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公路路基路面排水設計問題及對策
公路路基路面在積水狀態下易發生水損害現象,誘發質量問題,不利于車輛的安全通行。鑒于此,文章結合工程實例,首先分析公路路基路面排水設計中的主要問題,再探討相適應的應對策略,體現在排水系統的設計、施工技術的應用等方面,以提高道路排水水平。
關鍵詞:高速公路;路基路面;排水設計
1工程概況
墨江至臨滄高速公路為雙向四車道,路基寬25.5m,設計速度80km/h。項目沿線的地形地勢復雜,氣候條件特殊,局部路段易受到降雨、降雪天氣的持續性影響,道路的水損害問題較為嚴重。水的來源形式豐富,包含自然降水、冰雪融水以及毛細水,在其共同作用下可見路基存在變形、沉降等質量問題。針對路基、路面分別采取防排水措施,同時輔以中央分隔帶防排水的方法,以現有排水技術為依據,結合工程實際條件,突破性地優化施工技術,實現對材料、設備及工藝的升級,以提高排水效果,最大限度緩解路基路面水損害問題。
2高速公路路基排水設計
2.1路基地下
考慮到地下水排水量較小的特點,布設涵洞、暗溝共同參與排水作業;遇流量較小的地下水時,采用橫向盲溝、縱向滲溝相結合的方法;遇挖方段邊坡地下水時,根據邊坡的結構特點,較適宜采取仰斜式排水孔的方式。
2.2邊坡
在開挖和填筑高度較大、邊坡含豐富土質的條件下,雨水所產生的邊坡沖刷作用較為顯著,若缺乏完善的坡面排水設施,隨時間的延長易加大邊坡的滑塌概率。且在交通繁忙的路段將造成更嚴重的影響,一旦發生交通安全事故則會造成不可估量的損失[1]。對此,一方面需保證填料的質量滿足要求,另一方面通過可行的方式維持邊坡的穩定性,以免出現淺部變形現象。邊坡滑塌如圖1所示。
2.3邊溝
邊溝為高速公路排水設計工作體系中的重點內容,為兼顧技術可行性和經濟效益性的雙重要求,排水邊溝溝底縱坡通常達到0.3%或視實際情況合理增加,且盡可能順應地形地勢而排水,發揮出自然坡度的排水優勢。若路堤邊溝需排入排涵,須嚴格控制邊溝的底標高,為順利排水,則不宜低于涵洞進口標高;而對于排入灌涵的邊溝則要滿足溝底標高不低于涵頂標高的要求[2]。
2.4截水溝
當路塹流入路基的地表徑流量較大時,有必要修筑截水溝,利用該設施攔截地表徑流。在設計初期全面勘查現場環境,包含地形、水文、植被覆蓋率等,經對比后選擇合適的截水溝修筑區域。通常,路塹坡頂5m以外可作為截水溝的優先設置場所。截水溝的尺寸需根據匯水流量的實際情況合理調整,截面形式以梯形較為合適。
2.5排水溝
排水溝可以實現對水的高效引排,使其到達臨近的水道或橋涵中,通過此類設施的高效聯通組成穩定可行的排水系統[3]。根據工程經驗,排水溝以梯形橫斷面的形式較為合適,以排水量為依據合理控制其尺寸。為保證排水溝與周邊的其他水溝或排水設施相關聯,通常其長度需達到500m以上,如圖2所示。
3路基路面排水的主要問題分析
3.1排水系統設計缺乏合理性
設計方式不合理是導致公路路基路面遭水損害的關鍵成因[4]。由于未做好設計工作,難以給正式施工提供可靠的指導,導致實際建成的排水設施缺乏可行性。例如,在部分降雨量偏大的路段,若僅采取路肩排水的方法極容易出現路面積水現象。若采取縱向集中式排水的方式則難以有效保證路肩處的穩定性,該部分受損害的概率偏大。部分路段的交通運輸量較大,在排水設計方案不合理時,路基路面將受到水損害和車轍病害的雙重影響,受損程度加深,通行服務品質每況愈下。遇平原地區時,其現場地形較為平坦,不利于高效排水,若設計不合理還將進一步對周邊農田造成不良影響。遇高寒地區時,氣候條件特殊,路基脹裂問題明顯。諸如此類問題均與排水系統設計不合理有一定程度的關聯。
3.2施工工藝缺乏可行性
在空隙率偏小的條件下,水滲入路基內部的路徑受阻,進入內部的水量有限,因此無明顯的水損害問題;而在空隙率增加時將形成大量的滲水通道,水易進入路基內部,從而影響路基結構的完整性。基層施工期間,若某部分材料的質量欠佳或是細料分布不均,施工成型的基層易在強度、穩定性等方面出現異常,由此增加水損害的發生概率。此外,施工人員的專業水平不足也是較為突出的問題,由于難以將施工工藝應用到位,實際建成的路基路面質量無法得到保證,自然不利于排水性能的提升。
4基于公路路基路面排水問題的應對措施
4.1路基排水方面
路基排水是一項系統性的工程,其建設內容包含截水溝、盲溝、邊溝等,通過各類設施的綜合作用有效減少地面水向路基內部的滲透量,從而削弱水對路基路面帶來的影響,使結構維持在相對穩定的狀態[5]。在排水設計工作中,必須以實際情況為立足點,提高設計方案的針對性。以邊溝的設計為例,應優先采用梯形邊溝的形式,輔以適量的滲溝,以達到延伸的作用,提高排水效率。若邊溝與通道及涵洞形成交叉,則需要將邊溝水高效匯入周邊的涵洞內,在條件允許時還可輔以灌渠排水的方式。切實提高內部排水設計的靈活性,確保即便存在滲水現象也依然可通過橫向排水槽高效排出,使其轉入路基邊溝內,減小路基內部的水體堆積量、縮短水損害的時間。以項目實際建設條件為立足點,設計路塹地段的排水方式,宜通過蓋板邊溝排水。為保證水的流動具有平順性,在超高地段施工時需要在常規基礎上加大深度。若存在較明顯的地面橫坡,可以在塹頂迎水側修筑截水溝,使其內邊緣與路塹的距離保持在0.5m左右,具體以矩形溝為宜,寬度和深度均按照0.4m的標準設置。填方路基段可以設置矩形和梯形兩種形式的排水溝,寬度和深度均為0.4m,局部路段可設置成土溝。路塹邊溝施工中,其縱坡可參照路線的縱坡,兩者應保持一致,根據經驗需達到0.5%或適當增加。截水溝和排水溝兩處的出口均要引至路基外側,以免在水流的作用下發生路基坡面受沖刷的情況。在路塹平臺處修筑截水溝時,原則上不可向路塹邊溝內排水,但局部地形條件特殊,遇此類情況時可通過急流槽向邊溝排水,但需要加強對出水口位置的優化,例如配置消能設施。對于路堤、路塹邊坡,若采取的是多級結構形式,應在平臺處設置截水溝,例如寬度和深度均為0.4m的矩形溝。在低填和挖方路段,該部分存在較明顯的地下水和毛細水作用,需根據現場情況配套可行的排水設施。
4.2路面排水方面
路面防排水設計的關鍵考慮對象為自然降水,原因在于該部分降水將大量匯聚至路面,從而損壞路基,車輛于該處通行時易打滑,存在較大安全隱患。對于路面防排水的設施,主要采取的是路肩坡度、路拱橫坡、攔水帶相結合的方式,在共同作用下高效收集并排出路面積水,使路面在較短時間內恢復至干燥的狀態。填方段露面邊緣區域易受到水損害,通常不宜設置攔水帶,對于平面交叉區域,在該部分的排水施工中應結合主線排水進行考慮。
4.3中央分隔帶排水
以防水層、集水槽、橫向排水管及縱向排水滲溝為基礎設施,共同構成中央分隔帶排水系統,通過各類設施的綜合應用高效處理中央分隔帶內的雨水,使其可流至路基以外區域,保證路面維持干燥的狀態,如圖3所示。具體至本項目中,采用的是40cm×25cm縱向碎石滲溝,于溝底鋪設1根Ф100mm的縱向塑料排水管,在此基礎上按照60m的間距標準依次設置Ф110mm的橫向塑料排水管。挖方路段或高度較低的路基段,可以根據現場情況合理調整橫向排水管的布設間距,但均要以水能夠快速排出為前提。
4.4橋面排水
橋梁施工過程中,可以通過排水管高效排水,將水引導至排水溝(較為適宜的是布設在橋下),通過與橋涵及排水系統的綜合作用共同組成完整的排水系統。
4.5線外排水工程
在線外排水溝、邊溝涵、急流槽等設施的共同作用下高效引排公路范圍內的水,使其可以轉入自然排水溝渠內,減小路基路面的積水量,維持道路結構的穩定性與耐久性。
5結語
綜上所述,公路路基路面的水損害問題較為嚴重,容易影響道路的正常通行,車輛行駛期間的安全隱患較多。為最大限度減小水損害問題,有關工程人員需準確認識到路基路面排水問題,采取針對性的應對策略,通過排水溝、排水管等相關裝置的配合,提高道路排水效率,使道路盡可能維持相對干燥的狀態,保證交通出行的安全性。
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