路基地下排水的目的是攔截、排出地下水，降低路基地下水位，使路基地土處于干燥狀態(tài)，以保證路基的穩(wěn)定性能夠滿足設(shè)計要求。路基地下排水設(shè)施與地表排水設(shè)施不同，它主要以滲流的方式匯集水流，并就近排出路基范圍以外，常見的地下排水設(shè)施的主要有：暗溝、滲溝、滲井等，一般排水量不大，施工要求較高，且較難養(yǎng)護。

路基地下排水設(shè)施有暗溝、滲溝和滲井三種，由于滲井在一般設(shè)計中很少采用，而暗溝結(jié)構(gòu)簡單，其流量主要與泉眼的出水量有關(guān)，一般也不需進行驗算。因而，路基地下排水設(shè)計的主要是滲溝流量的計算，以及滲溝反濾層的設(shè)計。

1地下排水設(shè)施的設(shè)置場合

當(dāng)?shù)叵滤C公路路基穩(wěn)定或者嚴重影響路基強度時，應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置地下排水設(shè)施，以攔截、排引地下水，降低地下水位，減少地下水對路基的影響。

l)山坡路基的基底范圍有地下水出露，或者挖方路基挖斷坡體內(nèi)的含水層，可沿填方或者挖方路基的邊坡坡腳處設(shè)置滲溝，將含水層內(nèi)的水?dāng)r截并排引到路基范圍外。2)填挖交替路段，若靠近路塹的路堤基底有含水層出露，此時應(yīng)在填挖交替處設(shè)置一道橫向滲溝，用以攔截并排出含水層內(nèi)的地下水。

3)路堤填土高度受到限制且地下水位比較高，或者挖方路基的路床離地下水位很近時，可沿路基兩側(cè)邊溝的下方設(shè)置滲溝，以降低地下水位，使路基工作區(qū)處于合理的干濕狀態(tài)。

4)為攔截路基上層滯水或地下水毛細上升進入路面結(jié)構(gòu)，或排除積聚在路基上層的自由水，可以直接在路床頂面設(shè)置一層排水層，并在路基的兩側(cè)設(shè)置縱向集水管，以排除地下水。

2滲溝滲流量的計算

在《公路設(shè)計手冊•路基》中，滲溝按開挖深度是否到達不透水層可分為完整滲溝和不完整滲溝。無論《公路設(shè)計手冊•路基》還是《公路排水設(shè)計手冊》，除《公路排水設(shè)計手冊中》第一種地下水情況外，均假定地下水為潛水，進行滲溝流量計算，但山區(qū)高速公路工程地下水的實際情況要復(fù)雜的多，這種簡化必然導(dǎo)致計算結(jié)果存在一定的偏差。

潛水滲溝的計算適用于一般潛水路段。對于山區(qū)高速公路深長挖方路段，如果邊坡地下水補給充足.，且滲溝排水能力不足，則擋土墻后可能會形成積水，此時路基中滲溝處的地下水位高于滲溝頂面，即滲溝處于承壓狀態(tài)，此時滲溝流量應(yīng)該采用承壓滲溝分完整滲溝和不完整滲溝進行計算。如果是不完整滲溝，則可以通過在路床下設(shè)置滲溝群的方法來避免此種情況的發(fā)生，否則邊坡內(nèi)的地下水會越流侵入路基，增大路基濕度甚至可能對路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生向上的推力，導(dǎo)致路面迅速破壞，因此，承壓不完整滲溝泄水量計算式，作為單獨的計算公式在工程中無實際意義。

3滲溝反濾層的設(shè)計

滲溝反濾層的作用是匯集地下水水流，同時防止含水層中的土粒堵塞排水層。《公路排水設(shè)計規(guī)范》和《公路排水設(shè)計手冊》中僅對反濾層的集料粒徑和均勻度做出了規(guī)定，而對于反濾層的厚度并沒有提出要求，也沒有提出反濾層設(shè)置多層的設(shè)計方法。反濾層設(shè)計包護無粘性土和粘性土兩種。就山區(qū)高速公路而言，一般我們關(guān)心的是無粘性土的反濾層設(shè)計。

滲溝反濾層設(shè)計的主要內(nèi)容包括：

(l)反濾料等效粒徑的確定。如果含水層不存在沿滲流方向的貫穿性裂隙，則反濾層可以采用粒徑較粗的顆粒。反之，建議反濾層參照三、四級水工建筑物的反濾標準進行設(shè)計。

(2)反濾層的均勻程度。在確定反濾材料的等效粒徑以后，還需要明確粒料的不均勻程度，才能確定反濾層的材料顆粒組成。因此，反濾層材料并非一定要使用均勻料。但反濾料的均勻程度應(yīng)滿足滲透穩(wěn)定性和易于施工的要求。

(3)反濾層的層數(shù)確定。設(shè)置多層反濾層是為了保護各層反濾料不發(fā)生滲透破壞。第一層的功能是保護路基不發(fā)生滲透破壞，第二層的功能是保護第一層反濾料。反濾層的層數(shù)越多，施工難度越大，質(zhì)量也更加難于保證，一般反濾層的設(shè)計不超過三層。

(4)反濾層厚度的確定。確定反濾層厚度的基本原則是保證反濾層具有一定的均勻性，即在平行于滲流的任何斷面上都具有相同的結(jié)構(gòu)和顆粒組成?！豆放潘O(shè)計手冊》中規(guī)定，每層反濾層的厚度應(yīng)不小于15cm。

綜上，山區(qū)高速公路滲溝反濾層的設(shè)計步驟如下：

①確定反濾層的類型，滲流方向與反濾層的方向垂直，屬于I型。

②選定設(shè)計方法。根據(jù)反濾層的類型、被保護土的性質(zhì)選定相應(yīng)的設(shè)計方法。山區(qū)高速公路的反濾層采用無粘性土反濾層的設(shè)計方法。

③設(shè)計第一層反濾層，確定反濾層粒料的等效粒徑，根據(jù)允許的不均勻系數(shù)確定反濾層粒料的顆粒組成。

④確定反濾層的層數(shù)。

⑤反濾層厚度和其他的相關(guān)設(shè)計。

4山區(qū)高速公路地下排水設(shè)施方案與設(shè)計步驟

4.1山區(qū)高速公路地下排水設(shè)施的工程建議方案

山區(qū)高速公路地下排水的典型表現(xiàn)形式與解決方案可分為以下幾類：

(l)縱向有坡度的挖方路段，路線兩側(cè)均有地表水和地下水流向路基

視具體情況考慮是否要設(shè)置截水溝，依據(jù)地下水的分布和地質(zhì)條件在邊坡設(shè)置排水平孔。滲溝設(shè)置在中間時，可考慮將中央帶的水匯入滲溝排出。

(2)縱向有坡度且橫向坡度較大的路段，地下水流與地勢一致，方便設(shè)置地下排水設(shè)施出水口如果路基處于山谷路段的坡腳處，視具體情況在路基上方邊坡設(shè)置截水溝用以截斷流向路基的坡面水；滲溝迎水面采用透水土工織物，背水面采用隔水土工膜。當(dāng)不透水層淺時，宜修筑完整滲溝，將上游地下水全部截斷。

(3)山間盆地、這種地勢平坦，濕地、水田等地帶，自然水系水位較低

根據(jù)路基寬度和地下水位需要降低的高度來選擇雙滲溝或單滲溝。由于自然水系的水位較低，滲溝出水口宜設(shè)置在自然水系位置(如涵洞處)。

(4)縱向有一定坡度，橫向為坡度較小，且地下水流方向與地勢一致，方便設(shè)置地下排水設(shè)施出水口

在路堤坡腳出，設(shè)置邊溝排除路基范圍的地面水和流向路基的地表水；路基外側(cè)視需要設(shè)置邊溝排除路基范圍內(nèi)的地面水；在路基兩側(cè)邊溝下設(shè)置滲溝以降低地下水位。若兩側(cè)長期有地表積水，宜設(shè)置攔水坎。