关于山区公路排水设计的思考

王丹

（海南省公路勘察设计院，海南 海口 570200）

关于山区公路排水设计的思考

王丹

（海南省公路勘察设计院，海南 海口 570200）

公路等基础设施的建设对于促进当地经济发展具有重大意义。而对于山区来说，山区公路甚至可能是连接两地的生命线。主要对山区公路路基路面排水的设计进行了探讨,以期对山区道路的设计使用起到参考作用。

山区公路；排水设计；路基排水；路面排水

0 引言

公路等基础设施的建设对于促进当地经济发展具有重大意义。而对于山区来说，山区公路甚至可能是连接两地的生命线。山区的地形相对复杂，并且山区公路边坡较多，对山区公路路基排水提出了较高的要求。如果排水系统不完善导致地下水聚集，将可能造成岩土力学性质的改变，严重的甚至将导致公路的毁坏。尽管我国已经制定了相关的山区公路排水设计规定，但在具体实践过程中应当因地制宜，不能生搬硬套。本文将就山区公路排水的设计上进行浅析，并对如何有效根据具体环境条件做好排水等工作进行分析和讨论。

1 山区公路路基排水设计

1.1 水对路基的危害及路基排水的作用

地面水会对道路的路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基整体稳定性受损，形成水毁现象。而渗透进入路基土体的水分会使得土体湿度过大而造成路基强度下降。地下水则会使路基湿软，降低路基的强度，严重的甚至会在某些地区引起冻胀、翻浆或边坡滑坍。因此路基排水的作用就是保证路基范围内的土基的湿度保持在一个较低的规范范围，使得路基处于干燥的状态，以便确保路基拥有足够的强度以及稳定性。

1.2 路基排水设计的原则

（1）排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。一般情况下地面和地下设置的排水沟渠，宜短不宜长，以使水流不过于集中，做到及时疏散，就近分流。

（2）各种路基排水沟渠的设置应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。路基边沟一般不应用作农田灌溉渠道，两者必须合并使用时，边沟的断面应加大，并予以加固，以防水流危害路基。

（3）设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地下排水与地面排水相配合，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合，做到路基路面综合设计和分期修建。对于排水困难和地质不良的路段。还应与路基防护加固相配合，并进行特殊设计。

（4）路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护与加固工程。对于重点路段的主要排水设施，以及土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠，应注意必要的防护与加固[1]。

（5）路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。

（6）为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水，亦可建筑具有能承受荷载和雨水共同作用的路面结构。

1.3 路基排水构造设计

（1）边沟。一般设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。平坦地面填方路段的路旁取土坑，常与路基排水设计综合考虑，使之起到边沟的排水作用。边沟的排水量不大，一般不需要进行水文和水力计算，依据沿线具体条件，选用标准横断面形式。边沟应紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，亦不能与其他人工沟渠合并使用。边沟不宜过长，尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带，必要时设置涵洞，将边沟水横穿路基从另一侧排出。边沟沟底纵坡（出水口附近除外）一般与路线纵坡一致，并不宜小于3%。困难情况下，可减小至0.1%。

（2）截水沟。又称天沟，一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。降水量较少或坡面坚硬和边坡较低以致冲刷影响不大的路段，可以不设截水沟；反之，如果降水量较多，且暴雨频率较高，山坡覆盖层比较松软、坡面较高、水土流失比较严重的地段，必要时可设置两道或多道截水沟。截水沟的位置应尽量与绝大多数地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。截水沟应保证水流畅通，就近引入自然沟内排出，必要时配以急流槽或涵洞等泄水结构物将水流引入指定地点。

（3）排水沟。排水沟的主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流（如边沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近积水），引至桥涵或路基范围以外的指定地点。当路线受到多段沟渠或水道影响时，为保护路基不受水害，可以设置排水沟或改移渠道，以调节水流，整治水道。排水沟的横断面一般采用梯形，尺寸大小应经过水力水文计算选定。排水沟的位置应根据需要并结合当地地形等条件而定，离路基尽可能远些，距路基坡脚不宜小于2 m，平面上应力求直捷，需要转弯时亦应尽量圆顺，做成弧形，其半径不宜小于10～20 m，连续长度宜短，一般不超过500 m，排水沟水流注入其他沟渠或水道时，应使原水道不产生冲刷或者淤积[2]。

（4）跌水与急流槽。跌水与急流槽是路基地面排水沟渠的特殊形式，用于水流通过坡度大于10%、水头高差大于1.0 m的陡坡地段或特殊陡坎地段。由于纵坡陡、水流速度快、冲刷力大，要求跌水与急流槽的结构必须稳固耐久，通常采用浆砌片（块）石或水泥混凝土预制块砌筑，并具有相应的防护加固措施。急流槽的纵坡比跌水的平均纵坡更陡，结构的坚固稳定性要求更高，是山区公路回头曲线连接上下线路基排水及沟渠出水口的一种常见的排水设施。急流槽底的纵坡依地形而定，一般可达67%（1∶1.5），如果地质条件良好，需要时还可更陡，但结构要求更严，造价亦相应提高，设计时应通过比较而定。

（5）倒虹吸与渡水槽。当水流需要横跨路基，同时受到设计标高的限制，可以采用管道或沟槽，从路基底部或上部架空跨越，前者称倒虹吸，后者为渡水槽，分别相当于涵洞和渡水桥，两者属于路基地面排水的特殊结构物，并且多半是配合农田水利所需而采用。

（6）蒸发池。气候干旱、排水困难地段，可利用沿线的集中取土坑或专门设置的蒸发池排除地表水。

2 路面排水设计

2.1 坡面排水

在山区当中，公路的修建会遇到环境、天气、生态、建筑等多方面的影响，在路基路面排水设计中，必须在和谐的条件下才能开展。一方面，山区公路路基路面排水设计绝对不能对固有的公路造成影响；另一方面，在设计的时候，应保证排水措施可以长久地服务，减少后续的维护频率，创造出更大的价值。结合以往的工作经验和当下的工作标准，认为在山区公路路基路面排水设计当中，应首先确保坡面的排水能够顺利，减少积水的情况，避免造成山体滑坡、泥石流等灾害的隐患。坡面排水需在以下几个方面努力：

（1）运用多元化的措施来开展坡面排水工作。现今，坡面排水集中在截水沟、挖方边沟、填方排水沟等方面，在运用过程中，需要结合客观实际来完成。

（2）应对设计流量详细的计算。不同的山区具有不同的情况，在设计工作中，应根据具体的泄水量大小、挖填以及地质情况不同，确定好坡面排水设施的断面形状、尺寸、砌筑材料等。

（3）部分山区处于多雨地带，全年的降水量都比较多，并且在很多时候处于一种相对潮湿的状态。此时，应对山区的情况开展深入调查与分析，了解在山区公路路基路面排水设计中，是否会占用路界范围以外的山体排水通道[3]。

2.2 路面表面排水

相对于坡面排水而言，路面表面排水并不容易。以目前的工作来看，当雨水降落到山区公路的路面上时，会通过公路路面这一媒介，以横向的方向朝着坡度的两侧缓慢流淌。一般而言，在相关规范中，山区公路的路面横坡被设定在2%的标准，纵坡则不能小于0.3%，这样才能基本上满足排水的需求。但是我国的山区广布，很多地区经过常年的自然作用，导致情况发生了较大的变化，为此，我们在路面表面的排水工作中也不能总是集中在传统的工作中，需要在多方面来开展设计。路面表面排水应有效地设置拦水带，并且汇集路面的积水。施工人员在排水工作中，需要每间隔一定的距离经过泄水口和边坡急流槽将路面排水，排放到路基的边沟位置。值得注意的是，在超高侧中央分隔带内设置平行的纵向流水槽，能够更好地排水。2.3中央分隔带排水

路面排水并没有想象得那么简单，为了确保排水的顺利，还应该采取中央隔离带排水的方法来予以较强的保障。一般而言，中央隔离带排水往往会作为基础措施来应用。从操作上来看，中央分隔带排水主要是在山区公路路基路面上设置隔离护栏、防眩挡板等，通过一些基础的设施来完成排水的处理工作。从结构上来分析，采取中央隔离带排水主要是为了防止降落的雨水会出现下渗，减少对路面基层的较大破坏。在今后的工作中，中央分隔带排水可尝试设置纵向渗沟、横向渗沟等，以此来将积水引出路基，实现良好的排水效果。

2.4 路面结构内部排水

在山区公路路基路面排水设计过程中，路面排水的重视程度较高，因此采取的排水措施也不仅仅集中在上述两个方面，还会采取路面结构内部排水的方法，确保排水工作能够万无一失。山区公路有相当一部分属于高速公路，这部分公路的特点在于绝对不能有任何的积水出现，来往车辆速度非常快，如果因为积水而打滑，其造成的安全事故是不可估量的。为此，路面结构内部排水主要会采取以下措施来完成：

（1）在设计的过程中会在土路肩范围内部采用碎石进行填筑工作，在下部则会应用软式透水管或者是打孔塑料排水管，更好地排除路面结构内部的自由水，减少对公路的破坏。

（2）我们还可以在路面层与水稳定碎石基层的中间，设置一层较强的保护层。该保护层一般是用乳化沥青进行封层，这样就能够在客观上较好地防治水出现渗透的情况，客观上实现了对路基路面的保护。

2.5 结构物排水

在山区公路路基路面排水设计中，当上面的四项排水达到要求后，我们就需要在结构物排水上做出努力了。基本上结构物排水主要指的是地下水。所以在具体的排水工作中，会专门针对地下水采取较多的措施和方法。例如，对地下水位高的挖方土质路段或有裂隙水的挖方硬质宕石路段设置引水洞、引水管等，并封闭坡顶渗水通道，保证挖方边坡稳定。在两侧路肩设置管式渗沟的方式来隔断地下水向路基渗流的路径和降低地下水位，从而达到保证路床处于干燥状态。对于地下水位较高的填方路基，在桥台、涵洞及挡土墙等结构物后换填砂砾、碎石等透水性材料，防止由于积水而使结构物承受额外的静水压力，从而造成路基塌陷。挡土墙墙后设纵向碎石渗沟，渗沟外包复合工布。渗沟底设软式透水管，透水管通过横向PVC管与墙身表面泄水孔连接，将水排出。沿河挡土墙特别注意挡土墙应埋置与冲刷线以下至少1 m深，防止冲刷掏空墙底成路基塌陷。

3 结语

山区公路排水设计是山区公路设计的重要组成部分，是关系到公路质量的重要问题。因此在设计时应充分考虑山区道路的特殊性，因地制宜，从路基和路面两个方面做好排水的设计工作，才能形成一个完整的排水系统，防止因为水的原因造成道路的过早破坏，这对于山区道路的设计使用具有深刻的重要意义。

[1]高玉翠.山区公路路基路面排水设计浅谈[J].北方交通，2006（6）: 17-20.

[2]徐士启，刑俊堂，高玉翠.山区公路路基路面排水设计[J].公路交通科技，2004（4）：2-4.

[3]王敏瑞.山区公路路基路面排水[J].科技信息：科学教研，2007（30）：83，127.

U412.36

B

1009-7716（2017）09-0042-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.012

2017-04-10

王丹（1982-），女，海南海口人，工程师，从事道路与桥梁工程设计工作。