公路路面内部排水设计构架

公路路面内部排水设计构架

发表时间：2018-12-17T15:07:12.600Z 来源：《防护工程》2018年第27期作者：蒋长碧

[导读] 不管是新建路面还是使用中的路面，都会有不同程度的缝隙出现。

湖南省公路设计有限公司湖南长沙 410000

摘要：本文简单分析了公路路面内部排水设计要求，阐述了路面内部积滞水的途径，针对公路路面内部排水设计展开了深入的研究分析，发表了一些建议看法，希望可以对公路路面内部排水设计起到一定的参考和帮助，提高公路路面内部排水设计有效性，取得理想排水效果，使公路行车安全和使用寿命得到保证。

关键词：公路路面；内部排水；设计

不管是新建路面还是使用中的路面，都会有不同程度的缝隙出现。新建路面的缝隙以接缝为主，路面表面的雨水等地表水会顺着接缝渗入路面结构内部，老旧道路因为使用时间过长，会出现有裂缝和松散等情况，随着地下水位的升高，地下水会进入路面结构下部，导致路面出现滞水，另外，当道路两边有积水等情况时，水分也会顺着路面深入道路结构内部。路面结构中的自由水是路面损坏的一项主要原因，路面结构内存在的水分非常容易导致公路内部层面变形，降低混凝土强度材料，严重缩短路面使用寿命。另外，路面内部空隙中存在的自由水还可能在行车荷载等作用下产生非常大压力，导致沥青面层发生松散和剥落，对道路使用安全产生严重影响和威胁，做好公路路面内部排水设计具有十分重要价值和作用，本文就此展开了研究分析。

1.公路路面内部排水设计要求

首先，保证排水系统各设施的排水能力要超过路面内部渗水量，避免公路路面内部出现存水情况。为了实现对下游蓄水情况的有效避免，还需要保证下游排水设施的排水能力超过上游设施排水能力；其次，在路面结构内渗入水的渗流时间方面，结合地区实际情况，展开针对性的设计，一般区域需要控制在2-4h以内，冰冻区域控制在1h以内，同时将渗入水在路面结构的渗流路径长度控制在45-60m以内；最后，为了使排水设施的工作效率得到保证，还需要确保排水系统管道通畅，避免被路面所冲刷的杂质等堵塞，导致逐渐丧失排水能力。

2.路面内部积滞水的途径

公路路面积滞水的出现源头有雨水、地下水、路基两侧积滞水等，这些水分以不同方式进入路面结构内部，这些水分如果未得到及时排除，将非常容易降低路面整体结构强度以及承载力。在水泥混凝土路面，路面由一定厚度水泥混凝土板组成，这一材料有着热胀冷缩特点，为了避免水泥混凝土板受到温度等因素影响造成应力的增大，导致混凝土板出现拱胀和断裂等，需要在混凝土路面纵横两个方向设置一定的接缝，路面表面的水会顺着接缝进入路面结构内部。在沥青路面，沥青混合料间存在空隙，水会顺着空隙等进入路面结构内部，受到行车荷载作用，路面结构内部的水压力会导致沥青出现脱离，局部沥青丧失粘结力，最终导致沥青路面出现松散和坑洞等问题。

3.公路路面内部排水设计

3.1 边缘排水设计

在路面外侧位置，可以设置纵向集水沟和集水管，收集路面内部结构中所深入的水分，并将水分汇入带孔集水管，利用横向设置的排水管将水及时从路基中排除。纵向集水沟和集水管选择透水性材料，比如说多孔混凝土、开级配碎石、砾石集料等，这一设计方案在基层透水性相对较小的水泥混泥土路面有广泛应用，在旧水泥混凝土路面方面有着非常好的改善排水效果。水泥混凝土面层在边缘等位置，受到温度以及湿度梯度等因素影响，会出现地基沉降变形以及翘曲变形等，导致底板面与地基顶面之间出现孔洞。路面内部深入的水分非常容易在这一位置积聚，受到重力荷载等作用，会形成错台等严重损坏。

边缘排水系统的设置，能够将面层-基层之间所积滞的水及时排除，尤其在旧水泥混凝土路面，其本身排水性能不是很好，可以采取边缘排水设施方案，在不影响路面本身结构情况下使路面的排水性能得到提高和改善，保证路面良好的使用性能，延长道路使用寿命。在非冰冻区域，如果新建设施工的路面基层和垫层未出现透水等情况，为了降低施工开挖量，可适当降低集水沟深度，集水管中心需要控制在基层顶面以下。在冰冻区域，集水管需要布置在冰冻深度线以下。集水管、集水沟的纵向坡度与路线纵坡应保持一致，最低不能低于0.25%。顺着纵向集水管方向，还需要间隔一定位置设置横向出水管，实现对汇集水的有效排出，保持集水管上游端与横向通气管相互连接。在中间段位置，出水口可以选择单根出水管等布置方式，使用半径在30cm以上的弯管实现出水管端头以及集水管的有效连接。针对在水管和通气管埋设过程中所开挖的沟槽，使用低透水性材料回填。使用镀锌铁丝网或者格栅等罩住通气管和出水管外露部位，避免管道内部混入杂物。在出水口下方位置还需要铺设一定量混凝土防溅垫板等，避免出水口的水流对路基坡面以及周边植物造成冲刷。将出水口的水流尽量引至排水沟等位置。做好边缘排水设计使用效果的观测，在完成边缘排水系统设置后，将路基内水分横向移动至纵向排水沟，通过这一方式，降低路基湿度，提高其强度，延长路面使用寿命。地表水流向路基结构中下渗的速度远远高于结构内层以及层面间渗流速率，同时有一定量的水还会被阻隔在路面结构内部。因此，边缘排水系统在实际应用过程中，可能会存在有较长渗流时间，导致路面结构长时间处于潮湿状态，对路面的强度和承载力造成严重影响，很难在短时间内得到恢复。

3.2 透水层排水设计

基层或者垫层材料如果具备有非常好的透水性，路面结构中所渗入的水分会先顺着竖向方向进入透水层，之后顺着横向方向进入集水沟和集水管等，最后从横向排水管排出在路基外。如果透水基层直接选择在面层下部设置，会很大程度上缩短自由水进入透水层的渗流路径，因为材料透水性高，会很大程度上增加渗流速率，最终取得非常好的排水效果。这一设计方案可应用在高速公路和一级公路建设中。将透水层修筑为全宽式，使路面中深入的水分顺着横向方向排除。这种设计方案在实际应用中存在有一定的问题，路面内部结构排出的水流会对路基坡面造成一定的冲击，同时透水层外侧坡面孔隙容易被植物或者其他杂物堵塞，降低排水效果，导致其应用范围受到限制。

可以利用纵向集水沟和横向排水管等组成一个完整的排水系统，选择水泥、沥青等作为透水材料，在透水基层厚度方面需要与基层的渗透性以及排放水量等因素相结合综合分析考虑，将其误差控制在7.5-15cm。如果行车道路布置为双向坡路拱，还需要在路面两侧都进行纵向集水沟的设置，将集水沟内侧边缘布置在行车道面层边缘位置。为了避免面层施工机械对集水管的破坏和影响以及集水沟沉降变形对路面的影响，可以将集水沟内侧边缘适当向外侧移一定距离，但移动距离需要控制在1m以内。