徐 軍

湖南省公路設(shè)計(jì)有限公司，湖南長沙 410000

1990年，全國公路總里程為102.83萬km，2018年，全國公路里程達(dá)到477.35萬km，增長近4.64倍；其中，市政道路的總長度，也從1990年的9.5萬km增長到2018年的48萬km，增長超過5倍。目前，百萬以上人口的大城市主干道已經(jīng)舊貌換新顏，老路、破路皆為平整寬闊的雙向六車道取代[1]。與道路長度成正比增長的是：人們對(duì)道路質(zhì)量的要求越來越高，水害對(duì)于道路的破壞亦有所上升。這就要求我們必須做好道路路基排水設(shè)計(jì)，并根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新。

1 路基排水設(shè)計(jì)的重要性

根據(jù)脆弱性理論，世界上不存在完美無缺的系統(tǒng)，任何系統(tǒng)的內(nèi)部都存在著不穩(wěn)定的因素，在與外界的交互作用中這些不穩(wěn)定因素會(huì)暴露出來，最終造成系統(tǒng)的毀壞。而水，便是危害道路使用的最重要的自然因素，一個(gè)最大的不確定性。

水可分為地表水與地下水，地表水主要包括降雨及江河 （地表徑流），地下水則指地表以下各種形式的重力水。我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)基本都分布于長江中下游平原至東部沿海，年降雨量較大 （上海年降水量達(dá)1566mm，浙江年降水量達(dá)1953mm，廣東年降水量達(dá)2357mm），地下水水位較高 （上海地下水離地表只有0.5m）。大量地表水日積月累的滲透、沖刷，會(huì)破壞路基的穩(wěn)定性，造成水毀破壞；路基土體中含水量一旦達(dá)到飽和，則會(huì)降低路基的強(qiáng)度與承載能力，甚至造成路基翻漿、路基沉陷、坍塌、邊坡滑動(dòng)，嚴(yán)重影響道路的使用與交通運(yùn)行。因此，路基排水設(shè)計(jì)必須受到高度重視。

2 路基排水設(shè)計(jì)的原則

水具有流動(dòng)性，宜疏不宜堵；所以，路基排水需要對(duì)地表水進(jìn)行有效的匯聚、引流，對(duì)地下水則采用防水、排水相結(jié)合的措施，降低地下水水位，并將地下水引流至路基以外；使路基土體含水量始終保持在一定限度內(nèi)，維持路基的相對(duì)干燥，以保障路基及路面的整體穩(wěn)定性與承載能力[2]。

路基排水設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循全面規(guī)劃、因地制宜、合理布局、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約用地等原則，并盡量與現(xiàn)場已有的排水系統(tǒng)及下水道管網(wǎng) （或農(nóng)田灌溉溝渠） 相協(xié)調(diào)。進(jìn)行排水設(shè)計(jì)前，必須全面調(diào)查現(xiàn)場環(huán)境及水文情況，了解現(xiàn)場年降水的歷年數(shù)據(jù)，要結(jié)合道路的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面規(guī)劃，使排水系統(tǒng)與道路設(shè)施協(xié)調(diào)、統(tǒng)一；進(jìn)行排水設(shè)計(jì)，必須根據(jù)現(xiàn)場的具體情況進(jìn)行具體分析，因地制宜，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性與有效性，充分利用現(xiàn)場的地形或天然水系，盡量降低成本；此外，還要盡可能節(jié)約用地，保護(hù)現(xiàn)場的自然環(huán)境，避免水土流失及破壞現(xiàn)場水系。

3 路基排水設(shè)施

3.1 地表排水設(shè)施

市區(qū)內(nèi)的路基地表排水設(shè)施，包括偏溝、雨水口、連接管、管道等；市郊道路路基地表排水設(shè)施，則包括邊溝、截水溝、排水溝、跌水和急流槽、涵洞等。

在市區(qū)內(nèi)，道路地表排水主要通過道路橫坡，將路面積水排入偏溝，讓積水流入雨水口、連接管，再經(jīng)管道排入地市下水道管網(wǎng)，最后流入天然水系 （江河） ；地表排水設(shè)施排放的水流不能直接進(jìn)入當(dāng)?shù)鼐用耧嬘盟?，要根?jù)當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度設(shè)計(jì)地表水雨水徑流量。

在市郊，道路地表排水主要通過邊溝，將地表水引入排水溝，最后匯入當(dāng)?shù)厮怠＿厹弦话阍O(shè)置在路塹、矮路基或陡坡路基邊緣外側(cè)，用來匯積降水，邊溝可設(shè)計(jì)為梯形、U形、L形、梯形、矩形、三角形，要視現(xiàn)場實(shí)際情況而定；截水溝則設(shè)置在路塹或挖方路基坡頂外的自然坡面上，以攔截自然坡面的地表水徑流，防止挖方邊坡遭受流水沖刷，截水溝長度一般不超過500m；排水溝則將路基范圍內(nèi)的地表水徑流引至路基以外；為降低徑流流速，削弱徑流能量，在陡坡或深溝地段要設(shè)置階梯狀溝槽，稱為跌水；若徑流上下游水位差較大，需設(shè)置急流槽。

3.2 地下排水設(shè)施

水害不僅來自地表與空中，也來自地下；地下水對(duì)路基的侵害同樣不能忽視。在路基施工前，必須對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行全面、詳細(xì)的地質(zhì)、水文勘探，若現(xiàn)場地下水水位過高，路床處于土層中毛細(xì)水上升高度內(nèi)，就應(yīng)設(shè)計(jì)地下排水設(shè)施。

地下排水設(shè)施，一般包括暗溝、滲溝、滲井等。暗溝設(shè)置路基邊溝下方，用以降低地下水水位，防止毛細(xì)水上升至路床范圍內(nèi)；滲溝采用滲透方式匯集地下水，將地下水徑流通過溝底通道排至指定地點(diǎn)；若現(xiàn)場地下存在多層含水層，而影響路基的上部含水層又較薄、難以布置滲溝時(shí)，可以設(shè)置滲井進(jìn)行立式豎向排水，將上層地下水引入更深的含水層。

4 路基排水設(shè)計(jì)的創(chuàng)新應(yīng)用

4.1 創(chuàng)新基層設(shè)計(jì)

在混凝土板下面采用10cm厚的瀝青處治材料 （亦可采用貧混凝土或水泥） 作基層。如果采用貧混凝土，要將它粘接到混凝土平板上。還要將基層上的槽縫、接縫準(zhǔn)確地放在板接縫的正面，以防止反射裂縫。在底基層下再鋪設(shè)75cm厚的骨粒料層，從一側(cè)向另一側(cè)呈2.5%的傾斜 （具體傾斜方向要視現(xiàn)場實(shí)際情況而定），水滴沿4%的斜坡的一端流向平板內(nèi)的暗溝。在路基下，還可設(shè)置多孔的混凝土層，將地表水徑流排至暗溝外。

4.2 設(shè)置土質(zhì)邊溝

在道路兩側(cè)，設(shè)置淺碟形的土質(zhì)邊溝，邊溝的寬度保持0.3～0.5m （個(gè)別地段可以達(dá)到0.7～0.8m）。而不用漿砌片石邊溝，更不蓋板。設(shè)置這樣的土質(zhì)邊溝，不必再為排水找通道，雨水流入邊溝后，因邊溝的表面積過大，很快就可以自然蒸發(fā)；土質(zhì)邊溝還可以讓路基內(nèi)的積水迅速從邊溝側(cè)壁排出，保持路床的干燥。

4.3 進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)創(chuàng)新

目前，水害已經(jīng)成為困擾南方城市道路的一個(gè)難題。為治理道路水害，必須根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況 （南方城市多為軟土，現(xiàn)場的實(shí)際情況往往比較復(fù)雜），進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)創(chuàng)新。

如，有的路基下出現(xiàn)了層間水、潛水，在挖方段與路塹段出現(xiàn)了地下水滿溢。就可以設(shè)計(jì)橫貫路基寬度的30cm厚的厚碎石排水墊層，在路基挖方腳處設(shè)置盲溝與縱向排水溝，再用風(fēng)化砂進(jìn)行分層回填，設(shè)置80cm厚的排水墊層，最后鋪上防水土工布。

又如，有的現(xiàn)場路基土屬于風(fēng)化砂，地下水較低，缺乏黏土，無法鋪設(shè)50cm厚，7%的灰土隔水層。這時(shí)，便可以鋪設(shè)1mm厚的HDPE復(fù)合土工膜，同時(shí)清除粒徑在3cm以上的石塊，碾壓整平，用風(fēng)化砂進(jìn)行分層回填，設(shè)置0.4cm厚的隔水層。

4.4 應(yīng)用新材料

在進(jìn)行路基排水設(shè)計(jì)時(shí)，還要注意應(yīng)用新材料。如，在設(shè)計(jì)盲溝時(shí)，可應(yīng)用塑料盲溝 （國際上稱為Geocomposite Drain）。塑料盲溝由熱塑性合成樹脂 （改性聚乙烯） 經(jīng)過加熱熔化，通過噴嘴擠壓出纖維絲層層堆疊，并將其融結(jié)面溶合在一起形成，是一種三維立體網(wǎng)狀多孔集排水材料。在塑料盲溝外再包裹上土工布作濾膜。塑料盲溝的抗壓強(qiáng)度高，不存在被壓斷的可能性，在250kPa的壓力下，仍能保持60%以上的斷面空隙率；它的表面開孔率高達(dá)90%甚至95%，可以有效地吸收土壤中的滲水，并及時(shí)把滲水排走；塑料盲溝的使用壽命極長 （可長達(dá)幾十年甚至上百年），施工也極為方便，可適應(yīng)各種土體變形。值得在路基排水設(shè)計(jì)中推廣。

當(dāng)然，應(yīng)用新材料，必須考慮性價(jià)比的問題。要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，運(yùn)用價(jià)值工程理論，盡量選擇價(jià)廉質(zhì)優(yōu)的新材料。

4.5 將“海綿城市”理念融入路基排水設(shè)計(jì)之中

近年來，每逢大雨，國內(nèi)大中城市便遭到淹沒，“歡迎到某城來看?！钡刃侣?lì)l頻登上百度熱搜榜頭條。有鑒于此，“海綿城市”逐漸成為建筑界熱議的一個(gè)新概念。海綿城市可以有效吸收城市降水，凈化城市生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)城市綠色生態(tài)建設(shè)，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

將“海綿城市”的理念融入路基排水設(shè)計(jì)中，需要研究城市近年來最大降雨量，確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與徑流系數(shù)；然后沿道路兩側(cè)鋪設(shè)排水管道 （管道可鋪設(shè)在道路兩側(cè)的綠化帶下），管道設(shè)計(jì)坡度應(yīng)隨道路設(shè)計(jì)坡度而定 （縱坡坡度在3‰以上），管道長度要控制在1km以內(nèi)，管徑控制在50cm以內(nèi)。通過管道，將雨水引入雨水凈化池，經(jīng)過凈化處理后，再將雨水注入綠化澆灌系統(tǒng)。

將“海綿城市”的理念融入路基排水設(shè)計(jì)中，必須與城市的長期規(guī)劃建設(shè)、城市下水道管網(wǎng)建設(shè) （目前絕大多數(shù)城市下水道管網(wǎng)已經(jīng)老舊，而且我國城市下水道管徑根本無法與日本、美國相提并論） 協(xié)調(diào)起來，工程量較大、設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本較高[3]。但從長遠(yuǎn)來看，卻是路基排水設(shè)計(jì)的一個(gè)發(fā)展方向，所以值得進(jìn)一步研究。

5 結(jié)語

目前我國公路網(wǎng)長度已高居世界第一，但遠(yuǎn)未達(dá)到飽和的程度 （農(nóng)村公路質(zhì)量更不能與高速公路相比） ；然而近年來氣候異常，降雨暴增，給道路造成了愈來愈嚴(yán)重的水損害。所以，我們應(yīng)當(dāng)仔細(xì)研究路基水害問題，做好路基排水設(shè)計(jì)，不斷提高道路質(zhì)量。