高速沥青公路排水系统设计研究

概要：摘要：高等级公路沥青路面防排水设计是路面设计的重要组成部分。目前我国高等级公路沥青路面由于防排水设计不完善而造成的早期破坏，文章从水对高等级公路的有害影响分析入手，对路表防排水、中央分隔带防排水等方面进行了分析，根据路面设计原则，对目前高等级公路路面防排水设计存在的问题提出了建议并对部分传统设计和控制指标提出了改进意见。 关键词：沥青公路；排水系统；系统设计；中央分隔带；自适应技术；智能技术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

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　　摘要：高等级公路沥青路面防排水设计是路面设计的重要组成部分。目前我国高等级公路沥青路面由于防排水设计不完善而造成的早期破坏，文章从水对高等级公路的有害影响分析入手，对路表防排水、中央分隔带防排水等方面进行了分析，根据路面设计原则，对目前高等级公路路面防排水设计存在的问题提出了建议并对部分传统设计和控制指标提出了改进意见。

　　关键词：沥青公路；排水系统；系统设计；中央分隔带；自适应技术；智能技术

　　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。

　　参考文献：

　　[1]姚祖康．公路排水设计手册[M]．北京：人民交通出版社，1998.

　　[2]公路排水设计规范（JTJ018-97）[S].

　　[3]公路工程质量检验评定标准（JTGF80/1-2004）[S].

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