淺談高速公路排水

李長松,王世強

(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

1 前 言

水是影響公路質量和使用品質的一大要素,設計完善的排水系統是十分重要的。路面排水設計應根據公路等級、降水量、地形、地貌、地質及水文地質條件等因素,結合路基排水、橋涵結構物排水、地下排水系統的設計,合理地布置路面排水設施,使排水系統有機地構成一個完整、暢通的排水體系,確保路基、路面穩定和行車安全。

公路排水設計包括路界地表排水、路面內部排水、地下排水和公路構造物及下穿道路排水等;路界地表排水包括路面表面排水、中央分隔帶排水和坡面排水。坡面排水顧名思義是排除邊坡上的降水,并匯同路面水迅速、快捷地排出路界以外。坡面排水設施按其功能可分為邊溝、排水溝、截水溝、邊坡平臺截水溝及邊坡急流槽等,按斷面形狀可分為三角形、矩形、梯形、U形、碟形等。主要針對高等級公路排水設計的特點,闡述路基排水設計及中央分隔帶的排水設計。

2 高速公路路面排水形式

2.1 路面排水形式

(1)一般路段的路面排水。一般路段是指不設超高的路段,路面排水根據路線縱坡采用分散漫流式和集中截流式兩種形式。當路線縱坡小于 0.3%時,路面排水采用分散漫流式,路面水沿縱坡和橫坡經路堤邊坡排入邊溝或排水溝;當路線縱坡不小于 0.3%時,路面排水采用集中截流式,在硬路肩邊緣土路肩范圍內設置瀝青混凝土或預制水泥混凝土攔水緣石,匯集路面水,每隔一定距離經泄水口流入邊坡急流槽,排至路基排水溝。

(2)超高路段的路面排水。設置了超高的路段,路面水易浸占超高側行車道,并穿過凸形中央分隔帶緊急開口進入另一側行車道,從而影響行車安全,故應及時排除超高側匯集的路面水。一般有3種方案:①中央分隔帶每隔10～15m間距設開口明槽,將超高側路面水排至另一側路面,通過橫坡或邊坡急流槽排至邊溝或排水溝,此方案施工簡單,但對另一側行車道帶來行車安全影響。②在超高側內側利用側石或設置擋水緣石,并每隔一定距離在中央分隔帶設置集水井及橫向排水管,將超高側路面水匯集到集水井,并通過橫向排水管流入邊坡急流槽,再排入路基邊溝或排水溝。③在超高側內側路緣帶設置縱向小邊溝,并每隔一定距離設置集水井和橫向排水管,這樣超高側路面水沿縱坡及橫坡流入小邊溝,再排入路基邊溝。

2.2 路面結構排水

從公路路面設計看,高等級公路基本采用瀝青混凝土,即保證面層工程粒徑,又較好封住路面,認為不使降雨滲入路面就可以了,全線設置路側緣石或牙石,這種習慣做法實質給路面結構排水帶來隱患。

為排除瀝青封層上的積水,高等級公路尤其是高速公路往往會在土路肩內設置外包土工布的縱、橫向排水碎石盲溝;另外,也會根據公路等級和所屬區域等情況,對土路肩表面硬化處理,將路面水及時排出路基之外。

2.3 中央分隔帶的排水

高等級公路中央分隔帶分為凸形和凹形兩種,凹形中央分隔帶可采用淺平式縱向排水溝,經集水井和地下橫向排水管,排去表面水。對于凸形中央分隔帶,雖然大部分降水通過凸形中央分隔帶橫坡可自排到路面上,但仍有少部分水會滲入到中央分隔帶內,必須引起重視。在設計時,高等級公路在中央分隔帶范圍內的路基及路面結構層上涂雙層瀝青或鋪設防滲土工布,以阻止滲入到中央分隔帶回填土中的雨水進一步滲入路面結構層及路基,并在中央分隔帶底部設縱向碎石或礫石盲溝(碎礫石粒徑不大于 4cm,含泥量不大于3%),或者同時增設縱向帶孔塑料管,然后在路兩側每隔 50～100m左右交錯設置直徑為 5cm的橫向硬塑管,使雨水排出路基范圍。硬塑管進口處用土工布包裹,碎石盲溝上鋪土工布以便與回填土隔離。

2.4 有中央分隔帶時彎道超高路段的排水設計

中央分隔帶排水是高等級公路排水設計的重要組成部分。中央分隔帶排水設施由排水溝(明溝、暗溝)、滲溝、雨水井、集水井、橫溝排水管等組成。設置中央分隔帶排水設施時,應根據分隔帶寬度、綠化和交通安全設施的形式和分隔帶表面處理方式等,選擇不同的排水方式。

在中央分隔帶有表面鋪面(薄層現澆水泥或水泥預制塊)的情況下,中央分隔帶表面采用與兩側路面相同坡度的雙向橫坡,使降落在中央分隔帶表面的水流向兩側路面進入路面表面排水設施。

當中央分隔帶表面未采用鋪面封閉時,分隔帶表面做成向內微凹的橫斷面形,降落在分隔帶的雨水,一部分通過中央分隔帶時回填土的滲透性向下滲透;另一部分沿路線縱坡流動(在流動過程中水仍可向下滲),最后排至橋涵水道中。此外,中央分隔帶排水系統主要由滲溝、滲溝內的集水管和橫向排水管組成。

高等級公路彎道超高路處在利用中央分隔帶進行排水設計時,上側半幅的表面上不得橫向漫流經過下側半幅路面。在超高路段上的中央分隔帶,除應滿足一般路段上的中央分隔帶排水所具有的功能和構造外,還應設置攔截和排泄上側半幅路面水流的排水設施。

彎道超高處的路段在中央分隔帶表面為凸形有表面鋪裝時,在中央分隔帶緣石外測設置縱向格柵式蓋板溝,并在中央分隔帶內設集水井,最后通過集水井及與集水井相連的橫向排水管排除路基范圍外。

彎道超高處的路段在中央分隔帶為凹形無表面鋪裝時,在中央分隔帶內設置縱向格柵蓋板溝,上側半幅路面的表面水直接漫流進入中央分隔帶內的格柵式蓋板溝內,并沿溝底縱坡排入集水井,最后通過與集水井相連的橫向排水管排除路基范圍以外。這種排水系統不僅能順暢排除上側半幅路面的路表水.還能有效地排除中央分隔帶內的積水,但其匯水面積及設計徑流量均較大,在設計時應合理地確定橫向排水管的管徑和間距,以確保排水能力。