高速公路排水系统

1、高速公路排水系统的设计陈新富 刘事莲广东省公路勘察规划设计院 广州 510507摘 要： 详细介绍了广东地区高速公路排水系统的设计， 包括路基排水、 路面排水、 路面结 构层排水、结构物排水。另外介绍了挖方路堑边坡的坡面排水设计和地下水的排水设计。 关键词：高速公路 排水系统 设计1 引言 高速公路造成水毁的其中一个重要原因， 就是排水设施不齐全、 排水系统的细节设计不完善。 因此， 认真做好公路排水系统的设计是保证公路质量的前提。排水系统的常规设计包括路基排水、路面排水、 路面结构内部排水和桥面排水， 而边坡中地下水的治理设计、 支挡构造物 的排水设计往往未进行深入的研究和分析， 应进行专门

2、设计。 本文将分项介绍广东省高速公 路排水系统的设计经验。2 路基排水的设计2.1 路基地表排水2.1.1 排水沟 填方路基一般设计为排水沟。排水沟的形状一般设计为矩形和梯形。广东地区的矩形排水沟常用的尺寸有60cm x 60cm、60cm x 80cm、80cm x 80cm（深x宽）。排水沟深不超过 60cm的，壁厚一般为30cm，底部铺砌厚25cm，另外铺砌底部设置厚 10 20cm的砂垫层；排水沟深超过 60cm的，壁厚一般为 40cm,底部铺砌厚 2540cm，铺砌 底部设置厚 10 20cm 的砂垫层。广东地区的梯形排水沟最常用的尺寸为60cm x 60cm x 60cm。梯形排水

3、沟的 M7.5级浆砌片石厚一般25cm，砂垫层厚15cm。对于排水沟端部，设计和施工人员往往容易忽视，而实际 上,有不少的水毁是从排水沟端部开始的。 为了防止水流进入水渠等自然河沟中冲刷排水沟 端部，排水沟端部往往加设一道隔水墙，隔水墙一般低于排水沟底11.5m。2.1.2 边沟挖方路基及填土高度低于路基设计要求的临界高度的路堤,一般采用边沟地表排水形式。边沟可采用三角形、碟形、梯形、矩形横断面,采用何种形式宜按公路等级、所需排水设计流 量、设置位置和土质或岩质选定。边沟一般宜通过急流槽与排水沟或自然沟渠相接。2.1.3 截水沟截水沟用于挖方路段边坡, 主要排泄来自坡顶上方的来水。 当自然边坡

4、较缓时, 宜采用梯形 截水沟； 当山体陡峭时, 宜采用矩形截水沟。 截水沟的流水一般通过急流槽汇入到边沟、 排 水沟或自然沟渠中。对于几级挖方边坡, 每级边坡的平台均应设置平台截水沟, 平台截水沟一般有 2种设计： 上 凸式和下挖式。 上凸式在高速公路中较为常用。 平台截水沟常通过急流槽、 接水沟将水引至 边沟或截水沟中。2.1.4 急流槽急流槽是排泄路面水、 挖方边坡流水的重要设施, 属于集中排水的一种。 急流槽一般有以下 几种类型： 路堤急流槽、 截水沟接边沟的路堑急流槽、 截水沟接排水沟的急流槽、 边沟接排 水沟的急流槽。路堤急流槽一般用于路面集中排水的情形。 非超高段和超高段内侧路面的

5、水通过路缘带汇集 到急流槽中, 而超高段外侧路面排水先汇集到中央分隔带的集水井中,后通过横向排水管流入到超高段外侧的急流槽中。路堤急流槽一般设置间距为 3050m。路堤急流槽尺寸一般为矩形35cm x 40cm（深x宽），壁厚2530cm，底部铺砌25cm，沟壁和沟底铺砌均采用M7.5级浆砌片石，沟底一般设置厚10cm砂垫层。为了增加急流槽的稳定性，应每隔12m设置一道防滑平台，平台宽不小于60cm 。为了减小水流的冲刷，沿槽身每隔1m 设置一道消力槛，槛高 10cm 。在纵坡较大路段，急流槽入水口宜采用不对称弧形，并设置低凹区；在纵 坡小的路段，急流槽入水口宜采用对称弧形( 图 1)。2.2

6、 路基地下排水 路基地下排水设施设置在地下水发育地段， 如挖方地段、 填挖交替路段， 主要以渗流方式汇 集水流，并就近排出路基范围以外。类型有明沟、暗沟、渗沟、渗井。在广东地区的高速公 路中，渗沟较为常用。渗沟一般用于挖方路段，一般设置在边沟下方。渗沟一般深 80cm 以上，具体深度应根据地 下水的情况而定。 在渗沟的迎水面设置透水反滤土工布， 在背水面、 渗沟底部均设置隔渗土 工布。渗沟一般用砂砾材料，也可用碎石，在渗沟底部，宜设置1根1015cm的纵向软式透水管。3 路面排水的设计在广东高速公路中， 大多采用集中截留式路面排水方式。 从排水设施分， 路面排水设施包括 路肩排水设施和中央分隔

7、带排水设施。路面排水设计应遵循下列原则： ( 1 )降落在路面上的雨水，应通过路面横坡向两侧路肩排流， 以避免行车道路面范围出现积水现象；(2)路线纵坡平缓、汇水量不大、路堤不高的情况下，宜采用横向漫流的方式排水； (3)路堤较高、坡面容易受水流冲刷时，宜采用集中排水的方 式，即沿路肩外侧边缘设置拦水带，汇集路面水，之后通过急流槽排出路堤。3.1 路肩排水路肩排水设施包括拦水带、 急流槽和边沟。 拦水带设置在硬路肩外侧边缘， 一般由沥青混凝 土现场浇筑， 或由水泥混凝土预制块铺砌而成。 广东大多高速公路的路肩拦水带为水泥混凝 土预制块。拦水带的断面尺寸见图 2。拦水带的泄水口可设置成开口式。纵

8、坡较大时，泄水 口宜做成不对称的喇叭口， 并在硬路肩边缘的外侧设置逐渐变宽的低凹区； 设置在平坡或缓 坡坡段上时，泄水口可做成对称式。3.2 直线段中央分隔带排水中央分隔带分凸形和凹形中央分隔带， 凹形中央分隔带在广东高速公路极少采用， 因此本文 仅介绍凸形中央分隔带。直线段路基， 当中央分隔带采用铺面分面时， 可不设中央分隔带地下排水系统， 只须在分隔 带铺面上设置倾向于外侧的横坡， 横坡一般为 2% 4% 。降落在分隔带上的表面水排向两侧 行车道，流入路面表面排水系统。当中央分隔带采用植草或灌木防护绿化时，应设置地下排水系统，并隔一定间距(一般与路堤急流槽间距一致 )通过横向排水管将渗沟内

9、的水排引出路界，如图3 所示。地下排水系统一般采用填石渗沟， 较少采用管式渗沟。 填石渗沟周壁和沟底设置隔渗无纺土工布， 渗沟上 方设置反滤土工布，渗沟底部一般布置一根 15cm 软式透水管。横向排水管一般采用 10cm 的塑料排水管，排水管用C 25混凝土包裹。3.3 超高段中央分隔带 在超高段，在中央分隔带上侧外边缘处应设置纵向排水沟，用于拦截上半幅路面的表面水， 并每隔一定间距 (与路堤急流槽的间距一致 )设置一道集水井， 然后通过横向排水管排到急流 槽中。超高段中央分隔带渗沟内的水通过 10cm 的横向排水管排到集水井中，再通过 30cm 的横向排水管排到急流槽中。超高段中央分隔带的排

10、水设施如图4 所示。中央分隔带纵向排水沟常用的有扁平式和路拦式。 扁平式排水沟横断面一般采用碟形、 三角 形、U形和矩形；路拦式排水沟多用开口圆形和侧沟形。4 路面结构内部排水的设计4.1 路面边缘排水系统路面边缘排水系统就是沿路面外侧边缘设置纵向集水沟和集水、 出水管。 渗入路面结构内的 水分，先沿路面结构层的层间空隙或某一透水层横向流入由透水性材料组成的纵向集水沟， 并汇流入沟中的带孔集水管，再由间隔一定距离设置的横向排水管排出路基之外。4.2 排水垫层的排水系统当路基存在地下水、 临时滞水或泉水时， 如路基填土高度较低， 为拦截这些水进入路面结构 层，或迅速排除积聚在路基上层的自由水，

11、可直接在垫层下面设置由未筛分碎石组成的排水 垫层。当路基为路堤时， 水向路基坡面外侧排流； 当路基为路堑或半路堑时， 挖方坡脚处须设置纵 向集水沟、排水管和横向排水管。5 结构物排水的设计5.1 桥面排水(1) 桥面横坡 桥面表面水首先靠桥面横坡和纵坡组成的合成坡度排向行车道两侧或汇向一 侧，然后汇集于由路缘石或护栏和桥面组成的过水断面内。(2) 泄水口与泄水管广东地区高速公路的桥面较少采用泄水口，而大多采用泄水管的方式排水。泄水管一般采用铸铁管和钢筋混凝土管，也有采用 PVC 塑料管。一般采用圆形断面 形式，泄水管的直径宜为1520cm。泄水管顶部用格栅盖板盖住。5.2 支挡结构物的排水(

12、1 )当回填料为透水性材料时， 直接设置泄水孔即可， 如图5所示。泄水孔用直径 510cmPVC 塑料管，泄水口的进水口一般用砂砾材料外裹透水土工布。泄水孔一般按23m的间距呈梅花形设置。 最下一排泄水孔的出口应高出地面 30cm 以上，其进水口底部还应铺设厚 30cm 的黏土层，并夯实。(2)当回填料透水性不良时，可采用以下3种排水方式：在台背或墙背与回填料之间设置由透水性粒料组成的连续排水层，排水层的厚度不小于 30cm ,其顶部和底部用厚 3050cm的不透水材料封闭，如图5所示；沿台背或墙背的底部设置厚3040cm、高50cm的纵向排水渗沟，并间隔 45m设置厚3040cm、宽3040cm的竖向渗沟，并在纵竖向渗沟 的交互处设泄水孔，竖向渗沟的顶