排水设施病害

高速公路车流量和承载量较大，如果施工质量控制不到位，在长期超出设计流量和承载量时，会造成路基出现不同形式的病害，导致排水设施随之产生病害。如果路面密实度不足，会造成路基沉降、边坡滑落或塌陷，会导致排水设施受损。

如果部分路段的边坡风化现象显著，在多种因素影响下，会造成边坡崩塌、面层滑落病害。路基病害引起的排水设施病害，通常具有较强的隐蔽性，养护难度较大，给高速公路安全行车带来不利影响。

3 高速公路路基排水设施病害的治理措施

3.1 优化路基排水系统设计方案

路基排水系统设计方案是否规范、设计参数是否合理，对排水设施病害发生具有直接影响。排水系统设计不当，必然会造成排水设施存在缺陷，导致其使用过程中发生病害。排水沟在设计中，需要重点考虑沟底纵坡、路堤填土高度、路面结构类型、沟身材料等因素，并需依据地质勘察、施工规范和材料性能等参数，选择合适的计算方法，对设计方案进行优化。

通过优化设计方案，合理控制施工成本，可保障排水设施使用性能，降低排水设施病害发生概率[5]。可以利用BIM（建筑信息模型）软件构建排水设施模型，模拟排水设施使用情况，分析排水设施的预期寿命，针对其不足之处，采用优化施工材料、改变水流方向等方式进行优化，有效提升排水系统整体使用性能，避免发生病害现象。

3.2 结合实际制定病害处理方案

高速公路路基排水设施病害发生的原因比较复杂，应当结合实际合理制定处理方案，以便有效防止排水设施产生病害。在处理上述病害时，可采取以下措施：

一是针对桥梁部位发生的病害，采用增加挡土墙、加固跌水井和使用混凝土回填边沟空洞等方式，修复和优化排水设施。

二是针对中央隔离带无防渗结构，采用在中央隔离带底部增设纵向和横向排水管道的方式进行处理，尽量消除积水在中央隔离带的渗入，减少因堵塞造成的病害现象[6]。

三是针对急流槽病害较为显著、甚至在路面形成冲沟等病害，采用将表面虚土清除后，利用混凝土和浆砌片石相结合的方式进行原位加固，并确保各个排水设施之间形成良好衔接状态。高速公路路基排水设施原位加固原理如图1所示。

3.3 采用新型施工技术优化排水设施

高速公路路基排水设施发生的不同形式的病害，可采用新型施工技术予以消除，同时优化排水系统整体使用性能。例如在传统施工方案中，浆砌片石沟渠应用广泛，其具有造价低、施工便利等特征，但是在使用过程中常会出现破损、堵塞及砌石脱落等病害。上述病害通常采用预制装配式沟渠进行修复，其在排水设施病害治理方面的应用效果良好。

某高速公路路基排水设施发生上述病害后，工程人员采用了新型施工技术优化了排水设施。具体措施如下：在利用预制装配式沟渠技术的基础上，将沟渠上部设计为生态蝶形沟，增设集水井和倒虹吸装置，实现雨水的高效收集，降低了沟渠冲刷风险。此外，针对超高渐变段及中央隔离带存在的汇水漫流问题，应用路面排水技术提升路面排水能力，减小积水对路面行车安全的影响。

3.4 路基边坡加固治理

高速公路路基边坡的加固治理，能够有效避免外部因素造成的病害。在高速公路养护工作中，针对没有防护或者防护欠佳的边坡，可采用锚固、抗剪力混凝土结构、支护等措施，提升边坡的稳固性。在实施过程中，可采取sca7zHdfjEv3R5X65hIHEQ==多种措施综合治理的方法。

在分析边坡治理措施对排水设施病害控制、路面行车安全等方面影响的基础上，采用注浆加固、锚杆加固、土钉加固及预应力锚索加固等具体方法，减轻因坡面径流、泥沙及滑坡对边沟、沟渠等产生的冲击作用，确保边坡的稳固性。此外边坡加固治理工作，还应当考虑地形条件，充分利用地形条件进行加固处理，在确保处理效果的前提下，有效控制施工成本。

3.5 做好排水设施的养护管理

深入做好排水设施的养护管理，可有效提升其排水功能，延长其使用寿命，也是有效控制病害的重要措施。应当重点关注排水设施的淤积和堵塞现象，结合其养护工作常见病害，制定系统性的养护计划。

在排水设施日常养护工作中，要及时清理沟底杂物，定期做好质量检测。对于发现的病害，要结合实际情况制定完善的修复计划，采取必要的技术措施，及时进行修复处理，尽量消除病害对路基的不良影响。公路养护管理部门应当提升对排水设施养护的重视程度，重点检查和分析强降水情形下排水设施的排水功能，有针对性地进行优化改进，确保排水设施保持良好状态。

4 结束语

高速公路路基排水设施发生病害后，对路基完好和使用寿命具有直接影响。因此必须加强路基排水设施的施工和后续的养护工作，必须高度重视和强化对排水设施的病害监测和修复工作。要明确高速公路对路基排水设施的基本要求，深入实际做好调查研究，准确分析病害现象发生特征，优化养护方式，构建系统性的防护体系，降低病害发生概率，为路基排水设施的完好和延长其使用寿命提供有效保障。

参考文献

[1] 赵亚君.高速公路路基排水设施病害类型及处治技术分析[J].工程建设与设计，2022（23）：119-121.

[2] 胡枭.高速公路路基排水设施病害类型及处治技术分析[J].四川建材，2021，47（12）：91+93.

[3] 魏香斌.高速公路路基路面排水施工技术[J].四川水泥，2021（8）：234-235.

[4] 陈振义.高速公路路基施工技术与质量控制[J].绿色环保建材，2021（3）：114-115.

[5] 罗大天，邹静蓉，李嘉薏.高速公路路基排水设施调查与病害分析[J].价值工程，2020，39（20）：152-154.

[6] 肖洪智.高速公路路基路面排水存在的问题及快速养护方案[J].交通世界，2020（16）：30-31.