高速公路路基排水設施病害類型及處治技術研究

郭志濱

（張家口市公路工程管理處，河北 張家口075000）

1 引言

高速公路建設過程，排水問題應進行重點關注，特別是路基工程，由于土體巖性復雜多樣，在外界積水以及降雨的長期作用下，會降低公路構造物的整體穩定性和結構強度，長時間影響下會導致公路病害的產生，縮短公路使用壽命。 另外，既有的公路路基排水設施在外界因素影響下也會產生病害問題，集中在公路邊溝、截水溝、急流槽、橋涵以及中央分隔帶處， 針對該現象， 不僅需對產生病害的排水設施予以修復還原，還應結合實際情況進行加固處治，避免淤積、虛土、沖溝等現象產生，確保積水能順利、快速排出公路之外。 本文基于高速公路路基排水設施病害類型及處治技術進行研究， 圍繞路基排水設施病害類型、處治措施進行展開，并在實際工程中進行應用分析。

2 常見路基排水設施病害類型

2.1 邊溝、排水溝

當路基邊溝、排水溝自身受到嚴重破壞，且溝渠底部的漿砌面粗糙度較大時，過往的水流速度會降低，進而影響溝渠的排水效果，如圖1 所示。 另外，排水溝、邊溝溝渠漿砌石由于壓實度不足而容易脫離原路基位置，產生溝渠沉陷開裂現象，也會影響溝渠的排水效果。 當路基排水溝、邊溝內存在明顯的雜物時，會影響溝渠的防沖、防淤等效果，此時路基線形和溝底縱坡保持一致，導致路基邊坡泥沙下滑，造成溝渠產生堵塞。同時，當邊溝蓋板上的排水孔存在堵塞現象時（見圖2），會阻止路面積水的順利排出，而當蓋板的排水孔孔徑偏小時，降雨后堆積的泥沙淤泥會擁堵泄水孔， 也會嚴重影響溝渠的排水效果。

圖2 邊溝蓋板泄水孔堵塞

2.2 截水溝

當路基截水溝未做好必要的防沖加固措施處理時， 在地表徑流作用下路基邊坡會產生滑動， 長時間后會導致截水溝產生坍塌破損（見圖3），進而造成截水溝的排水引流效果欠佳。另外， 路基截水溝與附近棄土堆距離較近時， 在降雨的作用下，棄土堆產生的泥石流會不斷滲透至截水溝中，導致截水溝淤泥堵塞，同時，邊坡上的雜草、碎石也會滾落至截水溝內，直接影響其排水效果[1]。 當路基截水溝設計的長度過大、坡度較小，且未能與周邊排水設施銜接良好時，地表徑流無法快速排出，長時間滯留堆積后導致截水溝結構沖刷嚴重。

圖3 截水溝垮塌

2.3 急流槽

在高速公路路基邊坡中， 急流槽主要起不同排水設施徑流匯集的作用，當急流槽未充分結合地形進行布置時，急流槽結構底板防沖效果不明顯， 其出水口沖溝會產生嚴重的損壞現象，如圖4 所示。 另外，當急流槽未進行緩沖設計時，在降雨影響下也會引發結構沖刷， 進而導致路基邊坡穩定性和結構強度降低[2]。急流槽進水口處與截水溝之間銜接不到位且未優化加固時，使平緩程度不佳，也會導致水流沖出急流槽，侵蝕并污染周邊環境。

圖4 急流槽溝底沖刷

2.4 小橋涵

當高速公路過水涵洞內堆積雜物、樹干、稻草等垃圾較多時（見圖5），會嚴重影響正常地表徑流的排放引流，使水面增高出現堵塞等，另外，涵洞進出水口處堆積有較多泥沙以及垃圾時，也會將邊溝進行堵塞。

圖5 涵洞堵塞

2.5 中央分隔帶排水

高速公路的超高漸變段中央分隔帶處的積水流速不高，而當路拱坡度以及縱坡較低時，會造成地表徑流排水效果降低現象，此時積水會在中央分隔帶四周堆積（見圖6），長時間下來地面的漫流影響會導致相關設施產生水毀現象。 同時，高速公路中央分隔帶內埋設的滲溝容易產生失效，主要原因為滲溝外層的土工布因結構老化而導致自身滲漏效果降低，長時間下來滲溝內部產生堵塞而將影響中央分隔帶的正常排水效果。 一般來說，中溝設置于公路中央分隔帶的兩側，而當中溝中堆滿樹葉和泥沙時，也會影響中央分隔帶的排水引流效果。

圖6 超高漸變段積水

3 工程概況

某高速公路建設項目全線長94.032 km，雙向6 車道設計標準，路基寬度為26 m，設計行車速度為120 km/h，公路荷載等級為Ⅰ級，全線橋隧比為60.3%，路面設計為瀝青混凝土結構形式。 該高速公路路基工程占比較大，需填方量較多，全線存在多處路基高邊坡，路基防護多設計為錨桿框架梁、窗孔式護面墻以及仰斜式擋土墻等，且設置有邊溝、排水溝，邊坡上設置有截水溝以及急流槽。 該高速公路所處地區全年降雨量較大，為確保公路積水能順利排出流入自然水渠，在適當位置還設有盲溝輔助排水。 為改善路基排水設施病害，提高排水效果，本文重點對路基排水設計優化進行研究。

4 公路路基排水設施病害處治措施研究

4.1 處治原則

1）當公路路基排水設施受損程度降低時，可直接選用漿砌片石或是C20 混凝土予以加固處理，以還原、修復原排水設施正常功能。

2）當公路路基排水設施受損嚴重時，應及時予以拆除，避免形成沖溝、虛土，并選擇適當位置進行再次修筑，強化排水效果。

3）需設置排水設施區域，應結合實際情況施作相對應的排水設施，如截水溝、跌水井、擋土墻等，并盡量將積水引流至自然水渠中[3]。

4.2 處治措施

4.2.1 因地制宜排水設計

進行排水設計時，應充分結合道路線形設計、水文地質條件、特殊路基等因素，并對每一處排水設施進行精確的設計與計算。 另外，應著重考慮排水系統的協調配合，合理設計各排水設施之間的間距， 同時還需合理設置溝渠之間的高度和線型。 設計過程中進行理論分析計算的同時還應進行必要的模擬試驗，確保既可滿足排水需求，又能提高質量安全。 排水設施和自然溝谷之間的協調性也需重點控制， 外側的進出水口應進行合理的銜接消能設計， 確保積水能順利流至農田或自然溝谷之中。

4.2.2 采用預制裝配式溝渠與排水路面技術

漿砌片石溝渠在高速公路應用中較為廣泛， 而漿砌片石容易產生堵塞、破損以及脫落，因此，為改善此現象，可采用新型的裝配式急流槽和邊溝， 達到快速排水效果的同時減少病害的產生[4]。 針對中央分隔帶匯水漫流問題，可改善排水性瀝青路面內部骨架結構， 采用具備排水功能的級配進行路面設計，進而提高瀝青路面的抗滑性和排水性，如OGFC 瀝青混凝土。

4.2.3 加強邊坡加固

當邊坡無任何防護，或防護效果較差時，線形排水設施僅能匯集部分的坡面徑流， 而其他大部分坡面水會侵蝕破壞排水設施，同時引發路面積水，當坡面防護不足時，其坡面土體的整體穩定性會降低， 導致溝渠的凈化能力降低而造成溝渠淤積。 常用的邊坡加固措施有圬工、植被防護等，可有效降低坡面受雨水徑流沖刷影響，降低溝渠淤積程度，同時也加強了路基邊坡的整體穩定性和結構強度[5]。

4.2.4 加強排水設施養護管理

影響公路路基排水設施壽命和質量的關鍵因素之一是后期養護管理，在實際養護中，應嚴格遵照養護規范進行定期定點的養護處理，減少后期排水設施淤積或堵塞現象，另外，養護技術人員應定期將公路路基排水設施內的雜物予以清除，并對產生病害的排水設施予以修復，記錄好養護維修數據，分析病害規律，以提高排水設施養護管理效果。

5 結語

本文就高速公路路基排水設施病害類型及處治技術應用進行研究，結合實際高速公路路基工程，詳細介紹了高速公路常見的路基排水設施的病害類型， 重點對路基排水設施病害處治措施進行研究。 研究結果表明，對存在病害的路基排水設施進行必要的修復以及加固處理，并加強路基排水設計管理，可有效提高路基排水效果，避免路面積水以及路基侵蝕，增強路基整體穩定性和結構強度。