典型路面结构的排水设计

H IGHWAY现代公路

河北省交通状况概述

河北省位于华北地区，环绕京津两大城市，东临渤海，西临山西，南临河南，东南与山东毗邻，北与内蒙古接壤，东北与辽宁相接，既是首都北京与全国各地联系的必经之路，也是东北经济区与关内各省、市、自治区相联系的走廊，更是晋煤外运和华北进出口贸易的主要通道，其地理位置在政治、经济、国防上具有十分重要的意义。

随着交通量的增加和汽车荷载重量的增大，对路面的整体强度、平整度特别是排水性能提出了更高的要求，由于半刚性基层具有强度高、稳定性好、刚度大等特点，因此在高等级公路路面结构层中广泛采用了半刚性基层。然而其不足之处是其性脆，抗变形能力差，在温度或湿度变化及在荷载作用下容易产生开裂，路基水毁情况较为普遍。

河北省的气候特点是冬季寒冷少雪气候干旱，夏季炎热多雨。但就河北省境内而言其气候条件差异很大，如南部衡水地区、邯郸地区与北部的张家口地区气候有很大的差异。就同一地区而言，平原与山地的气候也有很大的差异，北京以南地区承德，西部太行山区张北地区自然条件对公路工程的影响有冻胀、翻浆、水毁、地震、秋雨季路基中的水分增加，春季升温快，翻浆时间短。软土分布广，路基强度低，筑路材料缺乏，夏秋水毁病害多，地震、泥石流、水毁、潜流路基强度高等是公路的主要病害。因此，在对河北省境内路面排水状况调查的基础上，分析气候因素对各区域路面排水的影响，确定河北省路面排水结构设计，减少水毁破坏具有重要意义。本文主要研究石家庄以南地

区的典型路面结构排水设计。

排水设计

随着高等级、重交通道路的不断

发展，为确保路面质量，延长其使用寿

命，实现安全、舒适、高速的目的，必

须采取切实有效的路面排水措施。路面

水如不能及时有效地排除，在路表面就

会形成一层水垫层，降低路面的抗滑性

能，而且高速行驶车辆尾部产生的水雾

阻碍驾驶员的视线，影响高速行车安

全，故公路交通雨天事故率相当高。另

外，路面水还会通过路面裂隙、接缝或

面层空隙下渗至基层、底基层、土基，

导致路面过早破坏，影响其使用寿命，

严重者还会影响路基的强度与稳定。由

此可见，水毁是引起公路路面病害的主

要原因。

要解决路面排水问题，需做好两

个方面的工作。一方面做好路面表面的

排水工作，使路表（包括中央分隔带）

范围的水尽快排出；另一方面要改进路

面结构，对路面材料、级配和构造进行

优化，必要时设路面结构内部排水设

施，使路面既具有防渗、防滑性能，又

有良好的排水性能。

表面排水设计

漫流排水方式

在汇水量不大，路堤不高(即坡面

水流路径不长、流速不大)，路线纵坡

不大(即合成坡度不大)，坡面耐冲刷能

力强(坡面采用防护措施)的情况下，应

优先采用横向漫流分散排放的方式.。

在目前所建设的高等级公路中，

工程技术人员对路堤坡面均采用了防护

措施，但是，不同的坡面防护型式，工

程上常采用容许流速来表示坡面的耐冲

刷能力。

在设计过程中，可以采用横向漫

流分散排水的方式，但必须计算坡面流

速，并采取相应的防护类型；也可根据

所采用的防护类型，确定坡面容许流

速，然后根据计算坡面流速决定是采用

漫流排水的方式还是集中排水的方式。

集中排水方式

当横向漫流的路面表面水在进入边

坡坡面时流速过大，有可能对路堤坡面进

行冲刷，或为适应该流速，须较大提高对

坡面防护工程的要求而不经济时，应采用

将路面表面水汇集在拦水带内，通过泄水

口和急流槽集中排放的方式。

设置拦水带，路面表面水便会汇

集在带内而形成积水。由于路面纵坡较

小或路面不平整，使积水时间较长时，

会使积水区域的路面长期处于水的浸泡

之中，从而使路面及土基长期处于饱和

状态，加速了该部分路面的水损；而当

积水量大时，过水断面内的水面会漫过

路肩，侵入行车道路面，从而影响到行

车的通畅和安全。因此，在设计降雨强

度下，对于高速公路和一级公路，过水

断面内的水面只能覆盖路肩宽度，以保

证行车道无积水。为满足这一要求，设

计中应进行一系列的水文计算和水力计

算，使设计做到有理有据，保证高等级

公路汽车行驶的安全和高速。

路面边缘排水系统

路面边缘排水系统是将渗入路面

结构内的自由水，先沿路面结构层的层

间空隙或某一透水层次横向流入由透水

性材料组成的纵向集水沟，并汇流入沟

典型路面结构的排水设计

文/郭彦勇

TRANSPOWORLD 2012No.21(Nov)

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中的带孔集水管内，再由间隔一定距离布设的横向出水管排引出路基。这种方案常用于基层透水性小的路面。目前，高等级公路建设中通常采用的半刚性基层均为透水性小的基层，因此，设置边缘排水系统，便于将面层-基层-路肩界面处积滞的自由水排离路面结构。然而，自由水在路面结构层内沿层间渗流的速率要比向下渗流的速率慢许多倍，并且部分自由水仍有可能被阻封在路面结构内，因而，边缘排水系统的渗流时间较长，路面结构处于潮湿状态的时间要比排水层排水系统长许多。在此情况下，防止路面表面水进入路面结构内，显得尤为重要，为此，我们在高等级公路设计中，采取了一系列措施，以使表面水的渗入量最小。例如，设置完善的路面表面排水系统；对水泥混凝土路面选用优质的接缝板和填缝料；为防止唧泥、错台，基层采用水稳定性好、耐冲

刷的材料；对沥青混凝土路面采用密级

配沥青混合料，可能的提高沥青混合料

的水稳定性；为防止唧泥、面层反射裂

缝，基层采用水稳定性好、耐冲刷、干

缩性小的材料；并且在多雨地区，我们

在面层与基层之间设置下封层，以防渗

入水侵蚀基层。当然，采取这一系列措

施，并不是说明边缘排水系统没有设置

的必要，因为，无论我们采取什么措

施，只能尽可能地减少表面水的渗入

量，而不能完全阻止表面水的渗入(沥

青混凝土存在空隙率及各种裂缝，水泥

混凝土路面存在路面板之间的接缝)，

所以，我们必须在开始出现任何损坏之

前，就迅速地将其排除。

排水基层的排水系统

排水基层的排水系统是采用处治

碎石做上基层，使渗入路面结构内的水

分先通过竖向渗流进入排水层，然后横

向渗流进入纵向集水沟和集水管，再由

横向出水管排引出路基。这种排水系统

由于自由水进入排水层的渗流路径短，

在透水材料中的渗流速度快，其排水效果

要比边缘排水系统好得多。排水基层设在

面层下，作为路面结构的基层或基层的一

部分，共同承受车辆荷载的作用。

结论

对石家庄以南地区的国省道公路

交通量、使用情况、设计情况等进行分

析并结合当地的实际情况，排水基层排

水系统其排水效果要比边缘排水系统好

得多。排水基层设在面层下，作为路面

结构的基层或基层的一部分，可以共同

承受车辆荷载的作用。

作者单位：石家庄市张石高速公路筹建处

高速公路路基质量极大的影响着高速公路使用性能，所以，在路基施工时要严格的按照规范进行，不同的路基应该采取相应的合理的措施及质量控制方法，确保路基工程的正常营运。本文结合了高速公路路基施工的实践，简单的对路基施工的技术和质量控制的方法进行阐述。

前言

工程的质量能够直接影响工程建设的成败，路基施工是高速公路工程施工的重要部分，它不仅是路线主体，还是路面基础，路基施工的质量直接关系到高速公路使用的效果，因此，提高路基施工的质量水平，是确保高速公路工程施工质量的前提。路基施工中土石的工量比较大，每公里需要高达数千、上

万方。施工的程序较复杂，挖、填、

弃，更是和排水、防护、等工程交错连

接、密切关联，同时还受到地质、地

貌、环境等影响。在施工中，若发生不

慎，就会造成严重的质量后果。所以，

要使路基坚固且稳定，就一定要科学施

工，才能保证路基工程达到高质量的要

求，也对降低成本和提高效益有着非常

重要的意义。

高速公路路基施工前的准备

高速公路路基在施工前应该做好

临时排水工作，同时还要和线外永久的

排水系统进行结合，使排走雨水不进入

农田和耕地，也不能使其冲刷路基。在

路堤填筑的范围里要按照设计和规范的

要求做好地面的清理和软基处理，还要

按规定进行路面的整平和压实工作。测

量队要按设计资料进行导线复测的工

作。原有的导线点无法满足施工的要求

时，要对其加密，保证道路在施工的整

个过程中相邻的导线点可以互相通视，

导线点应该与相邻的施工段闭合，导线

点的精度要符合规范的要求。完成导线

复测的工作后，要及时的恢复路线中桩

和边桩，搞好边坡的放样，在填3层后

就恢复一次中桩，在拉出边桩，达到控

制边坡的坡比目的。试验室应该在路基

工程的范围里对地质水文的情况进行科

学的调查，进行取样试验，确定性质与

范围。对挖方、料场和借土场的路堤填

料试验有：CBR值；密度；含水量；颗

粒大小的分析；相对密度；土的击实；

高速公路路基施工技术及控制方法

文/周文瑞

2012年第21期151

(11月上)《交通世界》