淺析瀝青公路路基路面排水設(shè)計(jì)

石長(zhǎng)城

摘 要：隨著公路建設(shè)進(jìn)入高潮，瀝青路面的水損害已經(jīng)日益成為路面破壞的主要因素。這一問題也一直困擾著設(shè)計(jì)人員。文章通過對(duì)道路的實(shí)際調(diào)查，總結(jié)出瀝青公路的現(xiàn)存主要水損害，通過理論分析和數(shù)值計(jì)算，結(jié)合試驗(yàn)手段，研究了瀝青公路路基路面排水設(shè)計(jì)，具體分析了排水存在的排水病害以及機(jī)理。結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外的規(guī)范，優(yōu)化路面排水設(shè)施布置，研究了軟式透水管，塑料排水材料，透水土工織物以及符合土工膜四種典型材料，提出了排水性能良好的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：公路路基；公路路面；排水設(shè)計(jì)；應(yīng)用

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速房展，瀝青公路建設(shè)進(jìn)入高潮時(shí)期，路網(wǎng)也在逐漸加密。排水設(shè)計(jì)日益成為民眾關(guān)注的重點(diǎn)，之前的排水設(shè)計(jì)作為非主體工程，通常都被忽略，從而造成設(shè)計(jì)施工上的缺陷，為此公路水損壞的問題一直圍繞著工程的施工階段，甚至成為公路破壞的主要因素，通過對(duì)瀝青路面的調(diào)查，瀝青路面主要的水損害主要有如下幾點(diǎn)：（1）因?yàn)榕潘粫惩ǘ鸬穆访娣e水，路面發(fā)生坑槽，路基的沉降，邊坡發(fā)生水毀；（2）因?yàn)檫厹显O(shè)計(jì)不合理造成路基強(qiáng)度下降，通道積水影響通行，路緣帶排水不良引發(fā)局部的破壞；（3）邊坡排水設(shè)施由于設(shè)計(jì)不當(dāng)或者施工不當(dāng)從而引起沖刷和失穩(wěn)的現(xiàn)象。這些病害的出現(xiàn)，不僅影響公路的景觀，而且還會(huì)危害到行車安全，造成路面的早期破壞，從而造成養(yǎng)護(hù)成本大大增大，甚至?xí)l(fā)一些不良的社會(huì)影響。調(diào)查分析表明：目前的排水設(shè)計(jì)以及施工的設(shè)計(jì)過程過于經(jīng)驗(yàn)化，未引起足夠的重視；排水設(shè)施的引流環(huán)節(jié)若銜接不暢的話，很容易導(dǎo)致排水系統(tǒng)崩潰；傳統(tǒng)的排水材料自身具有局限性，施工過程難以得到保證。

1 排水系統(tǒng)存在的問題及成因

水與公路的路基路面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性密切相關(guān)，排水設(shè)施設(shè)計(jì)與施工的優(yōu)良與否是直接決定路面水損害的因素。影響路基路面的水，根據(jù)其來源的不同可以分為地面水和地下水兩大類。其中，地面水主要來自大氣降水以及水庫(kù)水。大氣降水是對(duì)公路影響最大的水源。地面水對(duì)路面結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生沖刷以及滲透，導(dǎo)致路基整體失穩(wěn)，導(dǎo)致水毀。由于路基土體中由水，這樣會(huì)使土體過濕，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。

瀝青路面排水的目的在于迅速排除降落在路面范圍之內(nèi)的積水，其過程有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，即有效匯集雨水，然后通過排水設(shè)施能夠迅速的排除到路面范圍之外，確保路面結(jié)構(gòu)能夠處于在干燥狀態(tài)，除此之外，也能保證路基范圍內(nèi)的土基濕度能夠降低到一定的范圍內(nèi)，這樣不僅能夠保證路基的強(qiáng)度，還可以保證路基的穩(wěn)定性，這樣可以減少地表水對(duì)道路結(jié)構(gòu)的危害，減少對(duì)于行車安全的威脅。

2 路面排水設(shè)施與方案

2.1 路面排水設(shè)計(jì)目的

路面排水設(shè)計(jì)是為了快速排除落在路面路基范圍內(nèi)的積水，有效匯集雨水，然后通過排水設(shè)施將雨水排到路面路基范圍以外，以確保路面路基處于干燥狀態(tài)，這樣不僅能夠保證路基范圍內(nèi)的土基濕度控制在一定范圍，也能確保路基路面具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以減少雨水對(duì)道路結(jié)構(gòu)的危害，減少對(duì)行車安全不利的影響。

2.2 排水設(shè)施

根據(jù)《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，路面的排水系統(tǒng)由路面表面排水和路面內(nèi)部排水兩個(gè)系統(tǒng)組成。這兩個(gè)部分在瀝青路面排水過程中是不可分割的兩部分。其中，地表排水系統(tǒng)由路面表面排水、坡面排水和共用排水設(shè)施組成。

2.2.1 路面表面排水設(shè)施

（1）路拱橫坡。瀝青路面橫坡的設(shè)置是為了能夠迅速排除降落到路面的水，水在自重的作用下，水就會(huì)流向路基邊緣。

（2）路堤攔水帶。為了防止路表的降水漫流，雨水流向路堤邊坡，從而沖刷邊坡。有些工程設(shè)置了路堤攔水帶。一般而言，是將硬路肩外側(cè)設(shè)置高于路面條狀結(jié)構(gòu)，攔截，匯聚沿路拱橫坡流向邊坡坡面的水，在指定地方進(jìn)行集中排放，攔水帶有三種高度，分別是高、中和低這三種攔水帶，攔水帶具體高度的選擇是根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕涤炅恳约奥访嫫旅嫠鞯木唧w情況進(jìn)行選擇的。

（3）出水口。用于集中排放路面降水的設(shè)施稱為出水口，出水口也分三種形式，分別是開口式出水口，格柵式出水口以及組合式出水口。出水口的設(shè)施的間距要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。

2.2.2 共用排水設(shè)施

（1）邊溝。為了匯集雨水，排除路面，路肩和邊坡的流水，在路基兩側(cè)設(shè)置邊溝。邊溝也分多種形式，多為L(zhǎng)形，梯形，蝶形，三角形，矩形以及U形邊溝。根據(jù)形式不同，可以分為明溝和暗溝，邊溝多用石材砌成，邊溝中部允許其他水的引入，也不能與其他的人工溝渠合并運(yùn)用。

（2）排水溝。排水溝的水量很大，是集合了邊溝，截水溝，路基低洼處水匯集排至事先指定的地方的溝渠。排水溝作為引水的主要結(jié)構(gòu)物，橫斷面采用較大的梯形。

（3）集水井。設(shè)置在出水口下方，起匯集作用的隱蔽設(shè)施，流到集水井的水被排到指定地方。

（4）泄水槽。泄水槽一般是設(shè)置在坡面上，將山上的水從山頂引導(dǎo)到坡腳泄水槽對(duì)瀝青公路路基的保護(hù)作用很大。

2.2.3 瀝青路面排水存在的問題以及病害

通過對(duì)研究路段的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)瀝青路面排水存在的主要的問題如下：（1）表面積水嚴(yán)重；（2）泄水槽損壞嚴(yán)重，從而導(dǎo)致邊坡沖刷嚴(yán)重，局部產(chǎn)生沉陷；（3）排水溝受到?jīng)_刷；（4）瀝青路面內(nèi)部積水。

瀝青路面表面積水主要因?yàn)闉r青路面所采用的可能不是透水型，加上平整度和車轍的影響，施工過程控制不嚴(yán)，導(dǎo)致路面不平，所以導(dǎo)致瀝青路面表面積水，然而一旦瀝青路面表面積水，就會(huì)加速瀝青路面的破壞，從而產(chǎn)生一種惡性循環(huán)。路面積水對(duì)于瀝青路面的結(jié)構(gòu)的影響也是致命的，使用期間的裂縫導(dǎo)致瀝青混合料松散脫落，由于施工工藝原因產(chǎn)生的各種接縫，降落在路面上的雨水如果不能及時(shí)排除，必然會(huì)深入路面內(nèi)部，然后目前瀝青路面多采用的是半剛性材料作為基層，半剛性材料的透水性很差，一旦水滲入面層，最終滲入到面層和基層的接觸面上，動(dòng)載作用下，對(duì)基層材料的沖刷非常嚴(yán)重。這樣極易導(dǎo)致整個(gè)瀝青路面結(jié)構(gòu)層崩潰。

3 排水設(shè)計(jì)

3.1 軟式透水管

軟式透水管具有倒濾透水作用，一般是一種圓形。軟式透水管滲水效果很強(qiáng)，可以吸水，透水，排水等多功能于一體。能夠滿足工程需求。這種材料具有一定的剛度，能夠承受壓力，柔性也較大，物理力學(xué)性質(zhì)良好。透水管外面包裹著土工織物，具有良好的反濾功能。軟式透水管內(nèi)部是用強(qiáng)力粘結(jié)劑固定支撐的，外包了過濾層以及保護(hù)層，構(gòu)成一個(gè)整體。當(dāng)土體產(chǎn)生沉降時(shí)，由于軟式透水管具有很大的柔性，能夠保持很好的穩(wěn)定性能，不會(huì)因?yàn)椴痪鶆虻某两刀a(chǎn)生破損。

3.2 覆膜透水管

由于覆膜式透水管的表面開孔率達(dá)到75%以上，表面滲透能力極強(qiáng)，這種性質(zhì)克服了傳統(tǒng)的滲透排水材料通過漫流形式排水的缺點(diǎn)，這樣以來可以更加快速的排除土壤中的水，確保土基保持干燥狀態(tài)，埋設(shè)在土基中的滲透型排水設(shè)施的排水材料的表面的開孔率與排水能力呈正比，滲透材料的表面開孔孔隙率越高，那么其排水性能就會(huì)越好。覆膜排水材料因?yàn)槠涮厥獾墓に嚦尚停淇紫堵屎艽?，因此在排除同樣量的水的前提下，其所需的截面是最小的。其主要特點(diǎn)是：（1）抗壓強(qiáng)度高，耐腐蝕能力良好；（2）柔性大；（3）耐久性良好；（4）輕質(zhì)；（5）綜合成本低。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)對(duì)瀝青公路排水病害以及機(jī)理的分析，文章歸納出重要的損壞形式和病害形式，以及淺談了其損壞的機(jī)理，對(duì)排水系統(tǒng)以及新型的防排水的系統(tǒng)進(jìn)行了較為深入的研究。排水設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中也得到了初步的驗(yàn)證。新型的材料由于其特點(diǎn)能夠在實(shí)際工程中得到廣泛的應(yīng)用。

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