路面排水設計在高等級公路工程中的應用

何發(fā)成

[摘要]水是影響公路使用功能和耐久性的重要因素，公路的排水設計對路基的穩(wěn)定性和路面的使用壽命具有顯著影響。隨著公路設計新理念的提出，又對其在安全和環(huán)保等方面提出了更高的要求。文章就高等級公路的路面排水設計方面的一些問題展開分析和探討。

[關鍵詞]公路；排水；路面；設計

水是引起公路病害的主要原因，如何有效地排除路基范圍內(nèi)的水，以減少公路病害，延長公路的使用壽命，保證行車安全是公路設計中一個非常重要的問題。其中路面排水是公路排水設計的重要組成部分。路面的雨水如果不能迅速有效地排除，會造成以下危害。（1）雨水在路面上滯留的時間過長，下滲的水量增加，在行車荷載的作用下，產(chǎn)生水動力，久而久之，會破壞瀝青混和料，使之出現(xiàn)裂縫，進而形成坑槽；水泥混凝土板塊產(chǎn)生唧泥、錯臺和斷板現(xiàn)象。嚴重時，路面的損壞，也會影響到路基的強度和穩(wěn)定性。（2）在路面上形成水膜，降低了路面的抗滑性能，行駛中的車輛有明顯的橫向滑移感；且高速行車時，水膜會霧化，遮擋駕駛員的視線；在冰凍季節(jié)，形成冰面，降低路面的抗滑性能，嚴重危及行車安全。公路排水設計一般包括以下兩個方面內(nèi)容：一方面要考慮如何減小地下水、農(nóng)田排灌水對路基的穩(wěn)定性及強度的影響。另一方面要考慮如何將路表水迅速排出路基之外，最大限度地減少雨水對路基路面施工質(zhì)量的影響，減少因路表水排水不暢或路表水的下滲對路面結(jié)構(gòu)使用性能產(chǎn)生的損害。

1、路界地表排水

路界地表排水包括路基邊坡坡面、路面表面、中央分隔帶和路界范圍內(nèi)地表坡面的表面排水，以及有可能進入路界的公路毗鄰地帶的地表水和相交路界內(nèi)的地表水。

1.1坡面排水。坡面排水設施由各種斷面形狀和尺寸的溝渠組成，通過設計流量的計算來確定橫斷面形狀和尺寸，坡面排水系統(tǒng)由截水溝、急流槽、排水溝及邊溝等組成，與橋梁、涵洞相結(jié)合，把坡面水匯集和排引到路界外，個別自然排水不暢處設置蒸發(fā)池。根據(jù)具體的泄水量大小、填挖以及地質(zhì)情況的不同，分別選擇邊溝形式。高速公路排水設計經(jīng)過流暈計算后，確定填方路堤采用100m深梯形邊溝，挖方路塹采用50m深淺碟形邊溝，邊溝溝底縱坡不小于0.12%，與橋涵或兼做涵洞的部分通道綜合考慮，將水排入自然溝渠中。對于挖方路段，通過截水溝排出坡頂上方的來水。當自然邊坡較緩時，宜采梯形截水溝；當山體陡峭時。宜采用矩形規(guī)形截水溝。截水溝的流水一般通過急流槽排入到邊溝、排水溝或自然溝渠中。對于多級挖方邊坡，每級邊坡的平臺均應設置平臺截水溝，平臺截水溝常通過急流槽、接水溝將水引至溝或截水溝中。

1.2路面表面排水。降落在路面上的雨水、通過路面橫向坡度向兩側(cè)排流，高速挖方路塹及縱坡小于0.3%填方路段采用分散式排水，橫向排流的雨雪水直接流入邊溝；其他填方路堤采用集中排水方式，在硬路肩邊緣設置12cm高瀝青表砂攔水帶，匯集路面水，每隔一定的距離經(jīng)泄水口和邊坡急流槽，排至路基邊溝。原則上每20m設假一泄水口和邊坡急流槽，攔水帶的喇叭式開口采用對稱布置，對于凹曲線底部，必須設置泄水槽開口。設計中，在超高側(cè)行車方向內(nèi)側(cè)路緣帶設置20cm×30cm鋼筋混凝土縱向排水溝，將超高幅路面水引至按60～80m間距設假的集水井內(nèi)，而后通過橫向金屬波紋管將匯水排至急流槽。

1.3中央分隔帶排水。高速公路中央分隔帶采用凸形，分隔帶內(nèi)種植灌木，為防止水通過中央分隔帶填土滲入路面基層和路基，排水設計在中央分隔帶底部及側(cè)面鋪以復合土工膜作為隔離層。有的高速公路在中央分隔帶底部還設置縱向碎石滲溝，滲溝內(nèi)底部縱向設116型雙壁波紋打孔透水管一根，四周填砂礫，每80m左右兩側(cè)交錯布設一道橫向排水管，橫向排水管出口接于邊坡急流槽內(nèi)；挖方路段在挖方起終點填挖交界處的填方路基內(nèi)布設一道橫向排水管，將水引出路基。

2 路面內(nèi)部排水

2.1路面邊緣排水系統(tǒng)。一般高速公路設計均沿路面邊緣設置縱、橫向排水盲溝，來排除滯留在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的自由水，排水言溝可以采用無砂混凝土，由水泥處治的開級配組集料組成，孔隙率設計為15%～25%，粗集料最大粒徑小大于10mm。

2.2路面結(jié)構(gòu)層防水。在路面材料結(jié)構(gòu)設計中，將路面結(jié)構(gòu)層設為密級配結(jié)構(gòu)，設置一層瀝青碎石排水層。同時在水穩(wěn)定碎石層上面設置一層防水層等措施以阻止通過面層下滲的水繼續(xù)下滲，保證路基基層

具有足夠的強度和耐久性。

3、地下排水

地下水帶來的危害往往很大，地下水通過毛細作用侵潤路基，使得土基強度降低，過多的地下水會使得路基泡軟、坍塌，并嚴重影響路面結(jié)構(gòu)的安全。在公路的使用過程中路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的含水量必須控制在干燥或中濕的狀態(tài)不影響其自身強度和穩(wěn)定性，在一般情況下，汽車荷載的作用區(qū)域達1.2～1.5m。對特重型汽車而言。作用區(qū)域可達3m，也就是說，路面以下3m深度范圍內(nèi)的路面結(jié)構(gòu)層和土基，是特重車荷載的持力層，為了防止地下水淹沒工毛細水浸潤路基，必須將路基地下水位降低到持力層以下，才能確保路基強度延長路而的使用時間。

4、構(gòu)造物排水

構(gòu)造物排水主要包括橋面排水、臺背及支檔構(gòu)造物排水。

4.1橋面排水。橋面一般采用四種措施共同作用，以排除橋面范圍內(nèi)降水。（1）橋面設置：橫坡和縱坡組成的合成坡度將積水排向行車道兩側(cè)，井通過泄水孔排至地表或地表排水系統(tǒng)中；（2）在橋面行車道外緣，墻式護攔內(nèi)側(cè)，于中粒式瀝青混凝土層設縱向排水盲溝，盲溝內(nèi)填無砂混凝土，使瀝青混凝土鋪裝內(nèi)滲水匯集縱向排水盲溝內(nèi)，再由泄水管排出；（3）橋面鋪裝內(nèi)設防水混凝土層；（4）為聯(lián)單保證橋梁上部結(jié)構(gòu)中鋼筋不被銹蝕，提高其耐久性，還需在防水混凝土層頂面設置防水層，以隔絕瀝青混凝土層內(nèi)滲水侵入橋梁上部結(jié)構(gòu)。

4.2臺背及支檔構(gòu)造物排水。為疏干臺后或檔墻后填料中的水分，防止由于積水而使臺身承受額外的靜水壓力、粘性土填料浸水后的膨脹壓力，需對臺背及支檔構(gòu)造物采取排水設施。橋臺、涵臺臺背采用中粗砂、開山碎石渣等透水性回填料；支檔物墻身背后設縱向碎石滲溝，滲溝外包復合工布，滲溝底設軟式透水管，透水管通過橫向PVC管與墻身表面泄水孔連接，將水排出。

5、結(jié)語

路面排水的重要性已經(jīng)得到公路建設者的重視，已經(jīng)在公路排水系統(tǒng)、路面排水設施、排水路面結(jié)構(gòu)等方面進行了大量的研究，并且取得了很好的效果。公路的排水設施是整個公路系統(tǒng)的重要組成部分，好的排水設施對整個公路的使用性能、安全性、舒適性等都有著很大的作用。在設計中，應當積極開拓思路，加強對排水設計的研究，加強排水系統(tǒng)的適應性、有效性，加強排水系統(tǒng)自身的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，以及與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性，使排水系統(tǒng)更好的為整個公路系統(tǒng)服務。

參考文獻

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