白云龙

[摘要]文章对寒冷地区路基水损害的影响因素进行了总结，从而采取有效的排水设计方案，从排水设施、结构内部、边缘排水和排水层排水等角度做好排水设计，确保公路路基的质量。

[关键词]寒冷地区；路基水损坏；排水设计

寒冷地区的公路路基地面及地下水排水设施结构的设计，要以预防、引导和降低水分渗透为基础原则，以做到公路路基有效的排水、截流等排水系统措施。

1寒冷地区路基水损坏对公路的性能影响

1.1路基下沉机理及对公路性能影响分析

公路由于暴露在自然环境下，会受到来自多方的病害影响，其中水损害是不容忽视的严重病害，它主要由不良地质作用引发，即当公路路基在地面水、地表水的水温及荷载综合作用影响下，路基就会产生一定程度的沉陷现象，这种现象一般发生于拥有软土土质的公路路基环境中。因为软土不够密实且承载能力低下，所以在水及路基自重的双重作用下，公路地基本身会出现向两侧挤出的现象，最终导致路基下沉。

1.2冻胀机理及对公路性能影响分析

引发公路路基下沉的两种主要病害就是翻浆和冻胀，本文主要讨论冻胀病害。冻胀病害多发生于北方寒冷地区和西部冻地区。冻胀病害离不开水的作用，当北方寒冷地区进入10月深秋冻结期间，自然温度下降配合地面水、地下水就会促使公路产生不均匀冻胀现象，如此，其结果就是路面出现高低坑洼而丧失平坦度，为行车安全带来一定阻碍，甚至由于路况不佳而引发交通事故。不仅如此，不均匀冻胀所导致的路基不平坦还会诱发某些混凝土刚性路面的裂缝现象，而且该裂缝现象也会呈纵向发展趋势。再加之北方地区秋季昼夜温差变化较大，所以，公路路基的反复冻融也会加剧路面冻胀病害，使裂缝加宽甚至出现破碎状况。实质上，公路路基冻害的根源还在于路基表面土孔隙中的冰晶体融化。因为当外界温度下降时，土孔隙中的自由水就会首先冻结形成冰晶体，在土孔隙中与冰晶体直接接触的薄膜水会受到它结晶力的影响，将路基水分迁移到冰晶體之上形成新的冻结。此时的路基土颗粒水膜就会逐渐变薄，而薄膜水内的离子浓度又会不断增加，产生一种渗透压力差。初冻过后，气温在昼间有所回升，此时温度在-3℃～0℃左右停留，聚冰层又会逐渐融化，这就使得冻胀部分路基土孔隙中的冰晶体也随之融化。此时路基由于不能将聚冰层所融化的大量水分及时排出，使其处于持续的潮湿软弱状态，当行车荷载反复在公路表面作用后，就会导致公路路基的裂缝、车辙、鼓包甚至沉降坍塌。

2公路路基排水设施设计的适用性分析

目前，公路路基排水设施的设计类型众多，一般包括路基表面地面水排水、路基内地下水排水和路面结构内排水，本文主要介绍路面结构内排水。

2.1路基排水设施设计的基本要求

（1）路基排水设施设计的基本原则。路基排水的关键就是要将工作区内的土基含水量降到设计标准范围之内。因为如果土基含水量过大，就会引发土体潮湿、土质松软等现象，进一步导致土体强度下降、基身沉降滑动甚至是边坡坍塌，严重影响交通行车安全。所以此时要根据工作区沿线的自然降水状况以及地质水文状况来进行有针对性的排水设施设计施工，形成良好的排水体系，确保路基强度与边坡稳定。在设计过程中，要首先考虑地面水拦截问题，杜绝包括停积、漫流、下渗等现象的发生，而针对地下水部分，则要考虑如何截流、疏干和合理引导，保证地下水不会为路基带来过大压力。

（2）路面结构内部排水设计原理。路面结构内部排水相对复杂，因为路面水分有相当一部分会沿路面接缝处进入路面混合料孔隙、路肩接缝处。一旦地下水位升高，地面水就会配合地下水一起通过毛细孔隙渗透到路面结构下方。当北方地区进入寒冷冰冻期，路床上部自由水就会逐渐进入路面结构下部。此时应该将路基路面设计为透水性体系，通过路基两侧路肩结构来将多余的地面自由水引导排除。

2.2路面结构内部排水系统设计

为了避免冻胀问题的出现，必须马上排除滞留在路面结构内部的自由水。为此，本文给出两种综合排水系统：（1）边缘排水系统设计，边缘排水系统是设置在沿路面边缘位置的，主要沿路面结构的外侧边缘进行设置，是典型的纵向边缘排水系统。首先分析自由水深入路面结构的路径，它会沿着路面结构层向透水层、层问孔隙横向流淌，然后最终流人透水性材料所组成的纵向排水沟。此时在问隔一定距离位置要设置横向出水管，将自由水直接引导排出路基范围。这种边缘排水系统的优势就是能够灵活利用于路基基层，包括某些透水性不甚理想的水泥混凝土公路路基中。（2）排水层排水设计，排水层排水系统针对路面结构所采用的是透水性材料，当有水分渗入路面结构时，水分会首先通过竖向渗流进入排水层，再从横向渗流位置逐渐进人纵向排水管及排水沟。为了确保排水系统顺畅，还要在间隔排水管、排水沟一定距离位置设置出水管来引导水分排除出路基，再在其下方设置排水基层。因为透水性材料渗流速度较快且排水效果良好，所以在国内许多地区的国道高速公路上都会采用这种排水方案。当然，该方案存在一定弊端，那就是由该排水系统所排出的水流会极易冲刷到路基坡面，如果此时坡面孔隙有植物或其他杂物阻塞时，排水就无法顺畅排出，造成路基坡面被反复冲刷，在冬季极易形成冻胀聚冰层。为了解决这一问题，可以考虑在排水基层位置选择那些含少量细料或不含细料的开级级配碎石或砂砾石集料，比如应用填隙碎石垫层就能起到一定的路基排水效用。

3结语

在北方寒冷地区，公路路基一定要做好地面水及地下水排水设施结构，并且充分考虑由于水分渗透、冻胀所带来的病害影响，主要以预防、引导和降低水分渗透为基础原则，做到行之有效的排水、截流等排水系统措施。