浅谈高速公路沥青路面结构内部排水系统设计优化

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1、高速公路沥青路面结构内部排水系统设计优化邓琦1陈崇驹2赵雷鸣1（1景婺黄（常）高速公路建设项目办公室景德镇333000）（2同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海200092）摘要：本文结合深圳市龙大高速公路实体工程，在原路面排水系统设计方案的基础上，对内部排水系统进行设计优化与水力计算、对排水设施进行布置与总结，探讨了路面结构内部排水系统的在高速公路中的应用。关键词：道路工程；沥青路面；内部排水系统；设计优化0前言目前路面设计和施工中，人们比较重视路面结构的防水措施，利用路表排水和密级配沥青面层防止雨水进入路面结

2、构。但在实际工程中，限于沥青路面施工工艺技术，粒料离析、路面空隙难以有效控制；路面结构损坏难以避免，因此自由水渗入路面结构内部是必然的。水损坏是目前路面的主要破坏原因，发展速度快，维修难度大。在我国南方多雨地区，这一现象尤为突出，因此道路排水是否通畅是影响道路使用性能和使用寿命的一个重要因素。美国早于上个世纪60年代就认识到了路面结构内部排水的重要性，并由联邦公路局在1973年制定了公路地下排水设计指南，美国各州公路者协会（AASHTO）在路面设计指南中把路面结构的排水质量作为了一项设计因素加以考虑。同济大学1990年

3、在江西萍乡市修建了水泥混凝土路面内部排水系统试验路，而后国内在广东、上海、河南、广西等地修建了路面结构内部排水的试验路，取得了一定的效果，因此从半刚性基层沥青路面结构着手，设置路面内部排水系统，是解决路面水损坏的重要技术途径。本文以深圳市龙华至东莞大岭山公路工程为背景，并结合国内外修建路面内部排水系统的经验，对沥青路面内部排水系统的设计优化与排水设施的布置进行了探讨和总结。1原路面排水系统组成龙大高速公路（深圳段）道路全长20.38km，路幅宽度33m，路面结构原设计为：4cmAK-16A+5cmAC-20I+6cmA

4、C-25I+36cm水泥稳定碎石基层+20cm水泥稳定粒料底基层。一般路面排水系统主要由路面纵横坡、边沟、拦水带缘石、急流槽、排水沟等组成。原设计填方路段路面水经横坡流至外侧边缘，由拦水带缘石汇集，沿路面纵坡经急流槽排入排水沟；挖方路段路面水由路面横坡经土路肩直接排入边沟。对平曲线超高段外侧为填方时，路面水流入沿中央分隔带外侧边缘设置的纵向排水槽，并沿纵向进入间隔一定距离设置的集水井内，并通过横向排水管进入路堤急流槽；平曲线超高段外侧为挖方时，路面水流入沿中央分隔带外侧设置的纵向排水槽，并沿纵向进入间隔一定距离设置的窨

5、井或集水井内（当该超高段内侧为填方时），或流至填方段集水井，并通过横向排水管进入路堤急流槽。集水井的设置间距与路堤急流槽设置间距一致，为40m，并在填挖交接处加设一道；窨井的设置应与挖方超高路段涵洞相结合。2内部排水系统设计优化由于龙大高速公路地处南亚热带，属海洋性季风气候，气候湿热，雨量充足且降雨相对较为集中，4~9月为雨季，年降雨量高达1941mm，按照《公路排水设计规范》（JTJ018-97），对于年降雨量为600mm以上的湿润和多雨地区，路基由渗透性差的细粒土（渗透系数不大于10-5cm/s）组成的高速公路应设

6、置路面内部排水系统，排除由路面裂缝、材料孔隙或由路基路肩渗入并滞留在路面结构内的水份。优化设计时为减少水对整个路基路面结构使用性能的影响，路面结构须具有一定的排水能力，但考虑到排水基层对原材料、施工工艺水平要求高，在深圳地区属于首次采用，因此最后确定在全线路面边缘布设边缘排水系统，同时分别选择K18+400~K18+700m（填方段）和K18+100~K18+400（挖方段）各300m，设置排水基层排水系统试验段，为多雨地区修建沥青路面结构内部排水系统积累经验。2.1边缘排水系统沿路面结构的端部边缘设置由透水性填料集水

7、沟、纵向排水管、横向出水管和过滤织物（土工布）组成的边缘排水系统。渗入路面结构内的自由水，通过层间的空隙横向流入由透水性材料组成的纵向集水沟，再由间隔一定距离布设的横向出水管排出路基之外（图1、图2）。2.2排水基层排水系统优化设计时根据龙大高速公路路面结构的组合情况，将水泥稳定碎石基层分为两层，上层16cm厚采用透水性水泥稳定碎石作为排水基层，以替代等厚度的基层，下层20cm则采用常规水泥稳定碎石，在其边缘设置纵向集水沟和排水管、横向出水管和过滤织物（土工布），组成排水基层排水系统。原有面层结构和厚度保持不变（图3、

8、图4）。图1填方段边缘排水系统设计（左为超高外侧设计；右为一般路基及超高内侧设计本图尺寸除注明外，均以cm计）图2挖方段边缘排水系统设计（左为超高外侧设计；右为一般路基及超高内侧设计本图尺寸除注明外，均以cm计）图3填方段内部排水系统设计（左为超高外侧设计；右为一般路基及超高内侧设计本图尺寸除注明外，均以cm计）图4挖方段内部排水