摘要:摘要:瀝青路面的水損壞問題,首先就要涉及到公路的排水系統。為保證公路路基的穩定、路面的良好使用性能以及行車的安全,公路都會設置完善的排水設施,以排除路界范圍內的地
摘要:瀝青路面的水損壞問題,首先就要涉及到公路的排水系統。為保證公路路基的穩定、路面的良好使用性能以及行車的安全,公路都會設置完善的排水設施,以排除路界范圍內的地表水和地下水。筆者簡要闡述路基路面排水設計的原則和設計要點,以期在工作中有所幫助。
關鍵詞:瀝青路面,排水設計,設計要點
一、前言
公路排水一般由路界地表排水、路面內部排水和地下排水三部分組成。路界地表排水包括路表排水、中央分隔帶排水和坡面排水。路面內部排水包括多孔隙面層排水、路邊緣排水及透水基層排水。地下排水包括滲溝、邊溝、暗溝或暗管。研究表明,設置良好的排水系統,能提高瀝青的使用壽命達30%以上。相反,排水不暢的瀝青路面,其過早破壞通常是由于路面面層結構處于飽水狀態下,又通行重載車輛引起的。路面結構層中任何一層處于飽水或泡水狀態,都會導致結構層強度降低,加速路面各種病害的產生和發展。瀝青路面的水損壞來源于水,只有水滲入路面才有可能引發瀝青膜和集料剝離,從而造成路面的破壞。
二、高速公路路基路面排水設計的原則。
1.設計前應進行詳細的調查研究,查明水源和地質條件。考慮路基排水與橋涵布置相配合;排水溝渠的平面布置和豎向布置相配合;對于排水困難和地質不良地段,還應與路基防護加固相配合,并進行特殊設計。以使排水系統的規劃和設計做到合理、高效。
2.排水設計要因地制宜、全面規劃、因勢利導、綜合治理、講究實效、經濟適用。并充分利用有利地形和自然水系。如排水溝渠應選擇地形、地質較好的地段通過,以節約加固工程投資;排水溝渠的出水口應盡可能引接至天然河溝,以減少橋涵工程。
3.各種路基排水溝渠的設置和連結應盡量不占或少占農田,并與當地農田水利設施相配合。一般情況下,不應利用邊坡作為灌溉渠道,如確需合并使用時,要加大邊溝,還應采取必要的加固措施,以防水流危害路基。
4.設計前應進行調查,查明水源,考慮排水設施與橋涵布置的配合,地下排水與地面排水的配合。
5.在滿足排水主功能的前提下,應節約用地,選擇排水設施的形式應與周圍自然景觀相協調,營造道路與自然和諧的環境。
三、排水性瀝青混凝土面層設計要點
1.路基排水設計
進行路基排水的目的就是將影響路基強度及穩定性的地下水及時排除公路范圍。路基排水設施主要由排水墊層、邊溝、排水溝、截水溝、盲溝、滲溝、涵洞等組成,并與原有溝渠、河流等相連。
(1)邊溝
路基路面排水主要是通過全線貫通的邊溝來進行。邊溝一般分為石水溝和土水溝,邊溝主要有各斷面形狀和尺寸的邊溝渠組成,其縱坡坡度通常與路線縱坡坡度相同。在土層中開挖的溝渠,設置縱坡在0.3%~0.8%范圍內是最適合排水的不淤積不沖刷坡度。在邊溝與涵洞、通道發生交叉時,一般將邊溝水直接排入涵洞,或在灌溉涵、通道處讓路基邊溝水向兩側排走或設邊溝倒虹吸涵通過。
(2)截水溝
用于攔截和排除挖方路段路基上方自然斜坡的地表流經,防止水流沖刷和侵蝕挖方邊坡以及路堤坡腳。在設計或施工時應特別注意結合實地情況,對截水溝的適宜排水口的引申范圍做出合理的布設。在填方路段對于匯水面積較大的高長路堤段,匯水側坡腳2m以外應設路堤截水溝,利于填方路堤穩定,同時能將路面采用集中截流式排出的路面水通過邊坡急流槽引至排水涵洞排出。
(3)排水溝
路基邊溝水、截水溝水、排水涵洞水及取土坑、邊坡和路基附近積水均應通過排水溝引離路基,排入原有水系中的河流、排水渠內,并完善進出水口的處理,使各項設施銜接配合,防止沖毀農田或危害水利設施。排水溝橫斷面可采用梯形,尺寸根據設計流量確定,深度與底寬不宜小于0.5 m,溝底縱坡不能小于0.3%,溝墻可采用M5.0號砂漿防護,排水溝與各種水溝連接應順暢。
(4)地下排水
地下水帶來的危害往往很大,過多的地下水會使得路基泡軟、坍塌,并嚴重影響路面結構的安全。因此,在新建公路的勘測設計過程中,特別需要重視地下排水設計,對于公路填挖交接段、深長路塹挖方段、處于水稻田的低矮路堤段等要進行重點調查,搞清地下水位變化和滲流情況,必要時可以采取增設滲溝、孔狀滲涵、盲溝和加深邊溝等措施對地下水進行處理。同時,地下排水設計還必須根據施工中的實際情況視需要進行合理調整。
2.路面排水設計
路面排水設計包括路面表面排水設計及路面內部排設計。
(1)路面表面排水
路面表面排水的主要任務是迅速把降落路面和路肩表面的雨水排走,以免造成積水而影響行車安全。當路基橫斷面為路塹時,路面上的表面水通過恒破匯集于邊溝內。當路基斷面為路堤時,可采用兩種方式排除路面表面水:讓路面表面水橫向漫流形式向路堤坡面分散排放在路肩外側邊緣處設置攔水帶,將路面表面水匯集在攔水帶同路肩鋪面形成的淺三角形過水斷面內,然后通過隔一定間距設置的泄水口和激流槽集中排放到路堤坡腳外。兩種排水方式的選擇,主要依據表面水可能對路堤坡面造成的沖刷危害等因素確定。
(2)中央分隔帶排水
設置凸形中央分隔帶的高等級公路路基路面排水時,必須充分重視中央分隔帶的排水。分為以下兩個方面:中央分隔帶表面防排水;中央分隔帶內滲水的排除。就一般來說,中央分隔帶構成有3種處理方式:表面采用鋪面封閉不封閉,采用凸形構造不封閉,采用凹形構造。雖然大部分降水通過凸形中央分隔帶可自排到路面上,但仍有小部分水會滲入到中央分隔帶內的回填土中并進一步滲入到路面結構層及路基,并影響其強度及穩定性。因此,在凸形中央分隔帶回填土下應設縱向碎石盲溝或排水暗溝,中央分隔帶兩側每隔100m左右應交錯設置孔徑20~60cm的橫向硬塑排水管,管底縱坡不小于1%,進出口應采取防護措施。另外,在設置超高路段的中央分隔帶內應增設城市道路常用的排水構造物雨水井,避免因超高側路面積水造成行車危險。雨水井匯集的雨水可直接排入橋涵或通過橫向排水管排出。
(3)路面結構排水
目前,我國公路的修建多采用混凝土路面。進入瀝青路面結構內的自由水,在路基路面為透水體系時,可通過向路基兩側的路肩結構滲流而逐漸排出。但是進入路面結構的這部分自由水向外滲流的速度很慢,被圍封在路面結構層的水分,會浸濕各結構層材料及路基土,使其強度下降,變形增加,從而使路面承載力降低。而積滯在層間結合處空隙內或結構層孔隙內的自由水在行車荷載作用下,形成高孔隙的動水壓力和高流速的水流,沖刷層面材料,并從縫隙處向外“唧泥”,促使瀝青面層剝落、松散或坑槽,是造成瀝青路面早期水損害的主要原因,而水泥混凝土路面也存在著上述和瀝青路面同樣的問題。因此設置路面結構層內部排水系統,將這部分水迅速排除,有利于改善路面使用性能,提高其使用壽命。路面結構層排水系統分為以下兩方面:路面邊緣排水系統是將滲入路面結構層內的水分,先沿路面結構層的層間間隙或層內空隙橫向滲流入由透水性材料組成的路肩縱向集水溝,再集中排出路外。路面排水層排水系統是在路面結構中采用透水層材料做基層或底基層,滲入路面結構層的水分,先通過豎向滲流進入排水層,然后由橫向滲流進入路肩縱向排水溝,再由一定距離設置橫向出水口,排出路外。同時在路面基層下設置與中央分隔帶排水設施相連接的沙礫墊層,將滲入水匯集于中央分隔帶排水盲溝或暗溝排出路基范圍以外。
四、總結
公路的排水系統影響著公路的使用壽命,在設計和施工中藥注重各種排水設施、排水構造物之間的銜接配合,做到排水設計、路基防護、地基處理整體協調,使全線形成一個功能齊全、良好完善的排水系統,以保證路基的強度及邊坡的穩定。