代靜

（四川省交通勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610031）

0 引言

排水設(shè)計是高速公路設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，其目的是將高速公路路面積水引排到公路的下側(cè)方，避免路面積水對路基路面造成浸濕、沖刷作用，為整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提供保障，規(guī)避或減少坍塌等事件的發(fā)生。高速公路施工單位需結(jié)合實際情況加大對路基路面排水設(shè)計的重視度，明確關(guān)鍵點，確保排水系統(tǒng)能夠充分引流，從根本上規(guī)避因排水問題而引發(fā)的不良事件，對于推動高速公路工程的健康、穩(wěn)定發(fā)展也起著積極的意義。

1 工程概況

以四川某高速公路為例，該路段全長7.6km，設(shè)計段為第一段，里程樁號為K0+000—K7+602.061，車速設(shè)定為100km/h，路基寬為26m，該段工程內(nèi)容主要涵蓋了路基、路面、涵洞、排水。路段處于山區(qū)，總地勢西北高、東南低，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，可見饅頭狀山包，高差較小，多在50m 以內(nèi)。

2 高速公路路基路面排水設(shè)計整體把控策略

在高速公路路基路面設(shè)計過程中，合理的排水設(shè)計是重要環(huán)節(jié)，需從整體上進行把控，以確保路基路面的排水能力。

2.1 結(jié)合實際情況開展設(shè)計工作

在路基路面排水設(shè)計過程中，需充分考慮當?shù)貙嶋H情況，嚴格遵守因地制宜原則，對施工現(xiàn)場展開調(diào)查、研究，旨在對整個施工環(huán)境進行了解，避免設(shè)計不合理情況的發(fā)生。例如，該高速公路路段排水設(shè)計綜合考慮了該地附近的地質(zhì)、水文等特征。該路段容易受到地質(zhì)構(gòu)造變動影響，加之長時間的內(nèi)外地質(zhì)應(yīng)力作用，產(chǎn)生了山間盆地河谷丘陵地貌。在排水設(shè)計時，應(yīng)考慮對較多水的引排策略，而凍土等方面可不做過多考慮[1]。

2.2 設(shè)計中貫穿綜合利用原則

路基路面排水設(shè)計是高速公路工程的重要構(gòu)成部分，如若排水方面存在問題，則會對整體工程質(zhì)量，甚至后期投入使用的安全性造成影響。此外，排水設(shè)計與農(nóng)田水利工程的結(jié)合也是重要一環(huán)，其間需充分考慮當?shù)剞r(nóng)田水利工程，結(jié)合實際情況合理地進行設(shè)計，不可因工程建設(shè)而對其造成影響。在此過程中，相關(guān)人員需結(jié)合實際情況進行協(xié)調(diào)處理，如擴大涵管孔徑、增大涵管等[2]。

2.3 將排水與邊坡的穩(wěn)定性結(jié)合起來

在高速公路路基排水設(shè)計中，還需考慮邊坡的穩(wěn)定性，合理協(xié)調(diào)排水設(shè)計與自然環(huán)境的關(guān)系，避免因排水設(shè)計問題而危害自然。

另外，需重視自然災(zāi)害的預(yù)防問題，設(shè)計施工中將預(yù)防水土流失作為重點考慮內(nèi)容，結(jié)合實際情況展開設(shè)施布置，盡量不破壞當?shù)靥烊凰礫3]。在該高速公路路段排水設(shè)計中，考慮丘陵地貌會存在一定的高差，高速公路邊坡設(shè)計時，可采用鋪草皮的方法，既不影響公路排水，又起到穩(wěn)固邊坡效果。

3 高速公路路基路面排水設(shè)計中的關(guān)鍵問題

3.1 邊溝設(shè)計

邊溝也稱為側(cè)溝，主要設(shè)置于挖方及低填方地段的路肩外側(cè)，其目的是將路面、路肩等區(qū)域的徑流、流向道路的地表水排出，降低路基路面的浸濕程度。

3.1.1 尺寸確定

排水能力與溝底坡度、截面尺寸及形狀等因素有著直接關(guān)聯(lián)。高速公路路基路面排水邊溝大多使用梯形明溝，邊坡坡比為1∶1，結(jié)合邊溝各項參數(shù)，合理計算路面排水長度極限。

該工程路基平均填高為3.5m，采取相應(yīng)的方法對路面排水長度極限進行計算后，結(jié)果為100～200m，故對于排水涵洞的設(shè)置，其間隔距離設(shè)定為250m。另外，經(jīng)過綜合分析及準確計算后，工程邊溝斷面尺寸設(shè)定為50cm。

3.1.2 邊溝縱坡確定

對于邊溝縱坡的確定，需嚴格遵守相關(guān)設(shè)計規(guī)范，如若工程邊溝使用了漿砌片石，則縱坡不低于0.12%。

在設(shè)計的過程中，除了要嚴格遵循相關(guān)規(guī)范要求外，還需結(jié)合工程實際情況，這也是避免排水設(shè)計不合理的關(guān)鍵[4]。該工程的地形較為復(fù)雜，為避免排水設(shè)計不合理情況的發(fā)生，邊溝縱坡設(shè)為0.3%。

3.1.3 縱坡方向確定

在確定縱坡方向的過程中，需將路線縱斷面、地形條件作為有效依據(jù)，明確邊溝標高。對于邊溝標高的確定，需盡量保證該路段路肩邊緣最低位置位于標高下部超過1.7m 處，旨在規(guī)避邊溝積水倒灌情況的發(fā)生。

如若無法滿足上述要求，可結(jié)合實際情況適當放寬高度，對于另一側(cè)邊溝較低的情況，可于單側(cè)落實排水溝的設(shè)置[5]。

3.2 涵洞設(shè)計

高速公路涵洞常見的類型包括排涵、灌涵及灌排兩用涵。對于排涵來說，其底部標高需與涵洞中心相等，或是超出涵洞中心；對于灌涵，其底部標高不可低于涵洞頂部；對于灌排兩用涵，底部標高需和灌涵中的邊溝一樣，但可根據(jù)具體情況合理調(diào)整。在涵洞設(shè)計中，鑒于涵洞容易受到水的沖刷，因此需合理應(yīng)用急流槽設(shè)施，將其與邊溝、涵洞合理連接。

此外，對于排水必須經(jīng)通道才可進入涵洞的情況，需將邊溝蓋板涵作為優(yōu)先選擇對象，必要情況下可經(jīng)邊溝倒虹吸穿越通道[6]。該工程設(shè)計了3 個涵洞，其間充分考慮了涵洞位置、車輛承載、匯水量等，管涵中心樁號及結(jié)構(gòu)形式等。涵洞布設(shè)要求如表1所示。

表1 涵洞布設(shè)表

3.3 排水溝設(shè)計

排水溝設(shè)計的目的是引水，即將路基范圍內(nèi)的水引流至路基范圍之外的指定區(qū)域。在公路工程路基路面排水設(shè)計過程中，排水溝的設(shè)計是關(guān)鍵內(nèi)容，需結(jié)合實際情況進行合理選擇，避免排水不通暢情況的發(fā)生。

在排水溝設(shè)計中，對于溝底的縱坡需控制在合理范圍內(nèi)，一般不低于0.3%，長度不低于500m。但就目前情況而言，部分高速公路工程采用的斷面為梯形，斷面尺寸主要由水流量來決定，設(shè)計時應(yīng)綜合考慮水流量及水流沖刷情況。在該高速公路設(shè)計中，排水溝的參數(shù)與邊溝相同，采用漿砌片石進行加固，其鋪設(shè)厚度設(shè)置為20cm[7]。

3.4 截水溝設(shè)計

該高速公路存在山坡挖方路段，易受上方流水破壞，故需設(shè)置截水溝將水流攔截，以起到保護路段的效果。在設(shè)計中，需將地形條件、匯水面積納入重點考慮范圍內(nèi)，可應(yīng)用坡頂及平臺截水溝。對于挖方邊坡塹頂坡頂?shù)慕厮疁?，要注意避免其和坡口位置距離不合理情況的發(fā)生，一般需在5m 及以上[8]。

3.5 急流槽設(shè)計

該高速公路部分路段坡度較陡，超過10%，存在水位差超過1m 的情況，這時便需要借助急流槽輔助排水，以防止水流流速過快問題的發(fā)生，從而對路基起到明顯的保護作用。對于急流槽的設(shè)置，需嚴格遵守因地制宜的原則，結(jié)合當?shù)氐匦蔚孛?，合理地設(shè)計防滑措施，如凸榫等，強化急流槽的穩(wěn)定性。

另外，于出水口的位置漿砌塊石，以充分發(fā)揮加固作用，并合理設(shè)置消能設(shè)施，減輕水流所造成的沖擊力[9]。

3.6 蒸發(fā)池設(shè)計

在公路工程路基路面排水設(shè)計過程中，蒸發(fā)池設(shè)計是關(guān)鍵內(nèi)容，對于氣候干旱，或是排水困難的低洼路段尤為適用。

在設(shè)計時，需將蒸發(fā)池及路基間的距離控制在允許范圍內(nèi)，即不可低于5m；對于濕陷性的黃土地區(qū)，距離則需超過黃土濕陷半徑，旨在避免路段穩(wěn)定性受到影響，防止安全事件發(fā)生[10]。

3.7 中央分隔帶排水設(shè)計

中央分隔帶是高速公路的重要構(gòu)成部分，排水設(shè)計的展開可確保該范圍的積水能夠及時排出。在施工期階段，排水量極易受降雨量、匯水面積因素的干擾，故中央分隔帶需進行人手孔設(shè)置，而排水長度就是人手孔間距，其一般不超過180m[11]。根據(jù)既往設(shè)計經(jīng)驗，排水管長度通常為15m，橫坡為2%，如若降雨量達到最大，管徑往往需達到255mm。而按照規(guī)范指出的要求，排水長度為50m，排水管管徑則不可低于75mm。但在高速公路施工中極易出現(xiàn)一些問題，如中央分隔帶一般是在鋪設(shè)基層后實施，邊溝表面較為粗糙，影響了與瀝青的黏結(jié)，導(dǎo)致防滲層的致密性不足或不均勻[12]。

在此背景下，受接縫的影響，即使應(yīng)用土工布也難以確保防水效果達到預(yù)期。因此，在設(shè)計的過程中，設(shè)計底坡未超過0.3%時，可設(shè)置斷面形狀為矩形的盲溝，將透水管鋪設(shè)到溝底，開挖集水槽，間隔距離設(shè)定為30～50m，以此達到匯集水的目的。另外，也可在分隔帶中鋪設(shè)防滲層，將瀝青鋪設(shè)厚度超出2cm，以規(guī)避側(cè)面滲水問題。

3.8 路面邊緣排水設(shè)計

對于路面邊緣，應(yīng)使用透水性材料布置集水溝，并與其他排水設(shè)施形成一個整體。在此過程中，充分利用排水管、瀝青等，促使路面邊緣的水能夠及時排出。值得注意的是，考慮到路面邊緣水量可能較大，故設(shè)計時就需要合理設(shè)置排水管分布密度，排水管之間的間隔可控制在10m。

4 高速公路路基路面排水設(shè)計的其他注意事項

路基路面排水設(shè)計需考慮多方因素，既要考慮道路排水效果，又要考慮項目所在地的具體水文情況。

首先，在排水設(shè)計過程中，對于排水設(shè)施任務(wù)，最為關(guān)鍵的一點為探查、分析及控制施工區(qū)域的實際含水量，如若該地段的含水量較高，則需嚴格遵守相關(guān)規(guī)范要求予以處理，如進行換填等，進而規(guī)避因忽視水量過高而引發(fā)的路基路面沉降開裂風(fēng)險。

其次，對于排水設(shè)施也要科學(xué)地進行分類管理，充分考慮公路路基路面排水設(shè)施功能、所處位置，以設(shè)計建設(shè)地段的具體情況為基礎(chǔ)，落實路基排水設(shè)施及路面排水設(shè)施的合理劃分，并對設(shè)施所處地段及實際功能進行明確，集中對其進行管理，不僅有利于對整體設(shè)計質(zhì)量進行強化，還為后續(xù)建設(shè)及使用提供了較大的便利性[13]。

再次，在排水設(shè)計的過程中，設(shè)計單位也需靈活掌握設(shè)計地段的實際情況，對于極端環(huán)境，或是特殊地形地質(zhì)，需提出針對性的解決方案，旨在對整體排水設(shè)計系統(tǒng)質(zhì)量進行優(yōu)化，充分發(fā)揮高速公路路基路面排水設(shè)計效能。

最后，由于高速公路的建設(shè)與自然、人文有著緊密的關(guān)聯(lián)，在相關(guān)數(shù)據(jù)的支撐下，才能從根本上確保設(shè)計的可行性。因此，工作人員需落實相關(guān)地區(qū)的調(diào)研工作，進一步調(diào)查及收集相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)涉及的內(nèi)容非常廣泛，不僅包括氣候環(huán)境，還包含了社會經(jīng)濟等方面。

5 結(jié)語

綜上所述，我國國土遼闊，高速公路工程數(shù)量較多，位置方面也存在明顯的差異性，進而對工程建設(shè)的相關(guān)參數(shù)也提出了較高要求。就四川某地的高速公路而言，在路基路面排水設(shè)計中，涵洞、邊溝、排水溝、截水溝、急流槽等是設(shè)計的關(guān)鍵點，需嚴格把控，避免出現(xiàn)差錯。同時，還應(yīng)從整體上進行把控，留意排水設(shè)計的其他注意事項，以確保排水效果，為高速公路質(zhì)量提供保障。