铺面工程学：路面内部排水和面层排水

1.路面内部排水

路面内部排水的一般构造组成如图8-8所示，也可参照图1-1。

图8-8　路面结构图

1）透水基层［5］

透水基层是一种开级配排水层，其主要作用是排出渗入路面的水，使其尽快向路面边缘流动；路肩下设置纵向集水沟和排水管以汇集基层流来的水，通过间隔一定距离设置的横向排水管将水排离路基。

排水路径和水力梯度可依路面几何设计而定。

透水基层可以采用沥青处治、水泥稳定或未处治材料，依结构设计要求而定。当结构要求较高的强度和刚度时，则需要采用经过处治的透水层。透水基层的厚度一般为10～12 cm，这个厚度既满足了水可以自由流动的要求，又不至于因使用这种稳定性相对较差的结构层而对结构抗力产生影响。尽管排水能力很重要，但排水基层的排水能力还需要与结构稳定性相协调。就施工和路面长期性能来说，排水层的稳定性很重要，为确保稳定性可以用沥青或水泥稳定。

美国NCHRP1-37报告推荐的排水基层水力设计方法是排水时间法。该方法的主要参数是基层从初始的汇流状态到可以接受的饱水程度（排水程度）所需要的时间。排水基层的质量也由该参数度量。美国大多数州际公路和主干路的排水基层能够在2小时左右将50%的可排除水排走。

用于该层的集料必须是坚硬、耐久的材料。集料最少具有两个破碎面，98%集料宜为碎石。洛杉矶磨耗值（AASHTO T 96）不超过45%。由硫酸钠或硫酸镁试验得到的坚固性损失不超过12%或18%，并经检验无塑性。当采用沥青处治材料时，沥青结合料含量一般为集料干重的（3±0.5）%，以不流淌且完全裹覆集料为宜。足够的沥青结合料与沥青膜厚度是耐久性的保证。当采用水泥处治材料时，应保证水泥的质量和剂量。当然，不管采用哪类材料，其级配均需保证自由水的渗透系数大于1 000 ft/day（1 ft=0.304 8 m）。

集水沟设在路肩下，其内侧边缘应在面层边缘外30 cm以上，其宽度按沟内集水管孔径外加两侧至少各5 cm透水填料确定，一般不小于25～30 cm。集水沟底面的深度，应使集水管的顶面低于透水基层的底面，通常可与基层（或上基层）底面平齐；季节性冰冻地区，需考虑冰冻深度，集水管应尽可能设在冰冻线以下。集水管可采用带孔的PVC塑料管，管径为10～15 cm。集水管埋在集水沟底部，沟内回填与基层相同的多孔材料。集水沟与路肩基、垫层材料相接触的外侧，须围以反滤织物（土工布），以防周围细粒土的侵入而堵塞透水填料的空隙或集水管管孔。集水沟和集水管的纵坡与路线纵坡相同，但不得小于0.25%。当路肩采用水泥混凝土铺面时，集水沟也可设在路肩外侧边缘外。

横向排水管采用不带孔的PVC塑料管，管径与集水管相同。排水管间距可为30～50 m，视排水量和集水沟的纵坡而定，排水管的纵坡为3%～5%以上。

2）隔离层

隔离层是位于排水层与以下层次（如路基）间的、由不透水的材料层（处治或非处治的）或土工织物构成的层次。隔离层的功能有：隔离排水层与以下其他层次，防止两层混合；形成排水隔离层使得水由排水层水平地排向路边；支撑施工车辆。

3）边缘排水与排水口

边缘排水由沿道路纵向的管道组成，其作用是把路面结构内排出的水引到出水口，常用管道边缘排水和预制土工复合材料边缘排水两种方式。管道边缘排水材料需有足够的抗压强度，以满足施工期间的荷载要求。为养护方便，边缘排水管道直径应大于4 in（1 in=25.4 mm），并满足路面横断面的设计排水要求。

排水口是连接边缘排水管道与边沟的短管，应具有足够的抗力抵抗施工与运行中的交通荷载。为了便于养护，管径不宜小于4in。纵向边缘排水系统与排水口的连接应使水流畅通且便于维修和检查。(www.xing528.com)

排水口的水（和路表水）应排入边沟或下水道（城市道路），以形成完整的排水系统。

实际上，内部排水系统可以有多种方式，如图8-9所示，将排水基层与管道边缘排水结合使用，或如图8-10所示，将排水基层扩展到边沟，或者将无排水功能的基层与纵向管道排水配套，形成一个不完全排水系统，如图8-11和图8-12所示。

图8-9　具有边缘排水管的排水基层系统

图8-10　将排水基层扩展到边沟

图8-11　具有边缘排水管的不可冲刷基层

图8-12　具有多孔混凝土路基的不可冲刷基层

4）中央分隔带

中央分隔带是造成路面水破坏的重要因素之一，处理好中央分隔带内的水对于保证路面结构的耐久性是十分重要的。应采取各种措施减少乃至杜绝降雨通过中央分隔带深入路面结构，以改善路面结构的湿度状况。图8-13是中央分隔带排水设计的一个示例。

2.面层多孔排水路面

表面层采用空隙率较大、排水迅速的开级配多空隙材料，例如开级配沥青磨耗层（OGFC）、无砂混凝土或多空隙水泥混凝土，利用材料内部连通的空隙，使路表水下渗，在面层内流向边缘，然后沿着边缘的排水设施排出。这种面层多孔排水的路面，能够迅速排走降落在路面表面的雨水，路面表面在雨天表现出良好的使用性能：路面不积水，行车时不会出现积水导致的水漂滑溜现象；路面没有残留水，几乎可以消除水雾，减少在潮湿状态下车辆前灯的眩光；雨季夜晚行车标线的识别能力显著增加；表面粗糙，纹理深，抗滑性能提高；表面较大的纹理还起到降低行车噪声的作用。与传统的面层材料相比，这种多孔排水的材料一般耐久性和强度都较低。因此，如采用OGFC，通常需要使用改性沥青或高黏度沥青，故材料成本会增加。

图8-13　超高路段的凸形中央分隔带的排水设计示例