道路路基排水設計淺析

張宇?李曉東

摘 要：路基路面的病害多種，水是形成病害的主要因素之一，因此在路基路面的設計、施工和養護中，必須十分重視路基路面的排水。只有做好路基路面的排水設計，才能延長道路的使用壽命，保證路基路面的結構性能和使用性能。

關鍵字：路基； 排水設計

路基的強度與穩定性同水的關系十分密切，水對路基的危害可以表現為使路基變軟，降低路基強度，引起凍脹、翻漿或邊坡滑坍，甚至整個路基沿傾斜基底滑動。因此路基排水的任務，就是將路基范圍內的土基濕度降低到一定的限度以內，保持路基常年處于干燥狀態，確保路基具有足夠的強度和穩定性。在路基設計時，必須考慮將影響路基穩定性的地面水和地下水，排除和攔截于路基用地范圍以外，并予以隔斷、疏干和降低。

1 路基排水設計的一般原則

（1）排水設施要因地制宜、全面規劃、合理布局、講究實效、注意經濟，不充分利用有利地形和自然水系。

（2）各種路基排水溝渠的設置，應注意與農田水利相配合，必要時可適當地增設涵管或加大涵管孔徑，以防農業用水影響路基穩定。

（3）設計前必須進行調查研究，查明水源與地質條件，重點路段要進行排水系統的全面規劃。

（4）路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，盡量不破壞天然水系，不輕易合并自然溝溪和改變水流性質，盡量選擇有利地質條件布設人工溝渠，減少排水溝渠的防護與加固工程。

（5）路基排水要結合當地水文條件和道路等級等具體情況，注意就地取材，以防為主，既要穩固適用，又必須講究經濟效益。

2 路基地面排水設備的構造與布置

常用的路基地面排水設備，包括邊溝、截水溝、排水溝、跌水與急流槽等，必要時還有渡槽、倒虹吸及積水池等。

2.1 邊溝

設置在挖方路基的路肩外側或低路堤坡腳外側，走向與路中線平行，用以匯集和排除路基范圍內和流向路基的少量地面水。邊溝不宜過長，邊溝的縱坡一般與路線縱坡一致，平坡路段，邊溝仍應保持0.3%～0.5%的最小縱坡；邊溝的橫斷面形式有：梯形、矩形、三角形及流線形。

2.2 截水溝

又稱天溝，一般設置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當地點，用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流，減輕邊溝的水流負擔，保證挖方邊坡和填方坡腳不受水流沖刷。截水溝的橫斷面形式一般為梯形，溝深不小于0.5米，截水溝的位置，盡量與絕大多數地面水流方向垂直，溝底應具有不小于0.3%以上的縱坡，截水溝長度一般以200～500米為宜。

2.3 排水溝

主要用途在于引水，將路基范圍內各種水源的水流引至橋涵或路基范圍以外的指定地點。排水溝的橫斷面形式一般為梯形，尺寸經水力水文計算確定，排水溝的位置可根據需要并結合當地地形條件而定，離路基盡可能遠些，距離路基坡腳不宜小于2米，連續長度宜短，一般不超過500米。排水溝應具有合適的縱坡，以保證水流暢通。

2.4 跌水與急流槽

跌水與急流槽是路基地面排水溝渠的特殊形式，用于陡坡地段排水，溝底縱坡可達45度。由于流速快，一般宜采用漿砌塊石或混凝土預制塊砌筑，并且有相應的防護與加固措施。跌水的構造有單級和多級之分，溝底亦有等寬和變寬兩種。跌水由進水口、跌水槽和出水口三部分組成；跌水槽部分由跌水墻、平臺和消能設備組成。跌水兩端的土質溝渠應注意加固，保持水流暢通，不致產生水流沖刷和淤積，以充分發揮跌水的排水效能。急流槽的縱坡比跌水的平均縱坡更陡，結構的堅固穩定性要求更高，是山區公路回頭曲線溝通上、下線路基排水及溝渠出水口的一種常見排水設施。急流槽的構造由進水口、急流槽和出水口三部分組成。急流槽多用漿砌片石、塊石或混凝土砌筑。

2.5 倒虹吸與渡水槽

當水流需要橫跨路基，同時受到設計標高限制的情況下，可以采用管道或溝槽，從路基底部或上部架空跨越，前者稱倒虹吸，后者稱為渡水槽。倒虹吸埋置不宜過深，以填土高度不超過3米為宜。渡水槽相當于渡水橋，其作用是在路基上空將兩側溝渠連接起來，以保證水流暢通。其設計與受力與橋梁相似。

2.6 蒸發池

氣候干旱、排水困難地段，可利用沿線的集中取土坑或專門設置蒸發池排除地表水。

3 路基地下排水設備的構造與布置

常用的路基地下排水設備有：暗溝（盲溝）、滲溝、滲水隧洞和滲井等，其特點是排水量不大，主要是以滲流方式匯集水流，并就近排出路基范圍以外。

3.1 暗溝

相對于地面排水的明溝而言，暗溝又稱盲溝。根據溝內分層填以大小不同的顆粒材料，利用滲水材料透水性將地下水匯集于溝內，并沿溝排泄至指定地點，此種構造相對于管道流水而言，稱之為盲溝。簡易盲溝的設置不易過長，溝底有1%～2%的縱坡。

3.2 滲溝

采用滲透方式將地下水匯集于溝內，并通過溝底通道將水排至指定地點，這種地下排水設施稱為滲溝。滲溝有三種結構形式。盲溝式滲溝與簡易盲溝相似，但構造更完善，當地下水流量較大，要求埋置更深，可在溝底設洞或管，前者稱為洞式滲溝，后者稱為管式滲溝。

3.3 滲井

其作用是匯集離地面不深處含水層中的地下水，使其滲入更深的含水層中，以降低上層的地下水位或全部予以排除，疏干路基。滲井一般直徑為1.0～1.5米圓柱形或1～1.5米的方形。井深視地層構造情況而定，井內由中心向四周按層次分別填入由粗至細的砂石材料。由于滲井施工難度較大，單位滲水面積的造價高于滲溝，一般盡量少用。

4 路基路面排水設計依據及計算方法

路基排水設計流量計算按1/15洪水頻率進行考慮，排水溝設計采用適應于小面積流域及明渠流計算公式，其中小面積流域計算公式如下：

Q=16.16q·ψ·F

式中：

Q——設計流量（m3/s）

q——設計暴雨強度（mm/min）

ψ——逕流系數

F——流域匯水面積（Km2）

排水溝的一般斷面尺寸設計與驗算，依據《道路排水設計規范》（JTJ018-97）中提出的明渠流計算公式，匯水段長度按500m，路基高度按平均4m，護坡道按1.0m考慮。

5 路基排水工程的注意事項

在路基施工中，首先應校核全線路基排水系統的設計是否完備和妥善，必要時應予以補充或修改，應重視排水工程的質量和使用效果。在路基的日常養護中，必須充分重視路基的排水工作。特別是砂性土路基，如果水分滲入路基土體使路堤過濕，過大的含水量將嚴重降低其內摩擦力，降低路基強度，一旦遭遇雨水沖刷或滲透，極易形成水毀。對于粘性土來說也是如此，過大的含水量也會大大降低其粘聚力和內摩擦力，形成邊坡病害。 因此，應定期對排水設施進行檢查與維修，以保證排水設施正常使用。

6 結束語

一個衡量公路質量的重要的指標就是公路路基路面的排水的設計情況，不管是地下水還是地表水，它們都會在不同的程度上對路基和路面造成不利的影響，嚴重的影響公路的正常的使用時間。在實際的施工的過程中，我們必須合理科學的設計路基、路面的排水系統，結合當地的路況、地形以及水文特征，綜合的考慮各種因素，爭取把地表水、地下水對地表和地基的不利影響降低到最低的限度。

參考文獻

[1]鄧學鈞、張登良、許志宏. 路基路面工程. 北京：人民交通出版社，2008（4）

[2]謝秀榮， 淺談路基路面的排水設計. 城市建設理論研究（電子版）. 2013（10）

[3]謝孟華， 公路路基路面排水設計[J].交通世界.2008（9）

作者簡介

張宇（1993-），男，漢族，黑龍江大慶人，鄭州大學道路橋梁與渡河工程專業2011級本科生。

李曉東（1992-），男，漢族，河南滎陽人，鄭州大學道路橋梁與渡河工程專業2011級本科生。