海南省文昌至瓊海高速公路工程防排水設計

程海波

（天津市市政工程設計研究院，天津市 300051）

0 引言

文昌至瓊海高速公路全長65.7 km，線路走廊帶處于丘陵臺地和海積平原地貌單元，沖溝洼地發育，地形相對高差較大，降水量充沛。沿線年平均氣溫約24℃，平均降雨量約為1 900 mm，雨季主要集中在5～10月份，約占全年的78.5%。

在方案階段，項目組設計成員對海南省內已建、在建高速進行了詳細調研，并咨詢養管部門以及施工單位的意見，對文瓊高速公路防排水設計的對比優化以及方案的最終敲定有很大的借鑒意義。

1 防排水設計目的

減少路基沖刷，避免水毀病害；避免路基浸濕引起強度和穩定性的不足；降低路基含水量，維持良好的路面結構應力狀態；排除路面結構內部積滯自由水，減少水損害的幾率；迅速排除行車道雨水，保證行車安全。

2 防排水設計要求

（1）使用功能

依據本地區水文特點、暴雨強度、地表滯留系數，經計算分析，合理確定排水設施斷面形式和尺寸；設施間銜接通暢，不積聚、不滿溢、不沖刷、不滲漏、不淤塞，形成一個有效并耐久的防排水系統工程。

（2）因地制宜

就地取材，因勢利導，及時疏散，就近分流；依據自然條件以及道路狀況分段具體設計。

（3）注重景觀與環境保護

考慮景觀效果，貼近自然，避免大量圬工影響視覺；排水設施設計要防止水土流失，盡量不破壞自然水系；排水出路謹慎選擇，避免污染重要水源。

（4）綜合設計、協調配合

平、縱布置相配合，設施間銜接合理、排水能力相適應；排水設施與自然水系、人工排水設施、地下管線的配合；排水設計與路基防護加固的配合；臨時排水設施與永久設施相結合等。

（5）維修方便

設計方案、材料類型以及設施尺寸除滿足排泄設計流量之外，便于運營期的檢查、維護和修理。

3 路基表面防排水系統

3.1 一般路段路面表面排水

路面表面排水方式可分為集中截流式與分散漫流式兩種。根據沿線土質、填挖類型、邊坡高度、邊坡防護措施、縱橫坡值綜合確定。

3.1.1 分散漫流式

海南省高速公路大部分采用分散漫流式，便于施工，排水效果好，特別是在路面縱坡小，邊坡高度較低，邊坡防護滿足防沖刷要求時，應優先采用。

海南省內高速的路肩處理一般有植草防護或者硬化處理，但調研時發現，路肩采用植草防護對雨水有攔蓄作用而影響排水效果，養護部門也需對雜草定期進行修剪（見圖1）。

因此，若路側設置蓋板溝，并且與土路肩無高差時，建議蓋板溝緊挨路肩設置，并且土路肩作硬化處理。

3.1.2 集中截流式

當路堤邊坡較高，采用橫向分散排水不經濟，或者邊坡沖刷比較嚴重時，應采用縱向集中排水方式，在硬路肩邊緣設置攔水帶，通過泄水口、急流槽排入邊溝。

圖1 海口繞城高速路側土路肩現狀

3.2 超高路段路面表面排水

超高段排水方式有3種：路緣帶處設置排水槽，中央分隔帶內設置淺碟溝，路緣帶處設置排水側石。景觀效果上排水側石最好，但是排水能力低，而且易堵塞，中央分隔帶內設置淺碟溝，占用中央分隔帶綠化，易受綠化帶內植物覆蓋影響排水效果，所以推薦采用排水槽。

雨水排除路徑為：超高徑流→排水槽→集水井→橫向排水管→路側邊溝。為便于維護，縫隙式排水槽沿路線縱向每隔20 m設置一道清淤井（見圖2、圖3）。

圖2 中分帶邊緣設置縫隙式排水槽

圖3 超高段路面排水設計(單位：cm)

橫向排水管的出水方向，根據路基填挖類型、填挖高度、兩側邊溝型式及減小工程量等確定。

3.3 填方路側邊溝

工程項目區域內雨量大，土質主要為粉質黏土、砂質黏性土，除沖刷量小，邊坡為緩坡的情況下采用淺碟形土質植草邊溝之外，一般路段邊溝均需采用預制塊或者漿砌片石邊溝。

邊溝形式可以采用矩形邊溝與梯形邊溝，除路基兩側受地形限制或者為節約水田（耕地）采用矩形邊溝形式之外，均采用漿砌梯形或者預制蝶形。

漿砌片石邊溝（見圖4）造價較低，可就地取材；預制碟形邊溝（見圖5）施工快，景觀好，排水阻力小，可標準化施工；綜合比較，推薦采用預制碟形邊溝。

圖4 漿砌片石梯形邊溝(單位：cm)

圖5 預制碟形邊溝(單位：cm)

3.4 挖方路側邊溝

挖方邊溝一般有兩種形式：蓋板(暗)溝，漿砌梯形明溝。推薦采用蓋板(暗)溝，并結合路側景觀綠化方案，取消路側波形梁護欄。圖6為路塹段排水邊溝。

圖6 路塹段排水邊溝(單位：cm)

3.5 截水溝

用以攔截流向路基的地面徑流，減輕邊溝水流負擔，保證挖方邊坡和填方坡腳不受水流沖刷。位置盡量與水流方向垂直，提高截水效率并縮短長度，就近排入自然溝，必要時配以急流槽或涵洞等引入指定地點，見圖7、圖8。

圖7 矩形截水溝圖 （單位：cm）

圖8 梯形截水溝(單位：cm)

梯形截水溝有利于來水的匯入，但其占地較多，景觀效果差，圬工數量大，截水溝建議采用矩形形式。設置截水溝會增加征地面積，除路界外側匯水面積較大可能會沖刷邊坡與坡腳外，避免設置截水溝。

3.6 平臺排水溝

當挖方路塹或填方路基邊坡較高時，為攔截坡面水，防止邊坡沖蝕破壞，在邊坡平臺上設置縱向矩形平臺排水溝，并依據路基縱斷、固定間距或利用填挖交接設置急流槽以及消力設施最終排入路側邊溝或者天然水體。

3.7 急流槽

當排水設施間銜接縱坡較大時應設置急流槽，由進口、陡坡槽身、消能設施和出口4部分組成。

因區域降水量大，排水設施過水量大，坡底流速大，需注重消能方式的選擇以及有效的防沖刷措施，必要時采用槽身消能和槽底消能配合使用的方式。

3.8 橋面防排水

橋面排水系統應與橋梁結構及橋下排水條件相適應，避免水流下滲對橋梁結構耐久性造成影響[1]。因此橋面排水采用防排結合的方式：表面水由泄水口以及縱向PVC排水管，于橋梁墩柱或者橋臺外至落水管引流至地面；設置防水防滲鋪裝層。泄水口設置位置及間距根據縱斷面線形、設計徑流量及伸縮縫位置確定。

4 路基路面內部排水

路面結構內部積滯的自由水，會使各結構層的強度不同程度地下降，降低瀝青混凝土中瀝青膜的黏附性能，破壞結構層的層間連續，行車作用下產生的高壓水流沖刷結構材料，加速路面損壞，降低路面使用壽命。

4.1 中央分隔帶內部防排水

中央分隔帶排水不暢，造成水分向兩側路基路面遷移，是導致或加速路面損壞的重要因素之一[2]。

海南省高速公路除特殊路段之外中央分隔帶均采取綠化防眩的方式，結構與回填土界面鋪防滲土工膜。排水路徑為：縱向盲溝(內置盲管)→集水井→橫向排水管→邊溝。圖9為中央分隔帶防排水設計圖。

圖9 中央分隔帶防排水設計圖

4.2 邊緣防排水系統

路面結構設計方案中采用級配碎石底基層，并通過外包無紡土工布的碎石透水層以及橫向PVC管排除由路面接縫、裂縫和面層孔隙滲入路面結構內的滯水。路堤段塑料排水管伸出路基邊坡，路塹段塑料排水管設置于路側蓋板溝漿砌片石側墻中（見圖6）。

4.3 橋臺和支擋結構物

橋臺和支擋結構物排水目的在于疏干填料中的水分，防止臺身或墻身承受額外的靜水壓力，黏性土填料浸水后的膨脹壓力或者嚴寒地區的凍脹壓力。圖10為路塹段重力式擋土墻防排水設計圖。

圖10 路塹段重力式擋土墻防排水設計圖(單位：mm)

5 地下水防排

當地下水位較高時，路基土的含水率上升，土體的強度以及抗變形能力驟減，可能帶來路基沉陷病害，甚至失穩等。地下水位的變動也會影響到路基土的回彈模量和彎沉，造成路面結構層層底拉應力的顯著提高。

所以，對可能影響路基穩定的地下水，需予以攔截、匯集、降低，并引導至路基范圍以外，一般做法為設置排水滲溝。地下防排水設施類型、尺寸、深度按照地下水性質、水量、含水層滲透系數、地下水位高程、地下水的下降深度等確定。

5.1 半填半挖段

為攔截挖方一側的地下水滲入路基范圍，于挖方一側路肩下方設置沿路線縱向通長的盲溝，陡坡路段可以根據現狀自然坡狀況和水文條件，加設縱向盲溝，以保證路基不發生滑移。

5.2 全挖段、低填段

低填段地下水較高時，于蓋板暗溝下方設置兩排縱向的盲溝，以降低地下水位，改善路基工作狀態以及施工條件。

若挖方段地下水含量豐富時，可采用橫向盲溝與縱向盲溝相交布置的形式，有效減少水力路徑，見圖11。

5.3 填挖交界段

填挖交替處設置橫向盲溝，以攔截挖方段的地下水向路基遷移。

6 其它注意事項

路基路面防排水方案需與路基防護加固方案、路基處理方案統籌設計。

圖11 路基下方設置縱橫向交叉滲溝

特殊點位加設排水設施：豎曲線最低點、橫坡值變化點、構筑物結合部、中分帶開口處、高路基縱坡坡腳處等增設排水設施。

細節處理要重視，比如：波形梁護欄立柱、標志牌基礎與復合土工膜接縫用熱瀝青封堵，超高段中央分隔帶排水槽的防滲漏措施，滲溝、排水層的反濾以及防滲設計。

邊溝水若通過出水管倒流，浸濕路床，反而造成更大的損害，因此局部路段蓋板邊溝需根據橫向管的類型以及接入情況適當加深或者作特殊處理。

鑒于沿線氣候特點，橫向構筑物排水設施的位置及規模應根據現狀建設條件、水文水力計算、水利資料、現場咨詢居民等綜合確定，防水毀措施要完善。

排水出路的選擇要注重水資源的保護，禁止排入飲用水源庫，必要時設置縱向排水溝或者油水分離池。一方面因為路面雨水含有油污、垃圾等，一方面要防止運送有毒化學品的車輛發生傾覆灑漏的風險。

項目區域內雨季長，雨量大且天氣變化快，降雨對工程進度、施工成本、施工質量、安全生產等均有不可估量的影響，完善雨季施工組織設計是重點問題。

橫向排水管的材質要選用強度高、耐久性好的材料，要求反開槽施工并回填砂石料，避免管材開裂、滲水、周邊填料壓實不足等對路基路面的不良影響。

7 結語

水是導致高速公路使用壽命降低的最重要的因素之一，近年來防排水系統的設計越來越引起主管部門、建設單位以及設計單位的重視。本文總結提出了文瓊高速公路防排水設計方案以及需注意的一些問題，希望能為道路設計人員提供參考和借鑒。

[1] JTG/T D33-2012，公路排水設計規范[S].

[2] 姚祖康.公路排水設計手冊[M].北京:人民交通出版社,2001.