高速沥青公路排水系统设计研究

发布于：2015-07-13 17:39:13 来自：给排水工程/市政给排水 [复制转发]

　　高等级公路沥青路面应设置完善的路面排水设施，以迅速排除路面水，从而保证路面良好的使用性能和行车安全。近几年来，我国新建的高速公路均不同程度的出现了早期破坏现象，很多破坏的根本原因就是损害，由于忽视了路面排水系统的设计，致使路面水和渗入结构层内部的水分不能迅速排除，在车辆荷载及不利气候条件的综合作用下，路面产生松散、坑槽等早期水损害的破坏现象，严重影响路面的使用性能。因此路面排水系统的设计是高等级公路路面设计的重要组成部分，需引起我们的足够的重视。

　　 一、优化设计原则

　　通过设计各种有效的路面排水措施，尽量减少雨水在路表的存留时间，快速排走路面水，减少和堵截路表水的侵入是解决水损坏的第一步。路面表面排水设计的基本原则，即是把降落在路面上的雨水，通过路面表面的纵横向坡度向两侧排流，迅速将其排离路表面，以防止降雨滞留在行车道上，形成水膜，从而严重威胁高速行车的安全。

　　（一）优化路面结构设计

　　在做好路表排水设计的同时，还要考虑加强路面结构的防水设计。一是面层设计为密级配型，一般可设计为沥青砼面层或改性沥青面层。由于这种类型路面空隙率较小，所以可以有效阻止面层渗水。二是设置沥青石屑（或砂）下封层，这种封层不仅可以阻止面层渗水浸入基层，同时还起到基层与面层紧密联结，使结构层间不产生滑移的作用。

　　（二）提高沥青与矿料的粘结力

　　水损的破坏机理是沥青与集料剥落，为了减轻沥青剥落现象，改善沥青砼的水稳定性和耐久性，需要提高沥青与矿料间的粘附性，增加集料之间的粘结力。为此，要采用抗水损害能力强的材料或采取抗剥离措施，添加3%～5%的水泥取代矿粉或1%～1.5%的消石灰粉或性能良好的抗剥落剂。

　　（三）加强路面压实，减少空隙率

　　沥青面层的压实度对沥青路面的耐久性至关重要，直接影响路面的使用质量。沥青砼面层的压实度应满足规范的要求，但不考虑沥青砼的设计空隙率而按统一压实度来控制是不合适的。研究显示，沥青路面的实际空隙率在7%以下时，沥青面层内的水在行车荷载下一般不会产生动水压力，不易造成水破坏。当空隙率大于15%时，水能在空隙中自由流动并排走，也不易造成水破坏。但空隙率在7%～15%时，水很容易渗入并滞留在沥青混合料内部，在行车荷载作用下产生较大的毛细压力或动水压力，造成沥青混合料的水破坏。所以，为提高沥青砼面层的密水性，必须加强压实，减少空隙率。

　　 二、路表防排水设计

　　为了防止路面积水而影响行车安全，并且使渗入路面结构层的自由水减少到最小程度，必须考虑路表防排水措施，通常的做法是：采用排水设施，设置路面横坡，降落在路表的雨水，通过路面横坡排至边沟或排水沟；采用防水措施，沥青混凝土路面则采用致密的表面层或设置封水层，尽量减少雨水渗入。这些措施都有一定的效果，但在目前高等级公路上还有一些具体细部设计值得进一步商榷：

　　1．边沟的结构型式，目前高等级公路普遍采用60cm宽深的梯形边沟，而重交通高等级公路路面结构层总厚度往往都超过了60cm，为防止边沟水的倒灌渗入路面结构层，建议采用加深边沟或在边沟下设置矩形渗沟的办法。

　　2．在沥青路面路段，现行《公路排水设计规范》（JTJ018-97）与《公路路基设计规范》（JTJ013-95）中推荐采用拦水带结构进行路堤路段路面雨水的集中排除，但该做法不利于路面雨水迅速排离路面，容易导致局部积水，并增大了雨水的下渗量。建议采用路肩沟的排水形式。

　　3．对于合成坡度较小的路段，应设置必要的排水设施。在超高路段的起始点均有一段横坡为零，如果该段纵坡也较小的话，其合成坡度则很小，落在该段雨水排出所需的时间较长，从而导致路面积水，影响行车安全。

　　 三、中央分隔带防排水

　　中央分隔带防排水是路面防排水设计中一个不可忽视的系统，可分为2个部分：中央分隔带表面防排水；中央分隔带内渗水的排除。一般来说，中央分隔带构成有3种处理方式：表面采用铺面封闭；不封闭，采用凸形构造；不封闭，采用凹形构造。

　　1．中央分隔带宽度小于3m的路段，一般为2m或1.5m宽，建议采用铺面封闭的防水形式，中央分隔带铺面采用比路面横坡略大的双向横坡。考虑绿化、防眩的要求，对于采用波形梁护栏路段可采用设置花盆植树的方法；对于采用混凝土护栏或桥梁防撞护栏路段，可采用槽形结构护栏，在槽内植树绿化防眩的方法。

　　2．对于沥青混凝土路面路段，且宽度大于或等于3m时，应采用凹形构造（采用凸形构造，应有尽量避免污染沥青面层的措施），降落在中央分隔带的雨水横向流向分隔带中间的低凹处，中央分隔带底部设置纵向排水渗沟，并根据中央分隔带的表面渗入量和路线纵坡，一定间距设置横向排水管，将内渗水通过横向排水管，排至边坡急流槽。为防止中央分隔带的自由水渗入路面结构层，在填土与路面结构层的界面上也应设置防水层或防水膜，在中央分隔带内的基层、底基层也应做成反坡。

　　 四、结语

　　高速公路路面排水设计的成功与否，是关系到高速公路路面建设成败的关键。因此高速公路的设计者应高度重视路面排水设计，将高速公路的排水作为整体，进行综合考虑，以避免或减小高速公路施工期和运营期的水损害，进一步提高高速公路路的使用品质。为有效解决沥青路面水损通病，必须从排水和防水两个方面层层把关，不仅应在路表采取排水措施，同时应高度重视路面结构层内的排水及路面结构层类型的选定，只有这样才能保证路面的预期使用寿命和良好的使用性能。

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