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公路設(shè)計中,路面排水設(shè)計的重要性
公路施工中路基路面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性同水的關(guān)系十分密切。路基路面的病害有多種,形成病害的因素亦很多,但水的作用是主要因素之一。
路基沉陷、沖刷、坍塌、翻漿,瀝青路面松散、剝落、龜裂,水泥混凝土路面積泥、錯臺、斷裂等病害,都不同程度的與地表水和地下水的侵蝕有關(guān)。水的作用加劇了路基和路面結(jié)構(gòu)的損壞,加快了路面使用性能的變壞,縮短了它們的使用壽命。因此路基路面設(shè)計、施工和養(yǎng)護(hù)中,必須十分重視路基路面排水工程。
路基路面排水的一般原則
(1)排水設(shè)施要因地制宜、就地取材、經(jīng)濟(jì)適用,并做到系統(tǒng)規(guī)劃,合理布局,與當(dāng)?shù)嘏潘O(shè)施相協(xié)調(diào),并充分利用有利地形和自然水系;
(2)路基排水溝渠的設(shè)置盡量與環(huán)境協(xié)調(diào),必要時可適當(dāng)?shù)卦鲈O(shè)涵管或加大涵管孔徑;
(3)設(shè)計前必須進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究,詳細(xì)劃分流域,重點(diǎn)路段要進(jìn)行排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃,做到路基路面綜合設(shè)計和分期修建;
(4)路基排水要注意防止附近山坡的水土流失,盡量不破壞天然水系,盡量選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠;
(5)路基排水要結(jié)合當(dāng)?shù)厮臈l件和道路等級等具體情況,注意就地取材,以防為主;
(6)為減少水對路面的破壞作用,應(yīng)盡量阻止水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu),并提供良好的排水措施,以便迅速排除路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水,建筑亦可具有能承受荷載和雨水共同作用的路面結(jié)構(gòu)。
路面表面排水、基本原則:
(1)降落在路面上的雨水,應(yīng)通過路面橫向坡度向兩側(cè)排流,避免行車道路路面范圍內(nèi)出現(xiàn)積水;
(2)在路線縱坡平緩、匯水量不大、路堤較低且邊坡坡面不會受到?jīng)_刷的情況下,應(yīng)采用在路堤邊坡上橫向漫坡的方式排除路面表面水;
(3)在路堤較高,邊坡坡面在未做防護(hù)而易遭受路面表面水流沖刷,或者坡面雖已采取防護(hù)措施但仍有可能受到?jīng)_刷時,應(yīng)沿路肩外側(cè)邊緣設(shè)置攔水帶,匯集路面表面水,然后通過泄水口和急流槽排離路堤;
(4)設(shè)置攔水帶匯集路面表面水時,攔水帶過水?dāng)嗝鎯?nèi)的水面,在高速公路及一級公路上不得漫過右側(cè)車道外邊緣,在二級及二級以下公路上不得漫過右側(cè)車道中心線。
攔水帶可由瀝青混凝土現(xiàn)場澆筑,或者由水泥混凝土預(yù)制塊鋪砌而成。
采用水泥混凝土預(yù)制塊攔水帶時,應(yīng)避免預(yù)制塊影響路面內(nèi)部水的排泄。攔水帶的頂面應(yīng)略高于過水?dāng)嗝娴脑O(shè)計水面高(水深),按設(shè)計流量公式計算確定。
圖:流量計算公式
超高路段中央分隔帶、三個要求:
(1)寬度小于3m且表面采用鋪面封閉的中央分隔帶排水,降落在分隔帶上的表面水排向兩側(cè)行車道,其坡度與路面的橫坡度相同;
在超高路段上,可在分隔帶上側(cè)邊緣處設(shè)置緣石或泄水口,或者在分隔帶內(nèi)設(shè)置縫隙式圓形集水管或碟形混凝土淺溝和泄水口,以攔截和排泄上側(cè)半幅路面的表面水;
緣石過水?dāng)嗝娴男顾诳刹捎瞄_口式,格柵式或組合式;碟形混凝土淺溝的泄水口采用格柵式;
(2)寬度大于3m且表面未采用鋪面封閉的中央分隔帶排水,降落在分隔帶上的表面水匯集在分隔帶中央的低洼處,并通過縱坡排流到泄水口或橫穿路界的橋涵水道中;
(3)表面無鋪面且未采用表面排水措施的中央分隔帶,降落在分隔帶上的表面水下滲,由分隔帶內(nèi)的地下排水設(shè)施排除。
路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部水的危害:
(1)浸濕各結(jié)構(gòu)層材料和路基土,易造成無粘結(jié)粒狀材料和地基土的強(qiáng)度降低;
(2)使水泥混凝土路面產(chǎn)生唧泥,隨之出現(xiàn)錯臺、開裂和整個路肩破壞;
(3)進(jìn)入空隙的自由水在行車荷載的作用下,會形成高孔隙水壓力和高流速的水流,引起路面基層的細(xì)顆粒產(chǎn)生唧泥,結(jié)果失去支承;
(4)在冰凍深度大于路面厚度的地方,高地下水位會造成凍脹,并在凍融期間降低承載能力;
(5)水使凍脹土產(chǎn)生不均勻凍脹;
(6)與水經(jīng)常接觸將使瀝青混合料剝落,影響瀝青混凝土耐久性和產(chǎn)生龜裂。
設(shè)置條件:
(1)年降水量為600mm以上的濕潤和多雨地區(qū),路基由透水性差的細(xì)粒土(滲透系數(shù)不大于10-5cm/s)組成的高速公路、一級公路或重要的二級公路;
(2)路基兩側(cè)有滯水,可能滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi);
(3)嚴(yán)重冰凍地區(qū),路基為由粉性土組成的潮濕、過濕路段;
(4)現(xiàn)有路面改建或改善工程,需排除積滯在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水份;
(5)路面內(nèi)部排水系統(tǒng)中各項(xiàng)排水設(shè)施的泄水能力均應(yīng)大于滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水量,且下游排水設(shè)施的泄水能力應(yīng)超過上游排水設(shè)施的泄水能力;
(6)滲入水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的最大滲流時間,冰凍地區(qū)不應(yīng)超過1小時,其它地區(qū)不應(yīng)超過2小時(重交通)~4小時(輕交通)。滲入水在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的滲流路徑長度不宜超過45m~60m;
(7)各項(xiàng)排水設(shè)施不應(yīng)被滲流從路面結(jié)構(gòu)、路基或路肩中帶來的細(xì)料堵塞,以保證系統(tǒng)的排水能力不隨時間推移而很快喪失。
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