山區高速公路路基排水技術研究

張永祥

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000）

1 引言

公路路基的穩定性會直接影響公路的使用性能，只有路基具有充分的穩定性和強度，才能保證道路的正常使用，不會出現大的變形和破壞。本人參與過的海南中部山區、福建西北部山區的高速公路，因山區降雨強度較大，匯水區的坡度較陡，水流的匯集也相對較為集中，如果路基的排水系統做得不到位很容易引起道路出現大規模的水毀問題。據相關統計，山區高速公路的病害大多為水毀問題[1]。公路自身排水系統的不健全、設置不合理是導致公路發生水毀的一項重要因素。因此，需要加強對公路水災害的科學評估，根據工程中的具體情況合理地選擇排水設施以及排水形式，能夠有效地提高公路運行的穩定性，減少水毀的發生[2]。

2 排水設施出現問題的主要原因

2.1 設計與理論脫節

在設計公路排水系統時通常需要依據水文學和水力學來計算水流量以及排水設施的排水能力。但是在實際的設計工作中，許多設計人員容易出現兩極分化的現象，要么過分地依賴理論計算，使得設計出的結果在實際工程中不夠合理，沒能考慮當地的具體情況，匯水面積計算不準確；要么完全依靠經驗完成設計，其中的設計結果并沒有進行驗算，很容易出現設計過大造成浪費，或者設計過小，排水設施不能夠滿足排水需求。此外，還有一些設計院完全采用套圖，整條高速公路不可考慮地形水文環境的變化，而完全使用同一排水設計，使得在很多路段的排水設施與整個環境不相適應，沒能達到排水的效果[3]。除此之外，排水設施是一個較為系統的工程，其中的每個排水設施之間都需要進行聯系，不能只是單獨地、孤立地考慮一方面的排水，未能綜合地將地表排水、地下排水、橫向排水等進行結合，各種排水設施不能夠形成一個有效的排水系統。

2.2 管理部門輕視排水設施與防護工程

對于公路的建設管養，相關部門通常只關注公路建設的過程，輕視公路的后續管養。而公路的管養部門固有的思想就是只重點關注路基路面等主要設施的問題，而沒有意識到路基排水的重要性，往往忽視排水設施以及防護工程，這也就導致了一些排水設施自建設開始便存在問題。此外，由于歷史因素的影響，有很大一部分的公路排水設施不夠完善，一旦遇到暴雨洪水就會出現水毀現象。面對公路水毀，公路管理部門往往是比較被動的，通常是在水毀之后的搶修，沒能做到水毀前的預防性養護，這樣不僅造成了資金的浪費，也威脅到行駛車輛和人員的安全。

2.3 排水系統不完善

目前。許多公路的排水設施設置的不夠完善，存在缺少某些必要的排水設施，或者排水設施之間搭配銜接不合理的情況。比如，一些坡面缺少必要的截水溝，或者即使設置了截水溝但是在中途遭到了阻斷，使得截水溝不能發揮應有的功能；也或有邊溝和排水溝之間未有效連接，匯水面積計算不準確等。此外，一些排水溝未能與天然的溝渠以及蒸發池相連，水也不能及時地排出遠離路基的區域[4]。

2.4 施工水平問題

目前，的施工水平良莠不齊，部分施工隊伍對道路排水設施的施工不夠重視，未能緊跟邊坡開挖及時施作，或未能嚴格按照相關規范以及設計圖紙進行施工，導致排水設施質量較差，不能經受水流的長時間沖刷，導致相關排水設施部分功能缺失。

3 山區高速公路路基排水施工技術

3.1 邊溝施工技術

邊溝是公路排水工程關鍵的組成部分。一般來說，在填方地段的坡腳外側或挖方路段的路肩外側進行邊溝的布置，用來排除公路路基的少量地面水。山區路段有土質邊坡時，為了避免土體坍塌滑入邊溝，應該在邊溝和邊坡中間布設碎落臺，碎落臺和土路肩之間會產生一個縱向的流水槽，通常會用草皮及少許灌木鋪蓋在流水槽中，用以減少雨水沖刷的影響[5]。邊溝應該選取梯形或矩形斷面，梯形邊溝內側選取的坡度范圍是1∶1 ～ 1∶1.15，挖方路段首選矩形斷面，在滿足造價需求的前提下，可以使用帶孔的蓋板加蓋到邊溝上部，以確保行車安全性。邊溝的設計圖如圖1所示。

圖1 邊溝設計圖

3.2 截水溝施工技術

水流量較大時應設置截水溝，特別在于路塹邊坡坡頂外側2 m處，用于匯集山坡匯水。截水溝的截面為梯形，就其大小而言，根據往年該地區實際水流量而定。在廢土存放的情況下，應保持截水溝邊緣與土樁之間的距離，以確保兩者之間的距離合理，從而更好地進行公路路基的排水施工。具體而言，路基斜坡頂部與土樁腳趾之間的距離應大于10 m，并在土堆上方設置大約2%的傾斜角，以便水可以流到橫坡處。截水溝的最佳長度約為300～500 m。超過500 m時，應增加出水口，并使用滴水井排水。另外，為避免道路被雨水沖刷，有必要借助高滲透率的材料，注意溝渠的堅固性，以使道路路基能夠得到加強，防止腐蝕和雨淋。現場施工過程中要注意實地勘察，對于“順坡”處必須設置截水溝并與邊溝有效連接。

3.3 排水溝施工技術

在地下水位較高的情況下，通常采用排水溝的施工技術，以確保排水順暢。排水溝的施工技術也具有排除地表水的能力。如果天氣太冷，則不宜進行地下水排水工作。用混凝土澆筑排水溝時，必須在含水量最高的地方設置滲水孔，并與溝壁接觸。在溝渠壁的外部，通常會設置一個反濾層，材料一般選取土工合成材料，并應每隔一定時間在溝渠的邊界處設置沉降縫。此外，排水溝必須具有平滑的線性形狀，應盡可能根據線性形狀進行設置，曲線位置多采用弧形。在排水溝的開挖和施工過程中，應與路基保持一定距離，距路基坡腳趾的距離應不少于4 m。如果排水溝的長度太長，則應將其分開，并進行砌筑工作。另外，臺階的高度應根據實際地質情況確定，以適應當地情況。

3.4 急流槽施工技術

由于道路路面的溜槽和其他材料不同，連接處可能會出現裂縫。傳統的修補方法是用建筑材料砂漿填充的非剛性修補方法。但是，修復后會出現裂紋，需要進行重復性灌漿。可采用防水功能填補水灰與路面之間的空隙。具體內容方法是將卷材剪成成熟的條狀，插入接縫處，然后在接縫處粘貼未乳化的道路瀝青，實現超柔性連接。根據調查顯示，使用3～4年后，柔性連接仍無滲漏和裂縫。而急流槽的出入口和主槽段之間還需要設置過渡區域進行連接，過渡區域需要設置一些消能措施來降低水槽的流量，如跌水、消力坎等，此外，還可采用粗糙化槽身、設置隆起等手段來減少能量。

3.5 地下排水設施施工技術

目前，常用的地下排水設置主要有3種，分別為暗溝、滲溝、滲井。如果路基基底有地下水出露、挖方路基之內存在著含水層或者是某區域的地下水水位較高，但路堤的填土高度又受到了限制，在以上這種情況下則僅僅設置地表排水已經不能滿足要求，需要設置地下排水。排出淺層的地下水，保證公路路基的整體安全性，可以有效地降低公路路基的含水量，保證其使用壽命及穩定性。其中挖方路段滲溝的布設形式如圖2所示。

圖2 挖方路段滲溝布設形式

4 結語

綜上，針對目前高速公路的排水問題，對山區高速公路路基排水技術進行了研究，表明了路基排水的重要性，特別是針對海南中部山區、福建西北部山區的路基排水施工問題，闡述了排水設施在設計、施工、管理各個方面的影響因素，分析了山區高速公路路基排水設施邊溝、截水溝、排水溝、急流槽、滲井的施工技術，為后續路基排水施工提供了參考依據。