第一节　道路排水工程概述

公路路基排水指的是为保证路基稳定而采取的汇集、排除地表或地下水的措施，目的在于确保路基始终处在干燥、坚实和稳定的状态。其任务就是将路基范围内的土基湿度降低到一定的范围。路基排水除了靠优化设计外，精心组织施工是获得良好的路基排水系统的基本保证。工程实践充分证明，公路排水工程对于公路路基的稳定具有显著作用，完善排水系统对于提高路基稳定性，延长公路的使用年限和保证行车的舒适性具有重要意义。

公路路基排水包括施工期间的临时性排水和投入使用后的永久性排水，这些都是路基路面的综合组成部分。公路路基排水工作应贯穿于设计、施工和养护全过程。为有效地完成路基的排水，确保路基结构的稳固，应当根据不同情况采用不同的排水设施，进行不同的设计方案。

一、公路排水设施的分类

公路排水设施是公路工程中不可缺少的重要组成部分，根据所处位置和作用不同，一般可分为地表排水沟渠、地下排水沟管、路面排水设施、泄水和蓄水结构物等。

（一）地表排水沟渠

地表排水沟渠主要用来排除降水在路界范围内形成的地表径流，以及毗邻地带可能进入路基范围的地表径流和影响路基稳固的地表积水。常用的地表排水沟渠设施，主要有边沟、截水沟、路边取土坑、排水沟、跌水与急流槽等。

①边沟一般设置在挖方及低填方（高度小于边沟深度）地段的路肩外侧，以汇集和排除路面、路肩和挖方边坡上的径流及少量流向道路的地表水，从而减轻路基路面的浸湿程度。

②截水沟一般设置在路基上方的适当处，用以拦截和排除流向路基的地表径流，防止冲刷和侵蚀挖方边坡和填方坡脚，还可以减轻边沟的排水负担。对于降水量小、坡度较缓、不怕冲蚀，或者植被比较茂密的地段，可以不设截水沟；反之，必要时也可设置多道大致平行的截水沟。

③路边取土坑，一般常与路基排水综合考虑，使其起到边沟或截水沟的作用。

④排水沟用来将边沟、截水沟和路边取土坑汇聚的水、边坡坡面的水及路基附近的积水，引排至桥涵、天然河沟或远离路基的指定地点。

⑤跌水与急流槽是地表排水沟渠的特殊形式，设置在水流通过陡坡地段，采用浆砌片石或混凝土结构，进出口处有相应的防护加固措施。当急流槽纵坡陡于1∶15时宜采用金属管，又称急流管。

（二）地下排水沟管

地下排水沟管是路基排水系统的重要组成部分，主要用来排出路基范围内的地下水或降低地下水位，通常有明沟、暗沟、渗沟和隔离层等。

明沟设置在路基的上方或两侧，以拦截、引排或降低浅层的地下水，并可兼排地表水。考虑到冻结会影响水流，在严寒和寒冷地区不宜采用。

暗沟埋设在地面以下，用来排出泉水或地下集中水流，但无渗水和汇水的功能。

渗沟主要是用来拦截（或切断）地下含水层中的水流，降低地下水位，疏干或引排坡体内的地下水。

隔离层也是一种防排水兼有的设施，设置于路基的内部，以隔断水分向路基上层移动，使路基处干燥或中湿状态。

（三）路面排水设施

路面排水设施是专指为路面和中央分隔带部位排水而采取的工程设施。路面（含路肩）表面排水设施的排水方式如下。

（1）一般公路的排水方式是由路面横坡和路肩横坡，汇集于边沟或以横向漫流形式向路堤坡面分散排放。

（2）高速公路和一级公路以及较高边坡的路堤，可在硬路肩或加固路肩外侧边缘设立拦水带形成集水沟，或埋置路肩边沟（也称路肩排水沟），通过泄水口和边坡急流槽，集中排放到路堤坡脚外或经坡脚排水沟排出。

（3）城镇街道上的水，则由街沟（偏沟）、雨水井、连管等引入排水干管。

中央分隔带排水与它的布置形式、路线线形等有关。凹形中央分隔带，可采用浅平式纵向排水沟，经集水井和地下横向排水管，排除表面水。凸形中央分隔带，可用预制混凝土小块封面，而将降水排到两侧路面上。

在弯道超高地段，上半幅路面的水会汇集于凸形中央分隔带旁的路线带；对于干旱少雨雪地区，可在分隔带上设置开口明槽，使水流经下半幅路面排出；而对于一般地区，则设路拦式排水沟或雨水口（井），通过地下管道排出。多雨地区的中央分隔带，表面不做封闭时降水会产生下渗，可在路床顶部设置纵向排水渗沟，并由横向排水管引出路基。

（四）泄水和蓄水结构物

泄水和蓄水结构物的作用是将路基上方的水流安全排泄至下方或拦蓄于路基范围以外，使水流不侵入路基。

泄水结构物是使水流穿越路基的设施，用于公路排水工程泄水结构物的种类很多，如桥梁、涵洞（管）、倒虹吸、渡槽、渗水路堤和过水路面等。

蓄水结构物是使水流拦截和储存于指定地点，使这些水在路基范围外蒸发或下渗，用于公路排水工程的蓄水结构物有阻水堤和蓄水池（蒸发池）等。对于雨量较小、排水困难的地段，可利用路线的集中取土坑或专门设置的蓄水池，以容纳排出路基范围内的水。

二、路基排水系统的设计

路基排水设计是施工的标准和依据，只有做出完美的路基排水工程的总体规划和综合设计才能建造出排水效果理想的排水工程。路基排水设计是针对某一水源和满足某个要求而设置的各项排水设施组成统一完整的综合排水系统，以提高排水效果和降低工程造价。

（一）路基排水设计一般原则

公路路基排水设计是公路工程设计的重要内容，设计应立足于建立完整、功能齐全的排水系统，注意各种排水设施的相互衔接和协调，使之相互配合，从而形成完整的排水体系，迅速及时地将对路基路面产生影响的各种地表水和地下水加以排除。

（1）在进行路基排水设计前，必须深入现场进行充分的调查研究，以使路基排水系统的规划和设计做到正确合理。

（2）各种路基排水沟渠的设置应当尽量少占农田，并与水利规划、城乡建设规划和土地使用规划等相配合，进行综合统一规划。一般情况下，不应利用边沟作农业灌溉用，当确实必须利用路基边沟时应采取必要的加固措施，以防止水流危害路基。

（3）公路路基排水设计应经济适用。排水沟渠应选择在地形地质较好的地区范围内，以便节约沟渠加固工程量，对于排水困难和地质不良地段应进行特殊设计。

（4）排水沟渠的出水口应尽可能引接至天然河沟，这样可以减少桥涵工程，降低公路工程的总造价，但不能直接使水流进入农田，损害农业生产。

（5）公路路基排水设施的设计，应贯彻“因地制宜、就地取材”的原则，以减少工程的投资；要能迅速有效地排除影响路基路面的“有害水”，以免影响路基的强度和稳定性，保证公路运输畅通。

（6）公路路基排水设计要特别注意环境保护，不得破坏天然的水系，不宜取消或合并自然沟渠和改变水流性质，尽量选择有利地形和地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护工程。

（二）路基排水设计注意事项

1.详细查明影响路基的各种水源

在进行路基排水系统规划和布置时，应联系道路的平纵面和横断面实际，结合工程地质和水文地质勘探资料，详细查明各种水源，并分析它们对路基路面产生的危害程度，再根据公路沿线的地形、地质等条件，因势利导、因地制宜布置适当的排水设施，完善对进出水口的处理，使各项设施衔接配合，形成一个较好的排水网络，把危害路基路面的水及时进行排除。同时，要周密考虑每一排水设施的功能，以及在位置和构造等方面的要求，使它们充分发挥出预期的效用。

2.地表排水与地下排水相互协调

公路排水工程是由地表排水和地下排水组成的，在规划和设计道路排水系统时，要特别注意地下排水与地表排水相互协调，路基、路面排水要综合考虑，人工排水沟管与天然水系及桥涵等泄水结构物的密切配合，地表排水设计与坡面防护工程也要全面安排。

例如，路表面水采用横向分散漫流排水时，如果土路肩和边坡容易被侵蚀、冲刷，就必须考虑进行有效防护处理，否则应采用路肩纵向集中排水方式。

3.道路排水与农田水利相结合

在进行道路排水规划、设计和施工时，还应与当地的农田水利、水土保持、景点等建设规划有机地结合起来。路基排水要防止冲毁农田或危害其他水利设施，对于道路侵占或截断的排灌沟渠应予以恢复，可设置涵管、倒虹吸、渡槽等加以接通或进行迁移，以保证农田排灌系统的正常运行。

如果灌溉沟渠必须沿道路通过时，如果流量较小、流速适宜，对路基路面无大的危害，一般公路可考虑与路基边沟合并，但边沟的断面应适当加大；当灌溉沟渠在路基边坡上或路堑坡顶附近通过时，沟渠不但要具有足够的横断面，而且应采取必要的防渗措施，以免水流渗漏危害路基。

4.道路排水与水土保持相结合

搞好道路两侧的水土保持，是确保路基路面使用寿命和使用功能的重要措施，也是我国近几年开始重视的一项工作。在进行道路排水工程设计和施工中也要特别注意结合水土保持工作，对路基上侧山坡的地面水，可以采取逐级拦蓄的措施，做到“泥不下山、水不出沟”，这样既有利于农业生产又保证路基的稳固。

5.道路排水与其他方面相互协调

道路路基的排水与其他方面相互协调包括很多方面，如应当与现有的排水设施相协调，与城镇建设规划相协调等。另外，道路表面水和渗入地下的水中往往含有一些有害物质，不得直接排入饮用水的水源，也不能直接排入养殖池、农田和河道等，必要时应对路表面水和地下水进行净化处理。

（三）路基排水系统布置的主要步骤

在进行路基排水系统布置时，一般应利用路线平面图按照以下步骤进行。

（1）在路线平面图上绘制出必要的路堑坡顶线和路堤坡脚线，并标明路侧弃土堆和取土坑的具体位置等，以便对路基排水设施进行布置。

（2）在路基的上侧山坡上可设置截水沟等拦截地表径流，为提高截流的效果，截水沟宜大体沿着等高线进行布置，与地面水流方向接近垂直。

当路堑上侧有弃土堆时弃土堆应连续而不中断，并在其上方设置截水沟，下坡一侧的弃土堆，应每隔50～100m设一个不小于1m宽的缺口，以利于排水。

（3）路基两侧按照需要设置边沟或利用取土坑，必要时采用路肩排水系统和中央分隔带排水系统，汇集并排除道路表面的水。

（4）根据水文地质勘探资料和沿线地下水的实际情况，设置必要的地下排水设施，这是路基排水重要措施之一。

（5）将拦截或汇集的水流，用排水沟管引排到指定的洼地、河沟或桥涵等处。排水沟应力求短捷、远离路基，与其他水沟的连接应顺畅。

（6）选择桥涵的适宜位置，使排水沟管与桥涵连成一个完整的排水系统，对穿过路基的河沟，一般均应设桥涵，不要轻易改沟并涵，考虑到路基排水或农田排灌的需要，也可适当增设涵洞。

路基综合排水系统设计，除在一般的路线平纵面图上分别标明排水设施的名称、地点、中心里程桩号、沟底纵坡、跨径或宽度、长度、流向、进出口、拦水结构等有关事项外，特殊复杂的排水地段还应绘制细部设计图。

三、地表排水沟渠的设计

在布置好路基排水系统后应对各排水结构物进行具体设计。地表排水沟渠的设计内容主要包括确定平面位置、选定沟底纵坡、选择断面尺寸和确定边沟防护措施等，以上这几方面是相互关联的，在设计时必须加以统一考虑，以便确定科学合理的设计方案。

（一）确定排水沟渠的平面位置

道路地表排水沟渠的平面位置，应当根据整个排水系统设计的要求加以确定。边沟和路肩排水沟（槽）等，一般沿着道路边缘设置，多数与道路的中线平行。山坡路堤的截水沟位置，与路堑坡顶或路堤坡脚之间应有一定的距离，以防止沟内的水浸湿坡体或坡脚，但不能离得太远，否则无法拦截山坡上的水，对路基的稳固不利。

排水沟沿路线进行布设时，距填方路基坡脚一般不小于3～4m；高速公路和一级公路的填方路基设置的坡脚排水沟，距路基坡脚也不应小于2m。排水沟渠一般应设置在地质良好和地形平缓的地方，以保证沟渠本身的稳固并减少工程量。沟渠的平面线形应力求顺直，转弯时要尽量采用较大半径的曲线，以防止水流产生冲刷破坏。

（二）选定沟底纵坡

排水沟渠应具有一定的纵向坡度，使沟内的水流能尽快排出，以防止发生漫溢或引起冲刷。沟底的纵坡一般不宜小于0.50%，也不宜大于3%。在特殊困难的地段，土质沟渠的最小纵坡为0.25%，沟壁铺砌的沟渠最小纵坡为0.12%。对于大于3%的纵坡，土质沟渠应当进行防冲刷处理。

边沟和路肩排水沟的沟底纵坡，一般应与道路路线的纵坡相同。但当路线的纵坡不能满足要求时，则要调整边沟纵坡或采取其他措施。弯道超高路段的边沟，沟底纵坡应与弯道前后段平顺衔接，不允许有积水或外溢现象发生。

（三）选择断面尺寸

排水沟渠的横断面形状，可采用梯形、矩形和三角形等。土质排水沟渠大多采用梯形断面，其边坡可取（1∶1.0）～（1∶1.5），可根据土质类别而定；石质沟渠或浆砌片石沟渠宜采用矩形断面，以便节省用地；对少雨浅挖地段的土质边沟，为便于机械施工，可采用三角形断面，其内侧边坡坡度可取（1∶2.0）～（1∶3.0）。

路堑边沟的外侧边坡坡度应与路基挖方的边坡一致。路肩、边坡平台和中央分隔带设置的纵向排水沟，还可以采用U形（或其他形状）水泥混凝土预制构件砌筑。

排水沟渠的断面尺寸应满足所需排泄的设计流量。沟渠的泄水能力（允许通过流量），与断面尺寸及沟底纵坡有关，可通过明渠均匀流公式计算求得。

考虑施工方便和满足排水的要求，对于高速公路和一级公路边沟的深度及底宽，不应小于0.60m，其他等级公路边沟的深度及底宽不应小于0.40m；截水沟和排水沟的深度及底宽，不应小于0.50m。

为防止沟渠内因水流的流程太长和流量过大而造成冲刷或积水，其长度应有所限制。沟渠的排水长度一般不宜超过500m；多雨地区的边沟不宜超过300m；三角形边沟和沟底纵坡小于0.50%时，不宜超过200m。

当沟渠长度较长或纵向低凹部位，应结合具体地形条件，设置出水口或涵管，以便将水引出。路面排水的泄水口（或雨水口）的间距，一般为20～50m。

（四）确定边沟防护措施

沟渠应当平整稳固、不滞流、不渗水、不冲刷。在土质比较松软、透水性较大的地段，或者裂隙较多、透水性较强的岩石地段，为阻止水流的下渗，沟渠应加固防护；对于沟底纵坡较大的土质沟渠，为避免被水流冲刷，也应当加以防护；另外，土质沟渠上容易生长杂草而产生淤塞，不仅养护工作量较大，而且造成排水不畅，也需要进行防护处理。因此，高速公路和一级公路的土质边沟应全部进行防护。

在公路工程中常用的防护措施有浆砌片石、栽砌卵石、水泥混凝土预制件等。拦水带（拦水路缘石）可采用浆砌片石、水泥混凝土预制块或沥青混凝土筑成；急流槽的槽底宜做成粗糙面，这样有利于消能降低流速。

四、地下排水沟管的设计

在进行地下排水设计时，必须首先做好调查研究，摸清地层和地下水的情况，特别应准确了解地下水的埋藏深度、流向、流量和流速等，并根据路基排水的具体需要，选定地下排水结构物的类型、位置、埋深、构造、材料和尺寸等。

根据公路路基地下排水的工程实践，对地下水的处置方法，主要可以分为拦截、疏干、降低和引排等措施。

（一）拦截

当公路路基的范围内有含水层出露时，可在地下水流的上方设置拦截地下水流的明沟和渗沟，并将其截断并引离，以免产生潜蚀（即含水层内水渗流出来将其中细颗粒带走）而引起坡体坍塌和上履土层下沉。截水明沟和渗沟应尽量与地下水流方向垂直，还必须埋入含水层下的不透水层处。

（二）疏干

路基边坡坡体为上层滞水或降水浸湿而容易产生坍塌或滑坡等病害时，可采用在坡体内设置Y形或拱形边坡渗沟的方法，以疏干和排除其中的地下水。边坡渗沟的底部应位于潮湿层、滑动面或冻结线以下至少0.50m处的稳定层内，并宜做成台阶形式。如果边坡渗沟埋深较大（指大于2.0m），底部较平缓（坡度为1%～2%），则除了起到疏干作用外还能支撑坡体，所以又称为支撑渗沟。

（三）降低

当地下水位较高，影响路基的稳定时，可在边坡下设置纵向降低地下水位的渗沟，以便降低地下水位，使路基处于比较干燥的状态，确保路基的稳固。降低地下水位的渗沟埋置深度，应根据地下水位需要下降的幅度而确定。

（四）引排

在路基范围内有泉眼出露或汇集的地下水流时，可用地下排水沟（管）将水引出并排除到一定范围。引水渗沟和暗沟的布置，应使排出的通道距离为最短，并尽可能设在不透水层中。为保证泄水的顺畅，水流不至于产生倒灌，其出水口底部应高出地表排水沟设计水位至少0.20m。在寒冷地区，排水沟管应做防冻保温处理，或者设在冻结深度以下，以免产生水流冻结而堵塞。