福泉高速公路擴(kuò)建后路表面積水問題及處治

林 鑫

(福建省福泉高速公路有限公司 福建福州 350000)

0 引言

隨著福建省海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的蓬勃發(fā)展以及交通流量的逐年遞增，1999年修建的福泉高速公路已經(jīng)逐漸不能滿足交通需求。為提高車輛通行能力、提升高速公路服務(wù)水平、降低交通事故率，福泉高速公路4車道改8車道擴(kuò)建工程于2011年完成通車運(yùn)營。盡管在高速公路擴(kuò)建過程，對于路面表面積水問題也采取了不少措施，但擴(kuò)建后路表面積水問題依然嚴(yán)峻。路表面積水主要是由于水介質(zhì)在重力作用下沿著最大坡度方向運(yùn)動，在道路表面形成坡面徑流，進(jìn)而形成水膜。水膜具有良好的潤滑性能，因而車輛高速通過積水路面時，極易發(fā)生交通安全事故[1]。據(jù)福泉沿線交警部門不完全統(tǒng)計，每年因公路表面積水發(fā)生的交通事故占總事故數(shù)量25%。如何處理公路表面積水問題已成為提升高速公路的運(yùn)營效率、降低交通事故率的重中之重。

1 公路表面積水情況調(diào)查分析

2016年，針對公路表面積水問題，由福泉公司組織設(shè)計、交警、綜合執(zhí)法等相關(guān)部門進(jìn)行現(xiàn)場排查。經(jīng)調(diào)查分析，全線142.37km共存在19處路段公路表面積水問題，其形成的原因主要?dú)w納為以下3個方面。

1.1 擴(kuò)建后的中央分隔帶排水系統(tǒng)不完善

在高速公路超高路段上，為了將路表面積水排出，在中央分隔帶內(nèi)與路面相接邊緣設(shè)置縱向排水溝，路面水經(jīng)排水溝匯集后，再通過集水井、橫向排水管排至填方路堤的邊坡急流槽中，從而引出路基邊坡。但是由于排水設(shè)計預(yù)見性不強(qiáng)等各方面原因，一方面，擴(kuò)建后未相應(yīng)地調(diào)整縱向排水溝，導(dǎo)致部分中央分隔帶積水漫流，從而導(dǎo)致局部路面積水無處可排。另一方面，擴(kuò)建后單幅2車道路面變成4車道路面，路面匯水面積變大，原橫向排水管滿足不了、排水較緩慢，導(dǎo)致積水不能流入縱向排水溝，從而導(dǎo)致超高路段內(nèi)側(cè)車道積水。

1.2 負(fù)荷導(dǎo)致部分路面橫縱坡失效

為迅速排除降落到路面的水，公路建設(shè)時會將路面做成具有一定橫向坡度或縱向坡度或橫縱向結(jié)合的各種形式，以利用橫縱坡到達(dá)路面自然排水的目的。福泉高速公路為福建省交通主動脈，2012年晝夜平均車流量達(dá)5萬輛以上。隨著交通量的增加和汽車荷載的增大，局部路面面層薄弱位置磨損嚴(yán)重、以及部分?jǐn)U建路面施工質(zhì)量問題，路面橫坡失效、縱坡輪跡帶下沉等現(xiàn)象，路面橫縱坡失去了路面表面排水的功能。

1.3 超高段排水問題

擴(kuò)建后的高速公路路面寬度倍增，降雨后雨水排往路面兩側(cè)后排至路界以外，在路面的運(yùn)動路線變長，對行車安全影響變大。尤其是超高緩和段路面路拱橫坡較緩，當(dāng)縱坡較小時，路表合成坡度小，甚至有零坡度處，路面水排放緩慢；當(dāng)縱坡較大時，路面水順縱坡路線方向排水徑流長度大，不能迅速排走；因此，無論路面縱坡大小，由于超高緩和段橫坡較緩，超高路段平豎曲線銜接過度段路面排水效果不理想、出現(xiàn)積水問題。

2 路面表面積水處治

通過路面表面積水原因分析，經(jīng)多方探討及現(xiàn)場測量調(diào)查，該項(xiàng)目采取增設(shè)中央分隔帶排水設(shè)施、恢復(fù)失效路面橫縱坡、雙路拱線排水技術(shù)，來提高路面表面排水能力。

2.1 中央分隔帶排水

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，在超高路段未設(shè)置排水溝路段增設(shè)縱向排水溝(圖1)，每隔30m設(shè)置一處清淤井，并在橫向排水管處設(shè)置集水井。

圖1 縱向排水溝大樣圖

同時，對縱向排水不及時導(dǎo)致積水情況的路段，增加設(shè)置了橫向排水管(圖2)。由于該項(xiàng)目增設(shè)6道橫向排水管，數(shù)量少、分布范圍散，采用頂管技術(shù)機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)廠不便、費(fèi)用較高、不利施工進(jìn)度，經(jīng)考慮多方面考慮，采用了直接開挖安裝工藝。橫向排水管采用C30混凝土預(yù)制管，外徑Φ56cm,內(nèi)徑Φ40cm，設(shè)置于路面下方188cm處。橫向排水管橫跨路面4個主車道及應(yīng)急車道共約23m、排水坡度控制在3%，施工時，為保證高速公路正常運(yùn)營，采用分段封閉車道進(jìn)行施工。其施工工藝流程為：1、2車道交通管制→線路放樣→基坑開挖→坡度放樣→澆筑C15砼墊層→安裝C30混凝土預(yù)制管→澆筑C15砼基礎(chǔ)→回填壓實(shí)→恢復(fù)瀝青混凝土路面→清理現(xiàn)場→開放交通；3、4車道及應(yīng)急車道重復(fù)上述工藝流程。

圖2 橫向排水管大樣圖

采用路面切槽施工(圖3)也可以進(jìn)一步排除路面積水。路面開槽順著水流方向與標(biāo)線成45°交角，刻槽長162cm、寬5cm、深5cm，刻槽伸入標(biāo)線內(nèi)(不含標(biāo)線)40cm，每道槽相隔10m。路面切槽后排水效果明顯提升。

圖3 路面刻槽后

2.2 路面橫縱坡恢復(fù)

路面橫坡、縱坡是路面表面排水的主要形式，道路的橫向縱向坡度越大，路表雨水的排除就越順暢，恢復(fù)路面橫縱坡勢在必行。該路段為主要為橫坡失效路段，單一橫坡為2%，路面按2%橫坡進(jìn)行恢復(fù)。路面銑刨后，將路面雜物清理干凈，銑刨立面布設(shè)立面防水貼，撒布粘層油后進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)；發(fā)現(xiàn)路面坑槽、裂縫等病害時，先對病害進(jìn)行處理。該項(xiàng)目對1處(1794m2)路面積水路段進(jìn)行橫坡修復(fù)，不僅恢復(fù)了路面的使用性能，而且提高了路面排水能力，保障了過往車輛的行駛安全。

2.3 雙路拱排水

本次采用雙路拱排水技術(shù)路段位于福泉高速AK2193+900-AK2194+120，該處路段為超高路段緩和段過渡爬坡路段。2015年出現(xiàn)積水情況時，采用了增設(shè)中央分隔帶縱向排水溝、集水井、橫向排水管等措施，積水情況得到了一定改善，但仍存在積水問題?？紤]路面縱坡不調(diào)整，在超高段采用調(diào)整單橫坡坡度(提升坡度)進(jìn)行排水，路拱坡度所產(chǎn)生的水平分力會增加行車的不穩(wěn)定性，增加車輛側(cè)向滑移的危險。在不宜加大路拱坡度來滿足路面排水要求的情況下，采用在行車道中間再增設(shè)一道路拱線以減少流水行程，從而減輕路面積水。而且，雙路拱橫坡路面在車輛變道位置形成的“路脊”更利于排水，使得路面在下雨天提供較大的摩擦力，更加利于行車安全[2]。該項(xiàng)目運(yùn)用雙路拱線排水技術(shù)改變整幅路面表面路拱坡度改善積水問題，雖然存在施工難度、工藝復(fù)雜，但起到一定效果。

擴(kuò)建后福泉高速公路的瀝青路面面層結(jié)構(gòu)為：上面層4cm厚SMA-13+下面層6cm厚AC-20。恢復(fù)前對現(xiàn)狀路面的標(biāo)高進(jìn)行測量，根據(jù)設(shè)計的標(biāo)高與現(xiàn)狀的標(biāo)高差情況進(jìn)行組織路面恢復(fù)，具體如下：當(dāng)高差在0～3cm(含3cm)時，銑刨老路瀝青面層，加鋪一層SMA-13至設(shè)計標(biāo)高；當(dāng)高差在3～6cm(含6cm)時，直接加鋪一層SMA-13至設(shè)計標(biāo)高；當(dāng)高差大于6cm時，銑刨部分老路面，銑刨深度應(yīng)不小于9cm，然后分2層鋪筑瀝青路面，先鋪一層不小于5cm厚AC-20下面層，再鋪一層4cm厚SMA-13至設(shè)計標(biāo)高。

該項(xiàng)目過渡段漸變長度L為220m，如圖4～圖5所示。路拱橫坡介于-1.5%～+1.5%，路拱線1在第2車道中間，距中央分隔帶邊緣線之間水平距離6.375m(B1)；路拱線2在第3、4車道分界線處，距路拱線1之間水平距離5.625m(B2)，距路面外邊緣線之間水平距離6.750m(B3)，盡量減少平緩區(qū)范圍，達(dá)到改善路面積水目的。

圖4 單幅4車道路面雙路拱橫斷面圖

圖5 單幅4車道路面雙路拱平面圖

3 結(jié)語

2017年完成福泉高速公路19處路表面積水處治，經(jīng)跟蹤回訪，在養(yǎng)護(hù)部門配合下，至今未出現(xiàn)較嚴(yán)重積水問題。在處理路面表面積水時，首先要對排水設(shè)施進(jìn)行檢查，檢查其排水設(shè)施是否堵塞、損壞、不完善等問題；同時對積水路面橫縱坡進(jìn)行測量，是否滿足設(shè)計要求；最后采用新工藝新技術(shù)對路面表面排水進(jìn)行提升，如本文采用的雙路拱線排水技術(shù)。實(shí)踐證明，恢復(fù)失效路面橫縱坡，增設(shè)中央分隔帶排水設(shè)施和雙路拱線排水技術(shù)，這些措施可改善高速公路擴(kuò)建后路面表面排水條件變差的問題，提高路面排水能力，有效解決高速公路表面積水問題，可為今后的類似路面病害處理提供借鑒參考。