通过对湖南及湖北地区一些高速公路排水现状和排水设施布设情况的调查，发现高速公路路面在使用一段时间后，不可避免地要出现各种病害，其中水害是绝对不能忽视的，水是造成并加速路面损坏的重要原因之一。 现有的公路设计中，考虑较多的仅仅是通过设置道路的纵坡、边沟及排水沟等设施来排除地表水。有关规范虽然阐述了排水的重要性，但未对路面结构的排水质量提出量化的指标，考虑到路面结构设计方法中。设置路面结构内部排水系统，能够将积滞在路面结构内的水分迅速地排出路基、路面结构外，有利于改善道路的使用性能，延长路面的使用寿命。 本文通过大量的室内试验发现，集料级配组成、压实度、水灰比和水泥用量是影响大孔隙水泥稳定碎石混合料渗透系数和抗压回弹模量的主要因素。通过控制混合料的干密度、水泥用量和水灰比的取值范围，可使混合料同时满足排水性能要求和结构强度要求。提出并验证了四种具有实用价值的集料级配组成。试件成型方法对大孔隙水泥稳定碎石混合料的材料性能参数有一定的影响，本文推荐室内试件成型方法为静压成型。 通过对传统的半刚性基层沥青路面出现水损破坏进行结构分析，得知水对材料设计参数的影响和由于唧浆现象导致路面结构层层间接触条件的变化是沥青路面出现水损破坏的主要原因。大孔隙水泥稳定碎石排水基层和沥青面层的有效联结、混合料本身良好的抗冲刷性能和良好的排水性能，有利于沥青下面层和排水基层的层间接触条件维持在连续状态。对于不设排水层的原路面结构，通过结构计算得出对应于不同的沥青面层容许应力值时所需的基层临界模量值；对于加设排水层的路面结构，通过结构计算得出对应于不同的沥青面层容许应力值时所需的排水基层临界模量值；加设排水层的路面结构的结构反应的变化趋势主要取决于沥青面层厚度、排水基层厚度和排水基层临界模量值。 提出了新建路面考虑水作用因素的设计流程图。针对张罗二级公路试验段和临常一级公路试验段，进行了水文分析和水力计算，并结合路面结构分析，提出了排水系统的布设方案、施工技术方案和试验检测方案。