簡(jiǎn)介公路部分排水系統(tǒng)

吳紹欣

(哈爾濱市呼蘭區(qū)公路管理站，黑龍江 呼蘭 150500)

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簡(jiǎn)介公路部分排水系統(tǒng)

吳紹欣

(哈爾濱市呼蘭區(qū)公路管理站，黑龍江 呼蘭 150500)

公路的路面與地基狀態(tài)良好是保障其能夠正常使用的必要條件，然而由于使用環(huán)境的問(wèn)題，路面與地基很容易受到侵蝕，其中水的侵蝕就是常見(jiàn)的一種。如果路面或地基長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水中，會(huì)造成公路壽命的縮減，造成的損壞還會(huì)導(dǎo)致公路的擁堵。因此，公路的排水系統(tǒng)是設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的公路結(jié)構(gòu)。

排水溝；急流槽；跌水

1 排水溝

排水溝也稱作泄水溝，是一種用于引導(dǎo)排出邊溝、截水溝、取土坑或者路基意外的積水的排水系統(tǒng)，排水溝可以將上述結(jié)構(gòu)的積水排放至橋涵或者路基之外，引入附近自然形成的洼地或者天然河道。當(dāng)排水的線路上有多段溝渠或者水道時(shí)，為了方便調(diào)節(jié)水流整治水道，可以設(shè)置排水溝。排水溝的橫截面形狀大多為梯形，其尺寸需根據(jù)實(shí)際的情況和水利水文計(jì)算。當(dāng)排水溝應(yīng)用于邊溝、截水溝、取土坑出水口時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以得出，這些結(jié)構(gòu)處的水流量比較小，可以直接采取寬溝結(jié)構(gòu)，溝深大于0.5 m即可，土質(zhì)邊坡坡度可以在1∶1～1∶1.5之間。排水溝的縱坡設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)水力來(lái)計(jì)算，縱坡如果設(shè)計(jì)的過(guò)大，則會(huì)對(duì)排水溝產(chǎn)生沖刷，如果坡度較小，則會(huì)在溝內(nèi)形成堆積，一般縱坡的選取在0.3%至0.8%之間，特殊情況時(shí)可以超過(guò)此數(shù)值范圍，但是最小的坡度不可低于0.12%，而最大值不能超過(guò)3%。排水夠的長(zhǎng)度一般在500 m以內(nèi)。

設(shè)計(jì)排水溝時(shí)應(yīng)該注意，排水溝的位置要遠(yuǎn)離路基，與路基坡腳的距離最好控制在1～3 m之間，例如攔水帶泄水口通過(guò)急流槽或者急流管的水流，應(yīng)該匯集至路堤坡腳之外1～2 m之間的位置，并將排水溝要設(shè)置在水流匯集的地方。當(dāng)遇到深路塹或高路堤邊坡設(shè)邊坡平臺(tái)時(shí)，如果坡腳的流量比較大，則可以相應(yīng)的設(shè)計(jì)平臺(tái)排水溝，減小坡面的沖刷作用。設(shè)計(jì)排水溝時(shí)，應(yīng)使作用在排水溝平面線形上的應(yīng)力盡量為直線，并且簡(jiǎn)潔，如果遇見(jiàn)轉(zhuǎn)彎，可將排水溝設(shè)計(jì)成圓弧形狀，且半徑不小于10～20 m之間，排水溝與河道渠溝的水流交匯口角度應(yīng)該是銳角，并且不大于45°，如果實(shí)際的道路情況不能滿足銳角相交，則應(yīng)該用四分之一圓周長(zhǎng)度的圓弧代替。如果設(shè)計(jì)出的排水溝溝底縱坡大于3%，則應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧?/p>

2 跌水與急流槽

2.1 跌水

跌水和急流槽屬于一種特殊的排水結(jié)構(gòu)。跌水的作用主要是短距離內(nèi)降低水速，減弱水的能量，所以跌水本身必須具有很穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，根據(jù)跌水的作用可以看出其大多設(shè)置在溝渠的縱坡陡峭處。跌水需要有加固措施，采用漿砌塊石和混凝土結(jié)構(gòu)。跌水可以分為單級(jí)和多級(jí)兩類，跌水的溝底有等寬和變寬的區(qū)別。單級(jí)的跌水設(shè)計(jì)在排水渠的連接處，由于此處的水位差較大，需要對(duì)水流的沖力進(jìn)行緩沖，以及起到改變水流方向的作用。多級(jí)的跌水則使用在陡坡較長(zhǎng)的地段的溝渠中，用來(lái)減小水流的速度。跌水由進(jìn)水口、消力池和出水口三部分組成。跌水墻的厚度如果用砌石則應(yīng)該修筑30～40 m，如果使用混凝土則應(yīng)該修筑為25～30 m之間，跌水墻的高度不可大于2 m墻基應(yīng)埋于地面1 m一下，若跌水墻修筑在凍土區(qū)，則墻基要深入凍結(jié)線以下。消力池用于減小水從高處落下的勢(shì)能，要設(shè)計(jì)的穩(wěn)固，承力能力強(qiáng)，不易被破壞，底部可以設(shè)置1%到20%的縱坡，底板厚度為35～40 cm，消力池的邊墻高度應(yīng)高于理論計(jì)算水高的20 cm以上，邊墻厚度則可以與跌水墻相同。消力檻的高度一般低于水深，檻頂?shù)暮穸却笥?0 cm，并在底部設(shè)置有泄水孔，便于在水流中斷時(shí)排出池中的積水。跌水的臺(tái)階高度需要根據(jù)實(shí)際的路況進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般需要根據(jù)地形和地質(zhì)條件確定。多級(jí)跌水的臺(tái)階高度可以相同，也可以不同，臺(tái)階的高度與長(zhǎng)度的比值應(yīng)該根據(jù)其所受應(yīng)力與地面坡度相配合計(jì)算。

在施工時(shí)跌水可以采用增加過(guò)粗糙度的粗糙槽底，能夠讓水流的消能和減速更明顯。跌水的常見(jiàn)消力結(jié)構(gòu)是消力池、消力檻和兩者混合的復(fù)合結(jié)構(gòu)。當(dāng)山坡陡峭時(shí)，跌水的下游水面的連接形式要選擇淹沒(méi)式水躍。消力池用于可挖池的土質(zhì)或軟石地基，消力檻修筑在沒(méi)風(fēng)化巖石地基，復(fù)合建筑池修筑在可挖池的地基，但是不足以完成淹沒(méi)式水躍，所以需要增檻作為補(bǔ)充。跌水槽形狀一般為矩形，若跌水高度較低，則可以設(shè)置槽底較緩的縱坡，也可以設(shè)置梯形。梯形跌水槽應(yīng)在臺(tái)階前后進(jìn)行加固。

2.2 急流槽

急流槽的縱坡相比較于跌水的縱坡更加的長(zhǎng)，坡度比較陡，因此需要堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)?？梢圆艌?jiān)固的巖石面上砌槽，也可以在巖石坡面上挖槽，但是需要防護(hù)滲漏；在風(fēng)化的巖石和土質(zhì)坡面上比較容易挖槽，并且運(yùn)用漿砌片和水泥混凝土鋪砌而成，在臨時(shí)有需求時(shí)，可以就地取木槽建筑急流槽、急流槽由進(jìn)水槽、急流槽、消力池和出水槽組成。急流槽可以設(shè)計(jì)橫截面形狀為矩形或者梯形，尺寸需要根據(jù)水流的實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算。急流槽的縱坡一般不大于1∶2，并且需要與天然地面的坡度配合。急流槽長(zhǎng)度長(zhǎng)時(shí)，槽底需要幾個(gè)縱坡，一般設(shè)計(jì)成上段較陡、下段較緩。急流槽的縱坡大于1∶1.5時(shí)，要使用金屬管，管徑的尺寸要大于20 cm。各節(jié)的急流槽要固定在坡體上，連接口要做好防水處理，防止管內(nèi)的水流滲漏，對(duì)坡面產(chǎn)生沖刷作用。當(dāng)急流槽設(shè)計(jì)在較為陡峭的縱坡上時(shí)，為了防止槽體的脫滑，槽底可以間隔2.5～5.0 m在轉(zhuǎn)折點(diǎn)設(shè)置耳墻，耳墻需要深入地基大約30～50 cm。急流槽和急流管的迸水口與溝渠泄水口間要做成喇叭口式的連接，變寬段至少有15 cm的下凹，并需要鋪設(shè)防護(hù)措施。急流槽或急流管的出水口要設(shè)置消能設(shè)施，可以是混凝土制作的消力池或消力檻，消力池的潔面大多為矩形。急流槽進(jìn)出水槽的底部需要用片石鋪砌，長(zhǎng)度大多大于10 m，在有特殊需要時(shí)，應(yīng)該下游設(shè)計(jì)防沖鋪砌。

如果在傍山路線上建立急流槽，應(yīng)注意是否有天然的巖石山溝，如果山溝的形狀吻合，則可以看作天然的急流槽，應(yīng)該加以應(yīng)用，必要時(shí)可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?。在某些長(zhǎng)草困難的路段，會(huì)產(chǎn)生雨水漫流，對(duì)邊坡產(chǎn)生沖刷的情況，如果道路的縱坡不大，急流槽在進(jìn)水的路肩上可以制作成簸箕式，便于引導(dǎo)水流。縱坡大的路段急流槽進(jìn)水口和路肩處要加設(shè)攔水帶，防止上游的水進(jìn)入急流槽，攔水帶與進(jìn)水口的連接應(yīng)注意圓順。當(dāng)建筑的急流槽大于1.5 m時(shí)，墻角要設(shè)立基礎(chǔ)，長(zhǎng)的急流槽要分段建筑，分段的長(zhǎng)度約為5～10 m，并且要確保接頭處的密實(shí)，并且用防水材料填筑。人工加粗的急流槽可以更好的減小水流的流速和水流的沖擊力，因此適用于坡度很大的縱坡之上。常見(jiàn)的人工加粗方法有矩形肋條、棋盤式方格、逆水流人字形橫條等等。其中以矩形肋條加粗的形式最為常見(jiàn)，其加粗形式分為橫肋式和交錯(cuò)設(shè)置式兩種。在設(shè)計(jì)計(jì)算人工加粗的急流槽的水力時(shí)，應(yīng)與普通的急流槽采用相同的計(jì)算方法。

2015-11-12

U417.1

C

1008-3383(2016)08-0067-02