路基路面排水设计的系统化和模块化特点

发布时间：2022-03-14 15:15:06 浏览数：次

(内蒙古通辽市交通工程局，内蒙古通辽 028000)
摘要：文章通过举例论证，对公路工程路基路面排水设计的系统化和模块化特点进行了分析，为公路工程设计人员提高路基路面排水设计水平，寻找更好的设计方法提供了参考。
关键词：路基路面；排水设计；系统化；模块化
中图分类号：U416.02 文献标识码：A 文章编号： 1007—6921(2009)12—0090—02

近年来，由于路基路面的排水工程不是主体工程，多数为非承重结构，修筑材料比较单一，施工工艺要求简单，并且在公路工程的总体的造价所占比例较小，所以在实际的设计、施工过程中人们往往不能予以足够的重视。但对与公路工程而言，路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切，水对路基路面的强度与稳定性有着决定性作用，是多种工程病害的主要诱因，并据有关公路养护单位的统计资料显示路基路面排水工程的养护维修费用占公路一般养护总费用的75%以上，所以无论从工程技术角度还是公路总体经济效益角度讲，解决好公路工程的路基路面排水问题有着仍然有着不容忽视的重要意义。
1 设计目标与基本模型

在工程建设过程中，设计阶段是工程造价和构造物实际结构功能的关键决定阶段，必须认真对待，路基路面排水设计也是如此。作为一名工程设计人员，我们需要首先对自己的设计主体确定一个明确的设计目标，这个目标将是检验设计结果是否成功的最重要指标之一。

路基路面排水设计的目标为“通过功能有效的路基路面排水设施，将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态；将路面地表降水及时排出路面范围，尽量减少地面渗水，确保路基及路面具有足够的强度与稳定性。”

我们可以根据这个设计目标建构出路基路面排水设计的基本模型，“是将路基和路面范围内及影响范围内的地表水和地下水，通过设计的排水构造物进行收集、引流、排放的过程”。

2 系统化
通过这个基本模型我们不难看出路基路面排水设计是一个多环节相衔接的系统性的工程设计，往往一个基本功能单元或一种排水设施是不能实现上述排水目标，需要多种排水设施共同作用才能完成，所以路基路面排水设计存在着系统化和模块化的基本特征，下面我们以具体设计实例进行分析：

例如，下面一段公路为常见的沿山坡方向跨冲沟路段，路堑与高路堤相衔接，公路在路堑变坡，为同一个汇水面聚集区域，路堑边坡为含水层存在渗水(如图1示)。根据上以上情况确定设计方案：
首先处理公路右侧沟槽上游水流。我们将天然沟槽进行疏通改造，并对冲刷严重处用浆砌片石进行加固，人工固定天然沟槽，使天然沟槽水流位置长期稳定。之后处理山坡面的地表流水，防止流入公路范围。我们在路堑上侧设置土质截水沟，并在急坡处设排水沟与之衔接，引流进行天然沟槽，再通过沟底桥涵排出。之后处理路堑位置地下水流。我们在路堑边坡底部设置盲沟收集地下水降低路堑地下水位，再通过排水管将此处地下水引流至沟槽底部排放，并在出口做好防冻设计。之后处理路堑处公路横向排水。我们在右侧设置边沟收集横向排水，并引流至排水沟。之后处理高路堤处公路横向排水。我们在路面边缘设置拦水带，收集横向排水，并按合理长度布设边坡急流槽及跌水，将水引流至沟槽底部。

最后按实际情况结合桥涵及路基防护设计处理天然沟槽河道，做好各项排水结构的衔接设计，避免次生破坏发生。

通过这个路基路面的常见排水设计案例我们可以看出只这一段公路的路基路面排水设计就有 5个子排水系统组成，采用了10种排水设施，如果要很好的去实现我们的设计目标，这5个子排水系统和10种排水设施每一个都不能缺少或缺失的，它们以自己的结构功能特性共同组成了一个相对完善的排水系统，对于路基路面的排水设施的个体服务功能得到了最大限度的提高，从而使排水设施系统的整体服务得到了使用效率的最大化，有着事半功倍的效果，达到了我们的设计目标的要求。因此我们可以这样给出一个系统化的定义，系统化就是“对两个两以上的单一功能单元或功能子系统通过科学合理的有效组合配置，最优的共同实现一个或多个目标的功能体系的过程。”，是一个“由粗化细”的过程。对于我们公路排水设计人员，如果能够准确的把握排水设计的系统化特点，会使我们的设计更加全面和合理，说明排水设计的系统化特点是具有整体指导意义的。
3 模块化

又怎样让这个看似繁杂的路基路面排水设计工作变的具有更强的操作性呢，那就是模块化，这一特点也是排水设计本身体所固有的。从上边排水设计案例可以看出，无论是截水沟、边沟、排水沟都没有提出具体的设计结构，以边沟为例外形采用梯形还是矩形合理，材料采用土质、浆砌片石还是混凝土合理，这种问题就是要通过设计模块化来很好的解决。我们首先按各种排水设施建立一个详细的模块设计库，每一个模块具备详细的功能、尺寸、工程量参数，这样的我们上述的排水设计就会变的像儿童堆积木一样简单，我们只要根据水流量，冲刷力、通泄能力等具体情况选择最合适的再做好模块衔接即可，这样只要做好每一个模块的设计也就做好了整个系统的设计，就使繁杂的排水设计变的简单明了。因此我们也给出一个模块化的定义，模块化就是“按特定的相对独立的功能体为单元进行系统划分的过程，一个模块可能是只有基本功能的单一单元体，也可以是一个子系统，它具有接口兼容、功能独立明晰、方便组合的属性。”，是一个“由繁化简”的过程。
4 结束语

通过上述举例分析，可见如果公路设计人员能够注意到路基路面排水设计的系统化和模块化这两个基本特点，并根据以上特点在具体设计中合理利用，就可使路基路面排水设计做到具有事半功倍和全面提升路基路面排水设计质量的好处。本文的目的就是为公路工程设计人员提高路基路面排水设计水平，寻找更好的设计方法提供参考，以起到抛砖引玉的作用，不足之处还请大家多多指正。
［参考文献］
［1］交通部公路路基设计规范(JTG D30-2004).
［2］交通部公路排水设计规范(JTJ 018-96 ).
［3］交通部第二公路勘察设计院路基(公路设计手册)［M］北京：人民交通出版社，1996.
［4］邓学钧路基路面工程(第二版)［M］北京：人民交通出版社，2007

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