公路路基排水設計及施工問題分析

肖隆妍、吳強

（1.贛州市綜合交通運行指揮中心，江西贛州341000；2.贛州市公路發展中心直屬分中心，江西贛州341000）

0 引言

公路路基作為公路的主體，主要是由土體構成的。由于受到地下水的影響容易導致土體強度降低，從而損害路基的穩定性，產生公路斷裂、龜裂、上層剝落等問題，給后期維修和養護帶來極大的工作壓力。因此，在進行路基設計的時候，要考慮如何降低地下水對路基的影響，延長公路的使用壽命。

1 公路路基排水的設計原則

1.1 結合環境，進行設計

在路基設計之前，設計人員需要對現場環境深入調研，并將公路設計與當地資源結合，發揮當地資源的優勢。在遇到農田地形的時候，要考慮農田排水量相對較大，路基設計要增加排水管道數量或擴大排水管道直徑，以提高路基的排水能力。為了防止排水管道過于集中，需要避免將邊溝作為農田的用水渠道。

1.2 因地制宜，利用自然環境

在路基設計中，設計人員需要考慮當地實際情況，充分分析地形形態和地下水的位置。在排水管設計的時候，不能集中排放，而是應該疏散，堅持就近分流的原則。

1.3 分析地質對公路路基的影響

在路基設計中，要考慮地質對公路路基的影響。對于排水量要求較大的地質，要使各個排水管道相互配合，并將地面排水系統與路基排水系統結合，從而提高路基的排水性能[1]；在遇到橋梁、涵洞的時候，要將排水管道與橋梁涵洞結合，提高排水效率。對于土質松軟的地質，應該進行加固修筑；對于坡度較陡的路段，應該采取排水系統防護修筑措施。

1.4 加強環境保護

在路基排水設計的時候，不僅要考慮工程需要，還要著重考慮當地環境，不能對當地自然環境造成破壞。在建設過程中，要對各種資源進行整體規劃，合理分配，盡量節約資源，減少修筑公路對當地資源造成的浪費或者污染。

2 水對公路路基的危害

2.1 地面水對公路路基的危害

地面水對公路路基的危害主要是指水通過滲透的方式進入路基，從而降低了路基的穩定性。如果地面水沒有及時排出，就會導致路面積水，影響路基的強度。在長期的使用過程中，會導致路面出現一系列病害，從而影響道路的使用[2]。

2.2 地下水對公路路基的危害

地下水的危害主要是指地下水提高了路基的濕度，從而對路基產生破壞。當地下水位上升的時候，會導致路基含水量增加，影響路基的強度，嚴重的會導致路基出現沉降現象。而且在冬季的時候，由于含水量過大，當出現寒冷天氣的時候會發生凍結，導致路基出現凍害隱患。

3 公路路基排水的設計方案研究

3.1 路堤邊坡的排水設計

在建設路堤的時候，需要加強邊坡防護。在實際施工中，常采用網格護坡、實體護坡、拱形骨架護坡等方法。為了防止地面水對路堤造成沖刷，需要設置隔水帶將水排出路基。在使用拱形骨架護坡的時候，可將排水系統與拱形骨架護坡結合，起到促進排水的作用。

3.2 挖方邊坡的排水設計

挖方邊坡是在公路建設中常見的現象。在挖方邊坡時，很容易受到雨水的侵蝕，如果排水不及時，就會對坡面造成嚴重的沖刷，甚至可能導致邊坡失穩，發生坍塌。因此，在挖方邊坡施工中，需要加強生態防護，并設計排水系統[3]。在坡頂處應該設計截水溝，使地面水通過截水溝引流排出，從而減少水流對坡面造成的沖刷，且在每一節挖方邊坡平臺都需要設置截水溝，防止水流對邊坡造成不良影響。

3.3 地下的排水設計

地下排水設計方案主要是指將土體內部的水排出或者將其隔離，控制路基的含水率符合設計要求，從而提高路基的穩定性。當遇到含水地層的時候，設計人員需要對地下水進行攔截和排放。如果地下水較淺，且沒有固定的含水層，需要設計暗溝、隔離層或排水墊層；如果地下水較深，需要采用滲井的方式進行排水。將地下水集中到滲井中，再通過抽水設備排出地面。

4 公路路基地面排水設施的要點分析

4.1 邊溝的設計

公路路基邊溝通常設置在挖方邊坡的坡腳處，邊溝的作用是匯集地面表層的水，并進行集中排放。在公路路基設計的時候，設計人員需要對地質條件進行分析，對于不同的地質，需要采用不同的斷面形式。在普通挖方中，可以采用矩形斷面或者梯形斷面；如果路基材料為砂石類，可以采用L 型斷面[4]；在經過村鎮路段的時候，應該根據實際情況，采用帶有蓋板的矩形斷面，以保證行車安全。在整個施工路段中，邊溝的斷面形式應該保持統一。邊溝應與路塹縱坡坡度保持一致，邊溝的長度應該盡量短，可設置邊溝井，將井中的水引入涵洞進行集中排放。

4.2 截水溝的設計

截水溝的主要作用是對坡頂的水進行攔截，防止坡頂的水對坡面造成沖刷。在設計截水溝的時候，應該根據匯水面積和地形條件，綜合各種因素進行設計。路基截水溝的設計主要包括平臺截水溝和坡頂截水溝。挖方路塹主要采用坡頂截水溝，截水溝的距離與坡口距離不小于5m，截水溝的外側還應該進行防滲處理。砂石類土質挖方邊坡可不設置平臺截水溝，但是在土質路基挖方邊坡的時候，需要設置平臺截水溝，對坡面水進行攔截、收集，使地面水排入下一級平臺的截水溝中，防止水流對坡面造成沖刷。

4.3 急流槽的設計

對于坡度大于10%的路基，應該設計急流槽。急流槽屬于一種特殊形式的地面排水設施，能夠有效降低水流對路基造成的負面影響。在設計急流槽的時候，要因地制宜，結合當地環境和地質特點，并采取防滑措施，保證節流槽的穩定性，可設置凸榫或者防滑平臺[5]。對于凸榫處應該采用砌石塊的方式加固，防止水流沖擊力過大造成影響。

4.4 排水溝的設計

排水溝是路基建設中的重要內容，其主要作用是將邊溝、截水溝以及低洼處的水排至路基范圍以外，并通過與其他排水設施連接，避免水流對路基造成影響。在設計排水溝的時候，應該考慮溝底縱坡坡度，采用梯形斷面方式。對于易受到水流沖刷的排水溝，應采取加固措施。溝渠加固類型與溝底縱坡關系見表1。

表1 溝渠加固類型與溝底縱坡關系

4.5 蒸發池的設計

在公路施工中，也可能遇到氣候干燥或排水困難的低洼路段，這時就需要設置蒸發池。在設計蒸發池的時候，需要注意以下幾點：一是蒸發池設計水位應低于排水溝溝底。二是蒸發池與路基要保持不小于5m 的距離。對于濕陷性黃土地區，其距離應該適當增加，且不小于黃土濕陷的半徑，以保證路基穩定性，提高路基安全性。另外，在設計蒸發池容量的時候，應該根據氣候條件合理計算，保證蒸發池不會出現沼澤化。在蒸發池的周圍，需要設置安全防護措施，防止出現溺水事故。

5 公路路基地下排水設施的施工要點

當路基地下水位較高的時候，會影響到路基強度和邊坡的穩定性，這時應該設置暗溝、滲溝、檢查井，以促進地下水排放。在公路路基排水施工中，需要采取溝槽開挖、鋪設底漿、砌筑瓷磚等措施，其施工要點包括：其一，在溝槽開挖時，要采用人工結合機械的方式。當機械開挖至溝底距設計標高20～30cm 的時候，需要停止機械開挖，換用人工進行開挖。遇到土質不良的情況，需要采用換填的方式[6]。在施工中，應該避免超挖。在開挖過程中，需要對開挖高程進行實時監測，驗收合格后才能進行下一道工序。其二，鋪設底漿的主要目的是防滲，因此在鋪設底漿的時候，要控制底漿的原材料，保證質量符合要求，并合理控制底漿的厚度，避免地下水滲出。其三，在進行石磚砌筑的時候，首先選擇合格的材料，磚塊的厚度不低于15cm，磚塊結構密實、無裂紋。另外，應該選擇中粗砂作為砂漿材料，并控制含泥量。在攪拌的時候，要保證攪拌均勻，不得出現離析現象。

6 公路路基排水的施工問題

6.1 拐彎路段排水施工問題

拐彎路段是路基施工中不可避免的。在對拐彎路段路基進行施工的時候，所設計的排水設施也需要拐彎。排水溝分為直線型、轉彎型、平順線型三種，通過合理設計，可以加強水流疏散。但是在急轉彎處不應設置排水溝，否則就會導致水長時間停留在溝中，對路基造成破壞。由于水的浸泡容易對路基造成破壞，削弱了路基的強度和穩定性，因此在轉彎處設計排水溝的時候，應該保證排水溝的半徑大于10m，控制在500m 的圓弧形內。這樣可以提高路基排水性能，使積水能夠在短時間內排出，避免對路基造成不良影響。

6.2 路塹邊的排水施工問題

當遇到路塹的時候，會有來自高地或山林的流水對路基造成沖擊，這時需要設計截水溝。在設計截水溝的時候，應該根據地質狀況和水流情況合理設計，以免水流對路基造成浸泡或沖刷，影響路基的強度和穩定性。

6.3 其他路段路基施工問題

路基施工過程十分復雜，會遇到各種各樣的問題。因此，在施工前，設計人員需要加強環境調研，合理規劃，科學設計。在施工過程中，要將人力、物力、資源集中在相應的施工路段，避免人員松散，拉長戰線，造成資源浪費。另外，應該在施工前，修建便道。在雨季的時候，要確定土場的位置，以便施工使用。對于施工中所使用的特殊材料，要加強儲存和做好防雨措施。要合理安排工程量，控制好每一步，循序漸進，保證施工質量。

7 公路路基排水設計的主要內容及步驟

在公路路基排水設計的時候，設計人員需要依據公路等級及排水類型確定設計內容和步驟，具體分為以下幾個方面。

7.1 采集數據

設計人員需要充分考慮當地的自然環境和社會環境。自然環境著重考慮公路路基地形地貌、河流、湖泊、土壤類型、土壤性質等。另外，還需要分析植物生態分布狀況、地下水類型和水流速度、泉水位置、雨水流量等。社會環境包括公路路基土地的使用狀況、城市發展規劃、土地開發、水土保護措施、防風排水等。

7.2 公路路基排水設施布設

在設計過程中，設計人員需要合理設計溝渠、進水口、管道、透水管、出水口、集水井等排水設施，通過匯集、排放、攔截、輸送等方式，對地下水和地表水進行處理，形成排水系統，從而保證公路路基免受水的浸泡。

7.3 加強公路路基沿線水文狀況分析

工作人員需要根據公路路基沿線地段，分析氣象、水文等，并估算需排泄量，設計合理的徑流量。

7.4 合理設計排水系統

通過對地質進行詳細勘查、計算水力以及根據公路路基維護需求，合理設計排水系統結構。

7.5 正確計算排水系統水力

通過分析公路路基沿線狀況，計算水流徑流量，科學設計排水系統水力，保證各項排水設施能夠滿足斷面所需。同時還需要進行相應的檢驗，保證水流流速位于設計允許范圍內。

7.6 設計排水系統沖刷防護措施

在如出水口、進水口等水流速度較快的地方，需要設計相應的防護措施。

8 公路路基不同路段的排水設計

8.1 不同坡度路段的路基排水設計

路基排水設計需要根據坡度的高低，采取不同的設計方案。對于坡度較低的路段，可以采取分散慢流的方式，使用混凝土作為路緣石，并將路坡積累的雨水引流到邊溝中，避免路基受到雨水的浸泡。對于坡度較高的路段，在進行設計的時候，要充分分析當地的降水量，并結合坡度需求進行設計，采取邊溝填筑的方法，提高溝渠的排水性能。

8.2 土質松軟的路基排水設計

對于土質松軟的地段，首先需要考慮如何將水引流出來，防止水對路基產生浸泡，影響路基的穩定性。在設計時，需要通過設計排水層、隔水層、滲水層，提高路基的防水性能，使雨水能夠快速排出路基，提高路基的穩定性。

8.3 地下水位較淺的路基設計排水設計

對于地下水位較淺的路段，設計人員需要重點關注路基的隔水性，并設計出一套行之有效的防護措施，避免路基長時間受到雨水的浸泡。可以采用修筑鋪墊層的方式，阻止雨水與路基接觸，提高路基的穩定性。

9 結語

總而言之，在公路路基設計的時候，設計人員需要加強水流對路基造成的影響分析，避免路基受到水的浸泡和沖擊，影響路基的使用壽命。在路基排水設計的時候，設計人員要統籌規劃，加強環境調研，并結合當地資源，做到因地制宜，科學設計排水措施，保證設計方案的合理性，以提高公路使用性能，延長公路的使用壽命。