路基路面排水设计在高速公路上的应用
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瑁 丽
市政 与路桥
路基路 面排水设计在高速公路上的应用
李 琛
（ 呼伦贝 尔市公路勘测规 划设计有限公 司， 内蒙古 呼伦 贝尔 ０ １０ ） ２ ０ ８
摘 要： 着重从 高速公路 边沟排水设计和高速公路 中央分 隔带排 水设计两方面对高速公路排 水设计做 了全面的分析 。 关 键词 ： 高速 公路 ； 水 ； 用 排 应
（ 上接 １ ３页 ） ７ 粉喷桩的质量检验标准见表。 ９ ． ２ ７ 成桩试验。当粉喷桩成桩后 ９ ｄ可采用截取成桩柱体或钻取芯样进行 ． ３ ０， 检验 ， 其方法为 ：） １在桩顶标高往下， 分别截取 Ｏ 、０１ ｍ三个柱体积原样 Ｌ １ 、． ５． Ｓ 进行无侧限抗压试验， 其抗压试验， 其抗压强度＞ ． Ｐ 。 ） Ｉ Ｍ ａ ２分别钻取０ 、０ ２ ５１ 、 ． １ ｍ 三部 分 的芯样 ￣５ ｍｍ 的圆 柱体 进 行无 侧 限抗 压试 验 ，其 抗 压强 度＞ ． ５ ０ １ ＭＰ 。３若上述二种试验的无侧限抗压强度＜ ． ａ时， ． ａ ） ２ Ｉ ＭＰ ２ 建议采取下列方 法检测 ：加倍钻取芯样 ， ａ 进行无侧限抗压强度试验； 进行轻型动力触探试 ｈ 验， 方法可参见（ （ 建筑地基基础设计规范（ Ｂ－ － ９） Ｇ Ｊ７ ８ ）中的有关部分；进行 ） ｃ ． 单桩承载力试验（ 用静载试验 ） ， 必要时可用动力测试法（ 与桥梁钻孔灌注桩 检测方法相同） ． ；请设计单位进行补桩设计， ｄ 重新施打。
１ 高 速 公 路 排水 设 计 概 述
高速公 路排水设 计对于高速公路路基 的稳 定性 及路面的使用寿命 有着显著的影响。高速公 路排水设计应包含 以下两个 方面的 内容 ：其 是要考虑如何减少地下水 、农 田排灌水对路基稳定性及强度 的影响 ， 般称之为第一类 排水 ；其二是要考虑 如何将路表 水迅速排 出路基之 外 ，最大限度地减少雨水对路基 、路面质量 的影 响 ，减少因路表水排 水不畅或路 表水下渗 对路基 、路面结构和使用性能产 生的损害 ，这称 为第二类排水 。 第一类排 水设计 通常采用适 当提高路基最小填 土高度或在路基底 部设置隔水垫层等办法。施工期 间一般都考虑 在施 工前开挖临时排水 边沟 ，排除施 工期地 表水 并降低地下水 ，同时在路基底部 掺加低 剂量 石灰处 理，设置 ４ ｃ 的稳定层等。采用这一系列措施可起 到事半功 就 是 说路 面排 水 长 度 一 般 在 ｌ０ ２０ 之 间 。 Ｏ￣０ｍ
通过分析 、计算确定 ，高速公路边沟采用 ５ ｅ ０ ｍ的梯形边沟即可满 足路基排水需要 。 ２ 边沟设计的原则 。１ 一般 路段 的路 基边沟设计 原则 ：以填筑式 － ２ ） 边沟为主 ，尽量减少路基边沟积水现象 的发 生。这主要是吸取 已建成 的高速公路 中的教训 ：ａ ． 部分路段在汛期内路基水 不能及 时排除 。ｂ地 ． 方群众干扰路基水排人灌溉涵洞 内。２ ）路基边沟纵 坡的要求 ：根据交 通部部颁 《＼ ／ 路路 基排水设计规 范》要 求 ，采用浆砌片石修筑的边 沟 厶 为满足排水需要 ，边 沟纵坡应不小于 ０１％，由于本项 目位于丘陵 岗 ８ ．２ １事先应挖除地表和地下的障碍物（ 石块 、 ） 如： 树根等 ） ， 并将地面大致整 区和冲积平原区 ，原地形既有较大起伏 又有 部分平坦地段 ，本着既要 应采取措施， 止施工机械失稳。 ） 防 ２粉喷桩所用的水 解决路基排水问题 ，又要经济合理 的原 则 ，确定路基排水边沟沟底纵 平。当表面土质过硬时， 运至工地后注意妥善保管 ， 选择高处堆放 ， 四周应挖排水沟 ， 不用时应加 坡一般情况下不小 于 ０１％。３ ． ５ ）对于边沟水进 入涵洞及跨越通道等情 泥 ， 防止受雨淋 、 受潮、 结块。 况的处理 ：沿线设 置的涵洞有排涵 、灌 涵和灌排两用涵。对于需排人 以覆盖，
排 水 管 管径 为 ７ ｍ ５ ｍ。
但在实 际施工过程中存在许多问题 ，如 中央分 隔带是在基层施工 后 进 行 开 挖 施 工 的 ，开 挖 的边 沟 表 面 粗 糙 ， 沥 青不 易 粘 结 牢 固 ，不 能 形成均匀 、无破损 的防渗层。土工布 因有接缝 ，不 能形成 整体而达到 完全不 透水 的程 度 。因此 ，当盲沟 积水时 侧面仍将 无法 阻止水渗 入
一 一
第二类排水设计一般包括 ：１ ）通过路面横坡 、边沟 、边沟急流槽 等 ， 路表水迅速排 出路 基以外 ；２ 将 ）设计 中央分 隔带纵 向碎石盲 沟 、 软式透水管及 横向排 水管 ，将施工期进人 中央分 隔带 的雨水 及运营期
中央分 隔带 的下渗水迅速排 出路基之外 ；３ ）设计泄水孑 以迅速排除桥 Ｌ 面水 ；４ ）设计 中采用沥青封层 、土路肩纵横 向碎石盲沟或排水管 ，将 渗入路 面面层的水引出路基之外。 综 上所述 ，结合 高速公路在设计 以及施工 中出现 的问题 谈一点 自 己的体会。 ２ 高速公路边沟排水设计 边 沟设计在高速 公路 排水设计中 占有很大 的比重 ，设计 人员都 给
一
Ｑ Ａ ＝ × ８ × ８８ ＝ ２ １０ ２ ．
式中：Ａ 中央分隔带汇水 面积 ；— 最大瞬时降雨量 一 ｒ 横 向排水管的排水能力按长管 自由出流 的流量计算公式进行计算。 由以往高速公路设计经验可知 ，高速公路横 向排水管长 为 １ｍ左 ５ 右 ，横向排水管坡度为 ２ ％，采用以上公式计算出施工期最大瞬时降雨 量时所需要的横向排水管管径为 ２ ５ ５ ｍｍ。如果按有 关排水设 计规范要 求 ５ ｍ设置一道横 向排水管 ，即排水长度缩短为 ５ ｍ，则需 要的横向 ０ ０
一
排涵 的边沟 ，其边沟底标高不低于涵洞 中心 的标 高 ；需排 人灌涵的边 沟 ，其沟底标高不低于涵顶标高 ；而对 于灌排 两用 的涵洞应按灌涵要 求设置 ，特殊情况时可适当降低 。为防止 冲刷涵洞 ，原则 上采用边 沟 急流槽连接边沟和涵洞洞 口。一般情况下边沟尽量少 穿越 通道 ，当排 水需通过通道排入涵洞时 ，应优先采用边沟盖板涵 ，特殊情 况下 可采 用边沟倒虹 吸穿越通道。４ ）对边沟标高及纵坡方 向的问题 ：根据路线 纵断面和沿线 自然 地形情 况综合确定 ，通常 以沿线 自然地形 为主确 定 排水方 向。边沟 底标高 控制应 以该段 路肩边 缘最低 点标高 以下大 于 １７ ．ｍ为宜 ，原因是考虑到路线中央分隔带横 向排水 管不能因边沟积水 而引起倒灌 。对于个别特殊路段不能满足 １ ｍ要求的 ，可放宽至 １ ～ ． ７ ． ４ １５ ． ｍ，若另一侧边沟较低时应优先采用单侧 布设横 向排水管。５ ）对于 挖方段边沟 ：考虑到中央分隔带横 向排水管排水要求 ，边 沟底标 高不 低于路肩标高 １ ｍ ． ，同时要求边 沟纵坡不小于 ０ ％。施工期要求各施 ２ ． ５ 工单位必须首先在挖方段边坡顶开挖截水沟 以防止路 基外 侧水进入路 基 ，并且应做好挖方段本身临时排水沟的设置工作。 ３ 高速公路中央分隔带排水设计 高速公路 中央分隔带排水设计主要为排除 中央分 隔带 内积水 ，可 分为施 工期 间和道路营运期下渗水的排除。 施工期间排水量取决于最大瞬时降雨量及 中央分隔带的汇水面积。 般情况下 ，由于高速公路中央分隔带 内设置有通讯 、监控 用管 线的 人手孔 ，因此 ，中央分隔带排水长度应为两个人手孑 之间的间距 ，一 Ｌ 般路段的最大 间距为 １０ ８ｍ。 假定 当地历年最 大瞬时降雨量为 ２ ． ｄ Ｏ ｉ，根据本 次设计 中 ８８ ｌ ｍｎ ｍｎ 央分隔带宽为 ２ ｍ，计算 出中央分隔带施工期需要 的最大排水 能力为 ：
予高度重视 ， 但在设 计过程中往往会忽视一些施工 中的问题 ，如边沟
的尺寸不考虑具体情 况 ，死搬硬套有关规范 、规定 ；又如施 工单位大 都未能按有关设计 要求将原地表土 、河塘清淤 土等 弃土运送至取土坑 内用于复垦还 田，而是弃放于路线两侧河塘 中，造成部分河 塘无法将 路基水排人。另外 由于沿线农 田为分户承包 ，当地 乡镇 为了减少地方 矛盾的产生 ，常常要求增加 、改移和调整小 型构造 物设置位置。还有 点就是设计 中没有充分考虑利用高速公路施工 中超宽填土土方等 。 ２１ 边沟尺寸选定。边沟的排水能 力主要取决 于以下几个设计参数 ： ． 边 沟底 流水 坡 度 、边 沟截 面尺 寸 、形 状 、边 沟 的表 面 粗糙 程度 。 依据公路设计 及公路排水设计规范要求 ，高速 公路的边沟一般采 用边坡为 ｌ 的梯形明沟，因此 ，可采用 《 ：１ 公路设计手册路基》 中梯 形断面沟渠 的水力计 算公式计算梯形排水边 沟的排水能力 ：Ｑ＝ ＷＣ 式 中 ： 一 量 ； ｗ— 边 沟 断 面 面 积 ；ｃ 流 速 （ 才 ） 系 数 ； 流 一 谢 Ｒ —水力半径 ；ｉ 一边沟沟底纵坡。 根据高速公路所处地理位置 ，采用 当地 历史最大小时降雨量 ，以 流入边沟的水不溢出边沟为限 ，并假设高速公路 的路基平均填土高度 为 ３５ ．ｍ，由此 ，汇水带 宽约为 ２ ｍ，则可依据不 同的边 沟沟底坡 度 、 一 ３ 不 同的边沟底宽 （ 或边沟截面积） 的排水 能力 ，计 算出所能承受 的路 面 排 水 最 大 长 度 。 高 速 公 路 一 般 每 公 里 设 置 三 道 涵 洞 ， 即 ３０ 左 右 ０ｍ
瑁 丽
市政 与路桥
路基路 面排水设计在高速公路上的应用
李 琛
（ 呼伦贝 尔市公路勘测规 划设计有限公 司， 内蒙古 呼伦 贝尔 ０ １０ ） ２ ０ ８
摘 要： 着重从 高速公路 边沟排水设计和高速公路 中央分 隔带排 水设计两方面对高速公路排 水设计做 了全面的分析 。 关 键词 ： 高速 公路 ； 水 ； 用 排 应
（ 上接 １ ３页 ） ７ 粉喷桩的质量检验标准见表。 ９ ． ２ ７ 成桩试验。当粉喷桩成桩后 ９ ｄ可采用截取成桩柱体或钻取芯样进行 ． ３ ０， 检验 ， 其方法为 ：） １在桩顶标高往下， 分别截取 Ｏ 、０１ ｍ三个柱体积原样 Ｌ １ 、． ５． Ｓ 进行无侧限抗压试验， 其抗压试验， 其抗压强度＞ ． Ｐ 。 ） Ｉ Ｍ ａ ２分别钻取０ 、０ ２ ５１ 、 ． １ ｍ 三部 分 的芯样 ￣５ ｍｍ 的圆 柱体 进 行无 侧 限抗 压试 验 ，其 抗 压强 度＞ ． ５ ０ １ ＭＰ 。３若上述二种试验的无侧限抗压强度＜ ． ａ时， ． ａ ） ２ Ｉ ＭＰ ２ 建议采取下列方 法检测 ：加倍钻取芯样 ， ａ 进行无侧限抗压强度试验； 进行轻型动力触探试 ｈ 验， 方法可参见（ （ 建筑地基基础设计规范（ Ｂ－ － ９） Ｇ Ｊ７ ８ ）中的有关部分；进行 ） ｃ ． 单桩承载力试验（ 用静载试验 ） ， 必要时可用动力测试法（ 与桥梁钻孔灌注桩 检测方法相同） ． ；请设计单位进行补桩设计， ｄ 重新施打。
１ 高 速 公 路 排水 设 计 概 述
高速公 路排水设 计对于高速公路路基 的稳 定性 及路面的使用寿命 有着显著的影响。高速公 路排水设计应包含 以下两个 方面的 内容 ：其 是要考虑如何减少地下水 、农 田排灌水对路基稳定性及强度 的影响 ， 般称之为第一类 排水 ；其二是要考虑 如何将路表 水迅速排 出路基之 外 ，最大限度地减少雨水对路基 、路面质量 的影 响 ，减少因路表水排 水不畅或路 表水下渗 对路基 、路面结构和使用性能产 生的损害 ，这称 为第二类排水 。 第一类排 水设计 通常采用适 当提高路基最小填 土高度或在路基底 部设置隔水垫层等办法。施工期 间一般都考虑 在施 工前开挖临时排水 边沟 ，排除施 工期地 表水 并降低地下水 ，同时在路基底部 掺加低 剂量 石灰处 理，设置 ４ ｃ 的稳定层等。采用这一系列措施可起 到事半功 就 是 说路 面排 水 长 度 一 般 在 ｌ０ ２０ 之 间 。 Ｏ￣０ｍ
通过分析 、计算确定 ，高速公路边沟采用 ５ ｅ ０ ｍ的梯形边沟即可满 足路基排水需要 。 ２ 边沟设计的原则 。１ 一般 路段 的路 基边沟设计 原则 ：以填筑式 － ２ ） 边沟为主 ，尽量减少路基边沟积水现象 的发 生。这主要是吸取 已建成 的高速公路 中的教训 ：ａ ． 部分路段在汛期内路基水 不能及 时排除 。ｂ地 ． 方群众干扰路基水排人灌溉涵洞 内。２ ）路基边沟纵 坡的要求 ：根据交 通部部颁 《＼ ／ 路路 基排水设计规 范》要 求 ，采用浆砌片石修筑的边 沟 厶 为满足排水需要 ，边 沟纵坡应不小于 ０１％，由于本项 目位于丘陵 岗 ８ ．２ １事先应挖除地表和地下的障碍物（ 石块 、 ） 如： 树根等 ） ， 并将地面大致整 区和冲积平原区 ，原地形既有较大起伏 又有 部分平坦地段 ，本着既要 应采取措施， 止施工机械失稳。 ） 防 ２粉喷桩所用的水 解决路基排水问题 ，又要经济合理 的原 则 ，确定路基排水边沟沟底纵 平。当表面土质过硬时， 运至工地后注意妥善保管 ， 选择高处堆放 ， 四周应挖排水沟 ， 不用时应加 坡一般情况下不小 于 ０１％。３ ． ５ ）对于边沟水进 入涵洞及跨越通道等情 泥 ， 防止受雨淋 、 受潮、 结块。 况的处理 ：沿线设 置的涵洞有排涵 、灌 涵和灌排两用涵。对于需排人 以覆盖，
排 水 管 管径 为 ７ ｍ ５ ｍ。
但在实 际施工过程中存在许多问题 ，如 中央分 隔带是在基层施工 后 进 行 开 挖 施 工 的 ，开 挖 的边 沟 表 面 粗 糙 ， 沥 青不 易 粘 结 牢 固 ，不 能 形成均匀 、无破损 的防渗层。土工布 因有接缝 ，不 能形成 整体而达到 完全不 透水 的程 度 。因此 ，当盲沟 积水时 侧面仍将 无法 阻止水渗 入
一 一
第二类排水设计一般包括 ：１ ）通过路面横坡 、边沟 、边沟急流槽 等 ， 路表水迅速排 出路 基以外 ；２ 将 ）设计 中央分 隔带纵 向碎石盲 沟 、 软式透水管及 横向排 水管 ，将施工期进人 中央分 隔带 的雨水 及运营期
中央分 隔带 的下渗水迅速排 出路基之外 ；３ ）设计泄水孑 以迅速排除桥 Ｌ 面水 ；４ ）设计 中采用沥青封层 、土路肩纵横 向碎石盲沟或排水管 ，将 渗入路 面面层的水引出路基之外。 综 上所述 ，结合 高速公路在设计 以及施工 中出现 的问题 谈一点 自 己的体会。 ２ 高速公路边沟排水设计 边 沟设计在高速 公路 排水设计中 占有很大 的比重 ，设计 人员都 给
一
Ｑ Ａ ＝ × ８ × ８８ ＝ ２ １０ ２ ．
式中：Ａ 中央分隔带汇水 面积 ；— 最大瞬时降雨量 一 ｒ 横 向排水管的排水能力按长管 自由出流 的流量计算公式进行计算。 由以往高速公路设计经验可知 ，高速公路横 向排水管长 为 １ｍ左 ５ 右 ，横向排水管坡度为 ２ ％，采用以上公式计算出施工期最大瞬时降雨 量时所需要的横向排水管管径为 ２ ５ ５ ｍｍ。如果按有 关排水设 计规范要 求 ５ ｍ设置一道横 向排水管 ，即排水长度缩短为 ５ ｍ，则需 要的横向 ０ ０
一
排涵 的边沟 ，其边沟底标高不低于涵洞 中心 的标 高 ；需排 人灌涵的边 沟 ，其沟底标高不低于涵顶标高 ；而对 于灌排 两用 的涵洞应按灌涵要 求设置 ，特殊情况时可适当降低 。为防止 冲刷涵洞 ，原则 上采用边 沟 急流槽连接边沟和涵洞洞 口。一般情况下边沟尽量少 穿越 通道 ，当排 水需通过通道排入涵洞时 ，应优先采用边沟盖板涵 ，特殊情 况下 可采 用边沟倒虹 吸穿越通道。４ ）对边沟标高及纵坡方 向的问题 ：根据路线 纵断面和沿线 自然 地形情 况综合确定 ，通常 以沿线 自然地形 为主确 定 排水方 向。边沟 底标高 控制应 以该段 路肩边 缘最低 点标高 以下大 于 １７ ．ｍ为宜 ，原因是考虑到路线中央分隔带横 向排水 管不能因边沟积水 而引起倒灌 。对于个别特殊路段不能满足 １ ｍ要求的 ，可放宽至 １ ～ ． ７ ． ４ １５ ． ｍ，若另一侧边沟较低时应优先采用单侧 布设横 向排水管。５ ）对于 挖方段边沟 ：考虑到中央分隔带横 向排水管排水要求 ，边 沟底标 高不 低于路肩标高 １ ｍ ． ，同时要求边 沟纵坡不小于 ０ ％。施工期要求各施 ２ ． ５ 工单位必须首先在挖方段边坡顶开挖截水沟 以防止路 基外 侧水进入路 基 ，并且应做好挖方段本身临时排水沟的设置工作。 ３ 高速公路中央分隔带排水设计 高速公路 中央分隔带排水设计主要为排除 中央分 隔带 内积水 ，可 分为施 工期 间和道路营运期下渗水的排除。 施工期间排水量取决于最大瞬时降雨量及 中央分隔带的汇水面积。 般情况下 ，由于高速公路中央分隔带 内设置有通讯 、监控 用管 线的 人手孔 ，因此 ，中央分隔带排水长度应为两个人手孑 之间的间距 ，一 Ｌ 般路段的最大 间距为 １０ ８ｍ。 假定 当地历年最 大瞬时降雨量为 ２ ． ｄ Ｏ ｉ，根据本 次设计 中 ８８ ｌ ｍｎ ｍｎ 央分隔带宽为 ２ ｍ，计算 出中央分隔带施工期需要 的最大排水 能力为 ：
予高度重视 ， 但在设 计过程中往往会忽视一些施工 中的问题 ，如边沟
的尺寸不考虑具体情 况 ，死搬硬套有关规范 、规定 ；又如施 工单位大 都未能按有关设计 要求将原地表土 、河塘清淤 土等 弃土运送至取土坑 内用于复垦还 田，而是弃放于路线两侧河塘 中，造成部分河 塘无法将 路基水排人。另外 由于沿线农 田为分户承包 ，当地 乡镇 为了减少地方 矛盾的产生 ，常常要求增加 、改移和调整小 型构造 物设置位置。还有 点就是设计 中没有充分考虑利用高速公路施工 中超宽填土土方等 。 ２１ 边沟尺寸选定。边沟的排水能 力主要取决 于以下几个设计参数 ： ． 边 沟底 流水 坡 度 、边 沟截 面尺 寸 、形 状 、边 沟 的表 面 粗糙 程度 。 依据公路设计 及公路排水设计规范要求 ，高速 公路的边沟一般采 用边坡为 ｌ 的梯形明沟，因此 ，可采用 《 ：１ 公路设计手册路基》 中梯 形断面沟渠 的水力计 算公式计算梯形排水边 沟的排水能力 ：Ｑ＝ ＷＣ 式 中 ： 一 量 ； ｗ— 边 沟 断 面 面 积 ；ｃ 流 速 （ 才 ） 系 数 ； 流 一 谢 Ｒ —水力半径 ；ｉ 一边沟沟底纵坡。 根据高速公路所处地理位置 ，采用 当地 历史最大小时降雨量 ，以 流入边沟的水不溢出边沟为限 ，并假设高速公路 的路基平均填土高度 为 ３５ ．ｍ，由此 ，汇水带 宽约为 ２ ｍ，则可依据不 同的边 沟沟底坡 度 、 一 ３ 不 同的边沟底宽 （ 或边沟截面积） 的排水 能力 ，计 算出所能承受 的路 面 排 水 最 大 长 度 。 高 速 公 路 一 般 每 公 里 设 置 三 道 涵 洞 ， 即 ３０ 左 右 ０ｍ