城市道路排水设计研究

摘　要：在城市道路建设发展的同时，由于种种原因及各方面因素的制约，每到暴雨季节，道路上就会出现严重的积水现象，特别是城市中心区路网比较复杂的道路则更为明显，路面存在积滞水严重影响道路行车安全及畅通。本文阐述了城市道路排水系统的重要性，对城市道路排水设计进行了探讨。

关键词：城市；道路；排水；设计
随着我国城市化进程的进一步加快，城市道路建设得到了快速的发展 。在城市道路建设发展的同时，由于种种原因及各方面因素的制约，每到暴雨季节，道路上就会出现严重的积水现象，特别是城市中心区路网比较复杂的道路则更为明显，路面存在积滞水严重影响道路行车安全及畅通。 因此，如何提高城市道路雨水排水系统的设计、 施工与管理水平和质量，使之更加合理 、有效地进行排水就显得尤为重要。
一、城市道路排水系统的重要性
　　城市道路的排水工程是满足社会经济可持续发展的重要因素，是保障自然环境、提高人民物质生活水平的重要前提。在我国，城市道路的排水问题已经成了制约社会经济发展的因素之一。城市中排水系统的科学合理与否，可直接反应出这个城市的经济情况、管理状况如何，若不合理，则会引起多方面的危害。首先，会引发社会安全隐患。道路排水设施不好，路面积水会直接降低车辆的行动力，使车辆在行驶的过程中容易产生交通事故；其次，会造成对道路的破坏。道路长期浸泡在积水中，路基的强度会大大降低，从而破坏路基的整体性能。车辆在行驶的时候，路面板材会由于不堪重负而形成陷坑。严重的时候还会形成断板。最后，是对城市和居民生活的影响。城市道路排水是城市排水系统中重要的组成部分，它承担了很大一部分生活排水的任务。城市道路排水不合理会对居民正常的生活产生不良影响。
二、路基排水设计
　　路基是道路的基础,其稳定性和强度对于水的作用非常敏感。 路基排水的任务是将路基范围内的土路基湿度降到一定的限度范围内,保持路基常年处于干燥状态,确保路基具有足够的强度和稳定性。
1.疏干潮湿或过湿路基
　　处于潮湿或过湿状态的路基应进行处理后才能作为设计路基,处理方法如下:
　　(1)对于无法进行碾压、 晾晒的过湿路基可采取换填方式进行处理,如抛石挤淤、换填好土、 换填透水性好的粒料材料等。
　　(2)对于含水量不是太高的潮湿路基,可以于施工前在路基两侧挖纵向排水沟,并每隔一定距离挖一些横向排水沟,将路基水收集到排水沟内通过吸水泵排走,从而疏干路基。
2.地势较低集中汇水的排水设计
　　立交低洼处地下水水位较高,特别是在下穿式立交中易形成盆地地形,降雨时造成路面积水。 城市道路排水设计中要充分重视下立交处道路路基排水问题。
　　(1)当立交附近有低于立交最低路面的排水管区时,采用直接排水的方式,这也是城市道路立交经常采用的方式。 自流排水是最经济、 最安全的排水措施。
　　(2)当条件限制不能直接排水时,通过设置排水泵站的方法来排除汇集在地势最低处的地面水。
3.降低路基地下水位的设计
　　要使路基处于干燥状态，可以降低路基地下水位。在下穿式立交处，一般路面标高较低，大部分路基位于地下水位以下，特别是在南方地区雨水较多的季节，路基若是长期浸泡在地下水中，会导致路基变形、湿软、硬度降低，最后造成破坏。而降低路基地下水位，可以通过在路基下地下水位一定高度内设置暗沟、渗沟和渗井等方法解决。
　　暗沟，又称盲沟。暗沟的设置方法是在沟底和中间回填粒径3～5cm的碎石或卵石，在粗粒碎石的两侧和上部按一定比例分层回填较细的粒料、中粗砂、中砾等作为反滤层，逐层粒径比例大致按4∶1递减。从暗沟的结构特点分析，可以利用大小不同的颗粒材料来对沟内进行分层，利用渗水材料的透水性将地下水汇集到沟内部，并沿沟排泄至指定的地点。
　　渗沟，即采用渗透的方式将地下水汇聚于沟内。渗沟的主要作用是降低地下水位和拦截地下水。根据地下水排水的需求来设置渗沟的位置。
　　渗井，将路基范围内的上层地下水，引入更深的含水层去，以降低上层地下水位或全部予以排水。采用历时排水，设置渗井。
三、路面排水设计
　　沥青混凝土路面由于排水不畅，会产生沉陷、 开裂、 松散及坑槽等，随着水分自裂缝不断浸入路面面层，沥青黏附性减小，并阻断沥青和集料的相互黏结，进一步破坏结构的整体性；水泥混凝土路面在水分的作用下，会在接缝处形成卿泥，造成基层湿软，强度下降;混凝土板在行车荷载的作用下产生不均匀沉陷，造成断板、 错台、 开裂等，最终导致路面早期破坏 路面排水的主要任务是迅速把路面的雨水和污水排走，以免造成路面积水而影响行车安全。
1.路面结构排水
　　由于少量的雨水通过路面空隙，路肩和裂缝是由高水位地下水 截断的含水层渗入到路面结构内，造成路面基层承载力下降，在动胀地区，融东季节水会引起路面结构的结构性破坏，必须采取一定的措施把路基内部的水排出路基之外
　　首先，在道路各结构层施工时，每层均按照道路路面纵横坡度进行施工，使得每一层都形成一个排水坡度，及时将各结构层水沿道路横坡排入道路两侧设置的盲沟或排水渠道内，再通过盲沟将水排入雨水井内 。在面层和基层之间设置乳化沥青下封层，使得通过缝隙向下渗入的水分及时沿封层表面向道路两侧排走，保持道路基层干燥。 路面结构内设置排水层将地表水及时排除，防止渗入路基，在路面结构以下路基以上位置设置排水垫层 。排水垫层设置一定的纵横坡度(其纵横坡度分别同道路路面纵横坡度)，将渗入排水垫层的水分迅速地排出道路以外 。排水垫层选择透水性较好的粒料材料，如碎石，矿渣 、砂等 。这些材料还可以防止路基内地下细水的上升，使路面结构保持干燥。
2.行车道排水设计
　　城市道路路面排水有双坡排水和单坡排水。 当车行道宽度较宽时，为了减少地表水在道路表面的径流时间并迅速将水排除，通常采取双坡排水方式，在道路两侧每隔一定距离设置雨水口的方式收集路面水，并通过与其连接的雨水支管，将收集到的地表水排入埋设在路面下的雨水主干管内，最终排入保留水系或河流中。图 1 所示的单幅路道路全幅路采用双坡排水；图 2 所示的双幅路道路排水机动车道采用的是双坡排水，非机动车道的排水方式即为单坡排水，这种设置的方式既有利于施工，又保证了路面的完整性。
　　
3.人 行道排水设计
　　在城市道路设计中，人行道的排水尤为重要。 为了便于排除人行道的路面水，人行道的横坡设置时坡度朝向行车道，雨水沿着横坡流入行车道的雨水口内 。如果人行道较宽且雨水较多时，可以设置专门的雨水管道迅速排出路面的积水。
　　城市道路位于挖方路段时，通常在道路的两侧设置各种形式的挡墙 。由于汇水面积的增大必须在挡土墙上方设置截水沟，拦截径向流入人行道的地表水。 在挖方路段的道路，路面标高较低，会有少量的地下水沿着挡墙的泄水口排出，从而使挡墙的墙壁上留有含有泥土或铸铁生锈的雨水污迹，影响道路的美化。 此时，为了使人行道清洁干净，可以在人行道边设置排水通道及时将挡墙上方的流水截走，见图3。
　　
4.绿化带处的排水设计
　　绿化带设计是城市道路设计中一个重要的部分，城市道路一般都有15%~30%的红线宽度作为绿化带，而且近几年各个城市加强环保，使得道路绿化带宽度越来越宽（特别是游览性道路、 滨河路及有美化要求的道路，绿化带宽度将更大） 。这一方面是为了满足道路绿地率的要求，另一方面也美化了城市和对于减少道路交通污染起到一定的作用 。所以绿化带内的排水问题，是个不容忽视的问题也越来越受到重视。
　　渗入到绿化带中的水分一部分沿道路纵坡向下排走，但仍有很大一部分雨水渗人土中，同时城市道路中埋设有各种管道，这部分雨水会沿着各种管道向路基深部渗透 。这种封闭的渗流会在路基低凹处及构筑物台背等处集中，导致路基含水量增大，强度下降，年长日久会使路基损害 。绿化带的排水设计见图4，碎石盲沟排水系统布置方案 。首先，在中央绿化分隔带内填筑 30cm黏土，并以一定角度坡向分隔带中央，利用黏土的弱透水性阻止水渗入路基 并引导水流向绿化分隔带中央，然后在绿化分隔带中央修筑碎石盲沟。 盲沟顶标高大致与路基顶标高相同，盲沟以两个窨井中点为分水岭，以 2%纵坡分向两侧，以利于水的流动，减少下渗时间 。在窨井位置设D230混凝土横向支管，连接碎石盲沟与窨井，并以1%坡将水由盲沟引入窨井。
　　
　　城市道路排水设计是一个复杂而重要的工程,对于城市道路使用寿命影响很大。城市道路排水设计应考虑,涉及路基、 路面结构内部、 路表面的排水以及立交排水,从而构成了一个综合而系统的排水工程,从而尽量提高道路的使用性能,并延长道路是使用寿命。 同时,城市道路排水设计对于城市发展和人们日常生活也有重要影响,工程人员必须严肃认真对待,提高工程的可靠性和实用性。
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