公路路基路面排水设计浅谈

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摘要：通过总结国内外公路路基路面排水设计经验，结合实际工程实例，介绍了公路路基路面排水设计组成，分析影响路面排水设计的具体因素，主要对设计人员水平、水文地质因素（如地表水地下水）、原材料质量等因素进行分析，提出了提高相关工作水平的方案，如采用BIM技术提升设计人员水平、加强实地勘察等措施。

关键词：路基；路面；排水设计

1公路路基路面排水设计的重要性

公路是运输的基础，是经济发展的关键。一般经济发展较快的地区公路分布都比较均匀。据统计，全国公路系统近90%的病害都源自于水毁。正因如此，公路路基路面排水设计越来越受重视。排水设计当中，一般要考虑当地气候、水文、地质等因素。最直接的影响因素就是地表水和地下水的影响，地下水会随着季节变化，上涨或下落，从而影响路基含水量。地表水则是季节降雨、降雪形成的水分，其会渗透到公路基层，对路面的坚实度产生影响。有些路面碾压度不足，这些水会深度渗透，反复冲刷，导致局部裂缝增大，甚至于出现局部掏空的情况。为了保证公路的坚实度，在公路建设过程中都会利用碾压设备进行充分压实。不过基层以及基底层土壤的含水量和压实度有很大关联。不同地区的土壤含水量不同，这就导致在进行公路路基路面排水设计时，要考虑到地表水和地下水对路基路面的影响，能够将地表水有效渗透、汇拢并排到公路之外，使得公路含水量在标准范围之内，否则将会导致路基路面坚实度下降，在重型车辆的碾压下发生车辙、压痕、波浪起伏、裂纹等病害。总而言之，科学合理的排水设计可以减少公路病害，延长其使用寿命，降低养护修复的成本。

2相关经验总结

美国和德国相关经验比较丰富，美国采用的是全结构排水，即采用沥青、水泥加固的集料作为基材，其可以使公路渗透系统更为丰富，加快公路中水分流出。不过这种排水方式会给公路结构带来不良影响。德国在此方面比美国经验更为丰富，其考虑到地表水和地下水影响，采用混凝土板下加100mm的沥青材料，再往下则是75cm的颗粒层，其具有2.5%的倾斜度，可以使路基底层的水分向一侧运动，最终经过路肩排水口排除。国内相关技术大多参考国外技术而成，历经多年完善，已经形成了分级设计方式，即根据公路等级进行对应的排水设计，实现资源综合利用，避免过度浪费和质量不足。

2.1遵循的基本原则

①实地勘察原则。要想设计出的排水系统科学合理，就必须到建设现场进行勘测，了解当地气候、水文、地质等情况。只有如此才能确保排水设计的合理性，将排水系统和公路结构的矛盾降到最低。②保护原则。即排水设计是要保护公路，同时也要保护自然环境，要确保排水系统不会产生污染。③分级原则。即要根据公路建设所属等级来合理设计排水系统。以青藏地区为例，该地区干旱寒冷，只有对土壤含水量进行计算，才能最终确定具体的排水设计。另外要具体考虑该地区边沟会因为土壤冻结或者水流冻结而导致截流，为了降低地下水对路基的影响，需要在路基10m外设计集水坑，使地下水位下降，降低其胀缩影响。

2.2主要设计组成

（1）边沟设计。边沟设计是确保路基水分分流排除的重要设施。边沟设计过程中要充分采集公路所在地段的降雨、降雪以及地下水径流等资料，根据公路地势进行设计，要使边沟能够将公路上的水及时引流。要以填筑式边沟为主，如此才能确保边沟不产生积水。另外要保证边沟切面坡度为150°，而且因为边沟和涵洞关系密切，为了确保边沟水能够通过涵洞，需要确保边沟高度高于涵洞中心高度。（2）中央以及外侧分隔带排水设计。即公路中间以及中线两侧的隔离区域，这部分排水设计需要考虑防渗透，一般采用排水管道来解决。设计中要保证排水管道材质质量，同时也要考虑具体的坡度，要保证水分能够顺着管道流动而不产生淤堵，否则管道破裂会浸泡路基，从而产生病害。（3）泄水孔设计。泄水孔和挡土墙需要综合考虑，只有合理设计泄水孔，使得路基中水分能够排出，才能保证挡土墙的坚实度不受影响。为了保证二者质量，需要在设计中明确指出二者应同步施工。（4）排水管设计。这种排水管和分隔带排水管不同，其分布在道路两侧，设计时需要考虑排水管质量以及坡度。很多公路排水系统都存在一些问题，如某高速边沟设置出现问题，导致高速积水和边坡积水不能有效引流，使得路基被浸泡，降低了公路的抗剪、抗压能力。还有些公路在隔离带排水设计中，由于防渗透设计不足，导致地基变软而使公路产生病害。

3影响因素

3.1设计人员水平

设计人员的设计能力以及创新能力直接影响公路排水系统的质量。因此有必要提升其职业道德，积极推出激励政策引导其进行实地勘察，认真采集气候、水文、地质数据，为具体设计提供依据。另外设计人员要能够利用先进的设计软件进行设计工作。

3.2自然气候变化

自然气候变化剧烈，规律性低，这对于工程信息采集有着负面影响。如有的地区突然降雨量减少，地下水位明显降低，如果以该数据为准建设公路，一旦气候恢复正常，在工程完成后恢复最初的降雨量，自然会对公路稳定性产生影响。

4提升相关工作水平

4.1设计综合性系统性

即需要考虑到自然因素，包括工程所处地段的自然环境（气候、水文、地质），而且要考虑到周围是否存在高山、河流等。只有将排水设计进行全面考虑，才会实现最好的排水效果，杜绝环境污染，确保资源综合利用。这需要采集过去若干年的相关数据，更要依照相应的计算方式来予以计算，确保排水设计的合理性。设计人员自身也要具备良好的技术水平和职业素养。

4.2根据路段进行针对性设计

公路排水系统常见病害主要出现在重点路段，即车流量较大路段、地下排水涵地段、市政给排水和公路交叉路段。

4.2.1车流量较大路段

由于车辆反复碾压，其排水系统更需要质量保证，实现排水和坚实度二者兼顾。要对边坡进行保护，保证路段安全性，同时也要合理分布渗透系统，确保路基当中的水分能够充分渗透出来。具体操作时需要用50～75mm钻头钻入边坡挡土墙，深入180mm之后，在将PVC管植入钻孔。对于路隧结合地段要综合设置排水沟、涵洞、截水沟等，针对水毁问题进行合理设计，要保证工程质量，要充分考虑地基的稳定性。

4.2.2地下排水涵地段

主要是为了降低对农田挤占而将排水涵放在地下。在这种地段容易出现排水口下洼，导致回流，从而对地基产生影响。具体解决手段就是增加排水沟排水量以及排水沟高程，确保水流得到有效引导。

4.2.3市政给排水和公路交叉段

由于市政给排水系统和公路交叉段施工相互影响，要利用混凝土工程将市政给排水系统保护起来，防止公路排水系统反复维修养护。要确保市政排水管道质量，杜绝公路排水进入管道污染生活用水。

5BIM软件的应用

BIM软件具有三维演示和数据采集功能，其遵循了环保、绿色、可持续发展原则，对周边环境进行模拟，找到影响设计的因素，让设计方案更加完美，能够提前预测风险，对施工风险规避大有帮助。将其融入到公路排水设计当中，可以将相应路段排水系统运行情况立体地表现出来，方便设计师不断改进方案。

6结语

我国公路排水系统设计都有相应的规范，有其特有的原则，设计师水平以及自然因素会对设计产生直接影响。提升设计师主观能动性，是保证实地勘察和专业技术水平的关键。要考虑具体路段的具体情况，实现设计的综合性和系统性相得益彰。

参考文献：

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作者：杜雪军 单位：平山县交通运输局公路管理站