對影響公路路面排水設計因素的分析

孫天垠++錢金濤

摘 要：本文主要從設計因素分析解決路基路面的排水不暢以及減少水損害的問題，具體分析了公路路線設計和路面結構設計對排水的影響因素，重點考慮公路路線設計中的平面、縱斷面、平縱組合設計以及路面結構內部排水系統。

關鍵詞：路面問題；公路路線設計；組合設計；路面排水系統

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A

0.引言

近二十年來，我國公路一直保持著高速、持續、平穩的發展境況，但是在高速發展的同時，公路出現了大量的水損害問題，較多的路面在通車兩三年后就發現較嚴重的路面病害，結果不但影響了公路的正常運營，而且造成了人財力的浪費。這些早期損壞主要是路面結構處于水飽和狀態下承受車輛的荷載反復作用引起的，特別是在降雨充沛的地區。雨水在路面滯留過長也會對路面結構和行車安全構成危險，雨水在行車荷載作用下會產生動壓力進而破壞面層的瀝青混合料，雨水在路面行成水膜，降低了路面的抗滑性能，嚴重影響行車安全。

所以解決路基路面的排水問題和防止水損害也一直是公路工作者研究的重點，本文正是基于這一考慮，提出在公路路線設計和路面結構設計中需要重點考慮的因素。本文將從影響路面排水的設計因素來分析，具體包含公路路線設計中的平面、縱斷面、平縱組合設計等，以及路面結構內部排水系統等因素，并提出相對應的措施和建議，以便與公路同行們共同探討。

1.公路平面設計

公路路線設計直接影響著路面排水的順暢，規范對此也有相應的規定。影響公路排水設計的因素也較多，如平面、縱斷面以及平縱組合等，在公路設計中應重點考慮這些因素的影響。

1.1 橫斷面設計

（1）在橫斷面設計中，為了及時有效地排除路面降水，一般路面做成路拱的形式。路拱坡度的大小應結合當地氣候、降雨等條件來選用，一般路拱橫坡值為1%～2%。具體選用時，應依據當地的氣候條件和降水量來定，多雨地區宜采用高值。在應用六、八車道高速公路的地區，當加大路拱坡度受限的情況下，宜將對向行車道分別設成雙向路拱的方式（圖1），通過中央分隔帶和公路兩側排水設施將雨水及時排除路面。

1.2 超高過渡路段

在高速公路設計中，一般對于圓曲線路段（對于小于不設超高值的圓曲線半徑）都需要設置超高，這就存在著超高漸變段（指直線段雙向路拱坡到圓曲線段單向坡的漸變路段）。在這個漸變的過程中，超高車道會出現一個零坡及接近零坡的路段，在這個路段由于坡度較小，將出現橫向排水不暢的問題。路線設計規范中規定超高漸變率不小于1/330，目的在于縮短在超高過渡過程中外側路面排水不暢路段的長度。所以，我們在路線平面設計中，要滿足路線相關規范要求的條件，盡量取較大的超高漸變率，這樣可以避免超高漸變段橫坡較小的路段邊長問題。

1.3 土路肩

土路肩對路面排水也很關鍵，路面上的水最后都要通過土路肩排出路基。因此土路肩的坡度設計一般要大于行車道與硬路基的坡度，以增大雨水在土路肩流出的速度，通常為3%～4%。

2.縱斷面設計

在路線設計中，縱斷面的設計對排水也很重要，尤其是縱坡設計。一般在橫向排水不利的路段，應滿足大于0.3%的縱坡，有條件的情況以不小于0.5%為好，特別是在降雨較多的地區，這樣才能保證排水的順暢；同時應核查路線的合成坡度不應小于0.5%，從設計源頭解決排水不暢的問題。若縱坡為平坡時，橫坡為1%～2%，此時合成坡度也能滿足路面排水的要求。

而且在縱面設計中，應具體問題具體分析，不應拘泥于一個標準，我國幅員遼闊，南北氣候、降雨等自然條件差異很大，因地制宜結合當地條件來采用相應的坡度，既滿足排水的需要又能很好的控制工程規模。筆者參與的江西某高速改擴建工程項目中，全線有多處平坡，為了更好地與原有高速線形指標擬合，相應地段也均采用了平坡，從而降低了工程造價。由于該段高速橫坡為2%，能夠滿足路面排水要求。在參與的廣東的高速公路項目中，由于廣東位于多雨地區且瞬時降雨較大，水損害的風險較大，因此在縱坡設計中一般采用較大值，以不小于0.5%為宜。

另外，在設計前坡為上坡（下坡），后坡為下坡（上坡）的豎曲線（如圖2、圖3所示）即為凸豎曲線（凹豎曲線），在豎曲線設計中，豎曲線大小也不宜采用過大，這樣可以減短豎曲線的底部（頂部）零坡或接近零坡的路段長度。所以，在滿足線形設計規范要求下，控制好豎曲線半徑，從豎曲線設計上盡量減短縱斷面上排水不利的路段長度。

3.平面與縱面的組合設計

平縱面組合設計在路線設計中最重要，且對公路技術人員要求也最高，需要公路技術人員豐富的專業知識和經驗的積累，這就要求我們公路設計人員在設計過程中要精益求精，不斷核查、修改與完善；一條高速公路較好的平縱面組合設計不但可以滿足駕駛員視覺上的需求，而且能滿足公路路面排水的要求。因而，在平縱面組合設計時應該做到：

（1）在設計中力求平曲線與豎曲線相對應，平曲線要比豎曲線更長。因為圓曲線上存在著超高，這樣組合就能滿足平曲線路段有較大的橫向坡度，所以其合成坡度也較大，可以較好地滿足路面排水的要求。

（2）如果平曲線與豎曲線不能較好地對應，在組合設計中要避免將豎曲線的頂點放在緩和曲線上，尤其要避開超高過渡零坡路段附近。這樣就可以避免或者減短在超高過程中會出現零坡及橫坡很小的路段，也降低了路面排水不暢或積水的現象。

（3）在組合設計中，應避免豎曲線的頂點位于S形曲線的公切點上。在S形曲線的公切點前后，由于超高漸變段也會出現一個零坡及橫坡較小的路段，如果豎曲線的底部（頂部）與該處相重合，就會使得該路段的合成坡度很小，造成S形平曲線的公切點前后路面排水積水問題。

4.路面內部排水

一般路面內部排水是指路面下滲雨水通過瀝青封層表面和土路肩下的碎石滲溝以及橫向PVC管排至邊溝，或經坡面流入排水溝。隨著對路面排水重要性的認識，排水性路面逐漸在公路設計和建設中得以應用，旨在從根本上解決路面內部的水損害。近年來國內多所大學和科研所對排水性路面及路面內部排水系統進行了研究。這種排水性路面一般面層與基層采用的都是空隙較大的混合料，滲入到路面的降水通過各透水層的層間空隙和排水系統排出（圖4）。其排水系統主要由排水層、土工織物、隔離層、排水溝等幾部分組成。

結論

（1）路面排水至關重要，影響路面的耐久性和行車安全性，本文正是基于這一考慮，從設計方面，對影響路面排水的因素進行了分析。著重對路線設計中的平面設計、縱面設計以及平縱面組合設計進行了論述，論述了各設計因素對排水的影響，指出了排水不利的問題，并提出了相應的解決措施及建議，供同行們參考，以達到從設計中消除或減小排水不暢問題，從而提高公路的營運效益。

（2）在條件允許的情況下，還要從路面排水設施和路面結構等方面做好路面排水的設計，可以大大減少路面的水損害，延長公路服務質量和年限。

（3）我國幅員遼闊，自然條件迥異，公路排水設計應因地制宜結合所在地區的氣候條件、降雨量等綜合考慮各設計因素而定，如路拱橫坡，最小縱坡等，以達到快速順暢的排水效果。

參考文獻

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