对影响公路路面排水设计因素的分析

孙天垠++钱金涛

摘 要：本文主要从设计因素分析解决路基路面的排水不畅以及减少水损害的问题，具体分析了公路路线设计和路面结构设计对排水的影响因素，重点考虑公路路线设计中的平面、纵断面、平纵组合设计以及路面结构内部排水系统。

关键词：路面问题；公路路线设计；组合设计；路面排水系统

中图分类号：U416 文献标识码：A

0.引言

近二十年来，我国公路一直保持着高速、持续、平稳的发展境况，但是在高速发展的同时，公路出现了大量的水损害问题，较多的路面在通车两三年后就发现较严重的路面病害，结果不但影响了公路的正常运营，而且造成了人财力的浪费。这些早期损坏主要是路面结构处于水饱和状态下承受车辆的荷载反复作用引起的，特别是在降雨充沛的地区。雨水在路面滞留过长也会对路面结构和行车安全构成危险，雨水在行车荷载作用下会产生动压力进而破坏面层的沥青混合料，雨水在路面行成水膜，降低了路面的抗滑性能，严重影响行车安全。

所以解决路基路面的排水问题和防止水损害也一直是公路工作者研究的重点，本文正是基于这一考虑，提出在公路路线设计和路面结构设计中需要重点考虑的因素。本文将从影响路面排水的设计因素来分析，具体包含公路路线设计中的平面、纵断面、平纵组合设计等，以及路面结构内部排水系统等因素，并提出相对应的措施和建议，以便与公路同行们共同探讨。

1.公路平面设计

公路路线设计直接影响着路面排水的顺畅，规范对此也有相应的规定。影响公路排水设计的因素也较多，如平面、纵断面以及平纵组合等，在公路设计中应重点考虑这些因素的影响。

1.1 横断面设计

（1）在横断面设计中，为了及时有效地排除路面降水，一般路面做成路拱的形式。路拱坡度的大小应结合当地气候、降雨等条件来选用，一般路拱横坡值为1%～2%。具体选用时，应依据当地的气候条件和降水量来定，多雨地区宜采用高值。在应用六、八车道高速公路的地区，当加大路拱坡度受限的情况下，宜将对向行车道分别设成双向路拱的方式（图1），通过中央分隔带和公路两侧排水设施将雨水及时排除路面。

1.2 超高过渡路段

在高速公路设计中，一般对于圆曲线路段（对于小于不设超高值的圆曲线半径）都需要设置超高，这就存在着超高渐变段（指直线段双向路拱坡到圆曲线段单向坡的渐变路段）。在这个渐变的过程中，超高车道会出现一个零坡及接近零坡的路段，在这个路段由于坡度较小，将出现横向排水不畅的问题。路线设计规范中规定超高渐变率不小于1/330，目的在于缩短在超高过渡过程中外侧路面排水不畅路段的长度。所以，我们在路线平面设计中，要满足路线相关规范要求的条件，尽量取较大的超高渐变率，这样可以避免超高渐变段横坡较小的路段边长问题。

1.3 土路肩

土路肩对路面排水也很关键，路面上的水最后都要通过土路肩排出路基。因此土路肩的坡度设计一般要大于行车道与硬路基的坡度，以增大雨水在土路肩流出的速度，通常为3%～4%。

2.纵断面设计

在路线设计中，纵断面的设计对排水也很重要，尤其是纵坡设计。一般在横向排水不利的路段，应满足大于0.3%的纵坡，有条件的情况以不小于0.5%为好，特别是在降雨较多的地区，这样才能保证排水的顺畅；同时应核查路线的合成坡度不应小于0.5%，从设计源头解决排水不畅的问题。若纵坡为平坡时，横坡为1%～2%，此时合成坡度也能满足路面排水的要求。

而且在纵面设计中，应具体问题具体分析，不应拘泥于一个标准，我国幅员辽阔，南北气候、降雨等自然条件差异很大，因地制宜结合当地条件来采用相应的坡度，既满足排水的需要又能很好的控制工程规模。笔者参与的江西某高速改扩建工程项目中，全线有多处平坡，为了更好地与原有高速线形指标拟合，相应地段也均采用了平坡，从而降低了工程造价。由于该段高速横坡为2%，能够满足路面排水要求。在参与的广东的高速公路项目中，由于广东位于多雨地区且瞬时降雨较大，水损害的风险较大，因此在纵坡设计中一般采用较大值，以不小于0.5%为宜。

另外，在设计前坡为上坡（下坡），后坡为下坡（上坡）的竖曲线（如图2、图3所示）即为凸竖曲线（凹竖曲线），在竖曲线设计中，竖曲线大小也不宜采用过大，这样可以减短竖曲线的底部（顶部）零坡或接近零坡的路段长度。所以，在满足线形设计规范要求下，控制好竖曲线半径，从竖曲线设计上尽量减短纵断面上排水不利的路段长度。

3.平面与纵面的组合设计

平纵面组合设计在路线设计中最重要，且对公路技术人员要求也最高，需要公路技术人员丰富的专业知识和经验的积累，这就要求我们公路设计人员在设计过程中要精益求精，不断核查、修改与完善；一条高速公路较好的平纵面组合设计不但可以满足驾驶员视觉上的需求，而且能满足公路路面排水的要求。因而，在平纵面组合设计时应该做到：

（1）在设计中力求平曲线与竖曲线相对应，平曲线要比竖曲线更长。因为圆曲线上存在着超高，这样组合就能满足平曲线路段有较大的横向坡度，所以其合成坡度也较大，可以较好地满足路面排水的要求。

（2）如果平曲线与竖曲线不能较好地对应，在组合设计中要避免将竖曲线的顶点放在缓和曲线上，尤其要避开超高过渡零坡路段附近。这样就可以避免或者减短在超高过程中会出现零坡及横坡很小的路段，也降低了路面排水不畅或积水的现象。

（3）在组合设计中，应避免竖曲线的顶点位于S形曲线的公切点上。在S形曲线的公切点前后，由于超高渐变段也会出现一个零坡及横坡较小的路段，如果竖曲线的底部（顶部）与该处相重合，就会使得该路段的合成坡度很小，造成S形平曲线的公切点前后路面排水积水问题。

4.路面内部排水

一般路面内部排水是指路面下渗雨水通过沥青封层表面和土路肩下的碎石渗沟以及横向PVC管排至边沟，或经坡面流入排水沟。随着对路面排水重要性的认识，排水性路面逐渐在公路设计和建设中得以应用，旨在从根本上解决路面内部的水损害。近年来国内多所大学和科研所对排水性路面及路面内部排水系统进行了研究。这种排水性路面一般面层与基层采用的都是空隙较大的混合料，渗入到路面的降水通过各透水层的层间空隙和排水系统排出（图4）。其排水系统主要由排水层、土工织物、隔离层、排水沟等几部分组成。

结论

（1）路面排水至关重要，影响路面的耐久性和行车安全性，本文正是基于这一考虑，从设计方面，对影响路面排水的因素进行了分析。着重对路线设计中的平面设计、纵面设计以及平纵面组合设计进行了论述，论述了各设计因素对排水的影响，指出了排水不利的问题，并提出了相应的解决措施及建议，供同行们参考，以达到从设计中消除或减小排水不畅问题，从而提高公路的营运效益。

（2）在条件允许的情况下，还要从路面排水设施和路面结构等方面做好路面排水的设计，可以大大减少路面的水损害，延长公路服务质量和年限。

（3）我国幅员辽阔，自然条件迥异，公路排水设计应因地制宜结合所在地区的气候条件、降雨量等综合考虑各设计因素而定，如路拱横坡，最小纵坡等，以达到快速顺畅的排水效果。

参考文献

[1]潘兵宏，赵一飞.基于路面排水要求的公路几何设计[J].中南公路工程，2005（9）：2-3.

[2]杨少伟.道路勘测设计[M].北京：人民交通出版社，2004（6）：83-84.