马艳莉

(长治市通明公路勘察设计有限公司,山西 长治 046000)

0 引 言

山西地区，降水少但是集中，植被覆盖率低、生态环境恶化、每年汛期，山西境内水毁灾害频发，仅2018年7月9日～16日，全省干线公路共发生981处水毁，多由于排水设施失效或者排水能力不满足要求所致，一旦处理不及时，会进一步造成公路、桥隧的水毁，严重情况还会阻塞交通。究其原因，一是地区降雨集中，二是黄土地区，黄土在降雨浸湿后出现湿陷性，三是公路建设等级低，排水设施设置不合理，排水功能不能满足实际需要。改变降雨及大规模换填作业基本无法实现，所以仅能从设计、施工的角度，提高排水设施的可靠性。

本文结合对省内公路排水设施调查，总结归纳公路路基排水设施的常见病害，然后根据调查结果，总结设计阶段存在的问题，并提出排水设施设计的要点，最后介绍施工阶段注意事项，为勘察、设计、施工提供参考。

1 排水设施病害调查

1.1 边沟病害调查

1.2 急流槽

急流槽常设置在纵坡大于10°、水头差>1.0 m的陡坡，具有坡陡、水流大、冲刷大的特点，对强度要求较高，多采用预制块或者浆砌片石，并设置凸榫以提高稳定性。根据调查，急流槽多有如下问题：急流槽未砌筑到自然沟渠的沟底，急流槽尾部冲刷严重，破坏部位不断上移；槽身出现渗漏，导致下部黄土湿陷，槽身断裂；急流槽与路面材料不一致，其水簸箕口处与道路脱开，水渗入路基，造成路基水毁。

1.3 截水沟

截水沟的断面尺寸基本上能满足使用需求，其问题与边沟类似，由于坡体局部小的坍塌，土体进入截水沟，清理不及时，造成截水沟淤堵，水排出不及时，溢出截水沟流向坡面，加剧坡面的冲刷，也存在截水沟的渗漏问题，水渗透进入坡体内部，引发滑坡。

1.4 涵洞

山西地区的涵洞多为管涵、盖板涵、拱涵、钢筋混凝土箱涵、钢波纹管涵等，根据现场调研，涵洞的主要问题是进口出现淤堵、出口存在水毁，汛期雨水夹带各种杂物汇集在涵洞进口，造成进口淤堵，涵洞的出口多与急流槽连接，由于施工或者设计的原因，出口底部的黄土发生沉陷，另一方面由于崩塌等灾害发生，出口处被掩埋，导致出口淤堵。

2 排水设计常见问题及设计要点

2.1 边沟设计

根据调查，边沟设计存在如下问题：对边沟设计不够重视，设计时对断面尺寸、形式、材料照搬照用，没有考虑公路等级、材料供应、地域差异等因素，边沟的断面尺寸多依靠经验确定，没有经过计算校核，选材时没有考虑经济性，同时也存在设计长度过长等问题。

因而在边坡设计时，应注意如下要点：

(1)挖方段边沟

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由于黄土边坡经常发生小规模的坍塌，当条件允许时，考虑在边坡与边沟之间设置碎落台，避免坍塌土体直接滑入边沟。

(2)断面形式

断面宜选择矩形或者梯形，梯形边沟内侧的坡度为1∶1.0～1∶1.15，对于挖方边坡，宜优先考虑矩形断面，在造价许可的情况下，可以在边沟上部加盖带孔盖板，可保证行车安全，提高安全感。

(3)材料

宜采用预制混凝土矩形盖板边沟，当造价或者地形受限制时，可采用浆砌片石砌筑，边沟的出水口是冲刷的重点部位，应重点处理。

近年来由于公路建设对环境造成极大的损伤，水毁灾害频发，生态型边沟慢慢发展，逐渐代替传统圬工边沟。生态型植草排水边沟设计时需要确定如下内容：设计流量、纵坡和断面坡度、沟深、草种选择、最大径流流流速、长度、曼宁系数、排水能力、如果汇水面积较大时还应考虑设置渗沟，如图1所示。并遵循如下原则：边沟未形成使用功能前不能发生冲刷，设计标准要与公路等级匹配，需要结合地表自然水系综合设计。

图1 生态型边沟(带盲沟)

一般情况下，需要满足如下要求：沟底纵坡控制在0.3%～2%以内，纵坡超过2%时则需要考虑其他形式边沟；生态边沟的深度宜为0.35 m或者0.3 m，深度过大需要考虑防冲刷措施；为确保公路路基的安全，高路堤段沟底距离路面应>1.6 m，低路堤段沟中心线应距离路基坡脚2 m以外。

2.2 急流槽设计

根据调查发现，急流槽在设计时多借鉴铁路经验和规范，对于公路而言，设计流量偏大，另一方面对于浆砌片石的槽底摩擦系数很难达到其要求的0.04和0.045，多数在0.025左右；急流槽间距设置不合理，不能以急流槽的数量来评价设计是否合理。

(1)积极推广管式急流槽

传统的浆砌片石急流槽在黄土地区，一般是边修边坏，给养护带来很大的困难。近年来，推广使用PVC-U双壁波纹管，可以很好解决传统急流槽的问题，其轻质高强、环刚度大、与土体咬合紧密、耐久性好，养护简单，据调查，使用两年的PVC-U双壁波纹管的急流槽，仅需要轻度养护，排水效果好。

(2)急流槽与路面接缝处理

由于急流槽和路面材料不一样，在其连接部位宜出现裂缝，传统修复多采用水泥砂浆灌封的刚性修复法，然而修复后还会开裂，然后重复灌浆，而借鉴建筑工程中变形缝的处理方式，在水簸箕口和路面连接部位采用防水卷材进行嵌缝，具体做法是将卷材裁剪成长条嵌入缝隙，然后用乳化沥青粘贴缝隙，实现柔性连接，根据调查，采用柔性方式的接口，使用三四年后依然无渗漏开裂问题。

(3)急流槽出入口与主槽连接

在出入口与主槽之间设置过渡段进行连接，由于急流槽水流能力较大，因而需要在过渡段设置消能设施，比如设置消力坎、消力池、跌水等，另外还可以将槽身加糙，设置凸起等消耗能量。

2.3 截水沟设计

截水沟断面宜为梯形，沟底宽度不宜小于0.5 m，沟深应根据设计流量确定，但是应≥0.5 m，沟内边坡坡度应在1∶1.0～1∶1.5,条件允许可以采用现浇混凝土，如果无浇筑条件可以采用C20预制混凝土砌块，石料充足地区也可采用浆砌片石砌筑，截水沟的出水口是冲刷严重的部位，应重点处理；截水沟的沟底纵坡应>0.3%，长度在200～500 m。

2.4 涵洞

根据涵洞存在的问题，在设计时应注意一下要点：

(1)在涵洞的进口处设置消力池等，对水流能量进行消耗，减缓流速，消力池还可以起到沉淀池的作用，将杂物沉淀在池底，防止堵塞进口；

(2)出口位置多与急流槽连接，在该部位应设置消力池、跌水等进行耗能，避免较大的冲刷力破坏路基。路基边坡较陡时可选择设置跌水，当落差较大时可以设计跌坎进行耗能，必要时可设置多级跌坎。

3 排水设施施工要点

(1)施工前应对设计图纸进行会审，校核排水设施设计是否合理，是否做到因地制宜，对不合理之处应提出修改意见，与设计一道，力求形成完善合理的路基排水系统，并且与当地自然水系合理连接。

(2)公路工程施工验收时，相关规范对排水设施提出实测指标和目测鉴定的指标，但是排水设施并不是公路验收的主要验收内容，本文建议，对于黄土地区的公路工程竣工验收时，应将排水设施作为主控指标。

4 总 结

本文结合对省内公路排水设施调查，总结归纳公路路基排水设施的常见病害，然后介绍排水设施设计和施工的要点，主要结论如下：

(1)设计时应积极使用新材料、新工艺，比如PVC-U截水沟、生态型植草边沟，设计时对于节点、过渡段应重点设计；

(2)路基施工前应对设计图纸进行会审，完善优化排水系统，施工时应重点关注节点部位的施工，比如勾缝、接缝等部位，黄土地区竣工验收时建议将排水设施验收作为主控项目。