高速公路路基综合排水设计研究

高速公路路基综合排水设计研究

黄蕾1胡涛2

1.中咨华科交通建设技术有限公司

2.中交第四航务工程勘察设计院有限公司

摘要：高速公路病害多由于积水造成，水害对高速公路的使用寿命构成巨大威胁，如何快速有效的将路基范围内的水排水路基以外成为延长高速公路使用寿命和减小危害的研究重点，本文通过研究高速公路路基排水系统，并通过理论计算路基排水的尺寸参数等，系统研究了高速公路路基综合排水，为实际工程提供理论依据。

关键字：高速公路；路基排水；理论计算

路基排水的设计，必须分别情况，因地制宜。有些路段（由回头弯、地质不良或高填深挖等处），尚应对路基排水系统进行整体规划、综合设计。

照顾当地农田水利规划使路基排水综合设计的一个重要原则。为此，必须先摸清路基附近的排灌现状及其规划意图，以便在防范路基水害的同时，不致损坏农田水利。

在综合设计中，对于地面水的排出，可利用边沟、截水沟等排水设备，将流向路基的山坡水和路基表面水分段截留，引入自然沟谷、荒地、取土坑或低洼地，排出路基范围之外。自然沟谷及沟渠与涵洞等排水设备，既密切配合又各自分工，充分发挥其效用，达到排水顺畅，避免造成对路基的冲刷，又不致形成淤积而危害路基。

对地下水的处理，应与地面水的排出统一考虑，因地制宜，设置必要的地下排水设备，充分利用地下排水沟渠，把危及路基的地下渗水与泉水予以排除。

排水系统综合设计，应合理选用各种排水设备类型和位置，恰当确定排水功能。此外，还应密切注意各种排水设备的衔接，使之构成统一的完整的排水系统。例如，设置桥涵时，其位置、孔径、流水标高等，应能满足排水路基的需要。

在路基排水设计中，农业用水宜自成系统。当农用灌溉沟渠传过路基时，可设制渡水槽、倒虹吸或管道等灌溉设备。

1地表排水设备的类型

（1）边沟：设置在挖方路基的路肩外侧，或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。

（2）排水沟：用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。

2边沟设计

2.1确定边沟布置、断面形式及尺寸

边沟的排水量不大，一般不需进行水文和水力计算。依据沿线情况，选用标准横断面形式。边沟的纵坡一般与路线纵坡一致。边沟横断面采用梯形，内测边坡坡率为1׃1.5，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。由于该公路位于东南潮热区，降雨量较大，梯形边沟的底宽和深度都采用0.6m。由于水量较大，边沟采用浆砌片石铺砌，砌筑用砂浆M7.5号。

2.2确定截水沟布置、断面形式和尺寸

截水沟的位置应尽量与绝大多数的地面水流方向垂直，以提高截水沟的效能和缩短截水沟的长度。沟底采用0.5%的纵坡。截水沟截面采用对称梯形，沟的边坡坡度采用1׃1.5，沟底采用干砌片石铺筑。对截水沟断面尺寸采用试算法进行水力计算，以获得最佳断面。

（1）设计参数：纵坡i=0.005，坡率m=1.5，粗糙系数n=0.025，设计流量=1.10m3/s。

（2）假定沟底宽度b=0.4m；由表可得b/h=0.61，取h=0.66m；

水力最佳断面宽深比

（3）水流断面积（1-1）

由得，=0.92m2；

断面系数（1-2）

由得，=3.6；

湿周（1-3）

由得，=2.78m；

水力半径（1-4）

由得，=0.33m；

（4）指数（1-5）

由；

流速系数（1-6）

由

水流断面流速：（1-7）

由

断面流量（1-8）

由得；

（5）验算沟底铺砌采用干砌片石。

则由表可得最大容许设计流速为=2.0m/s；

假设水中主要含土类为中细沙，取α=0.5；

综上可知：因为流量和流速均符合要求，本截水沟可采用底宽0.4m，而沟深H，应为水深h加安全高度Δh=0.10～0.20m，本设计取Δh=0.14m，所以沟深H=h+Δh=0.66+0.14=0.8m。

3其他排水设施

常用的路基地面排水设施，除了已经进行设计的边沟和截水沟外，还包括排水沟、跌水与急流槽。这些排水设备，分别设在路基的不同部位，各自的排水功能、布置要求和构造形式均有所差异。各类地表水沟沟顶应高出设计水位0.2m以上。当地下水影响路基路面的强度或边坡稳定时，应设置暗沟、渗沟和检查井等地下排水设施。

路面表面排水主要是迅速把降落在路面和路肩表面得降水排走，一面造成路面积水而影响行车安全。主要包括中央分隔带排水、路面内部排水和边缘排水系统，以及排水基层的排水系统等。

参考文献：

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[2]路基翻浆预防和处治[J].张洪涛，荆哲.黑龙江科技信息.2010（23）

[3]关于对路基翻浆预防与治理的探讨[J].田守新，周云富，张衍.黑龙江交通科技.2002（06）

[4]路基翻浆的预防与治理[J].李海瑞.内蒙古公路与运输.1994（03）

[5]关于排水失效对道路路面、路基产生的影响研究[J].黎伟.江西建材.2017（02）