公路工程路基路面排水設(shè)計(jì)研究

文∕劉磊

1 前言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展階段。為了滿足當(dāng)下人們更多的出行需求，更多的公路工程項(xiàng)目投入建設(shè)之中。受工程、氣候、人、物等因素影響，近年來(lái)我國(guó)建設(shè)的公路損害程度比較嚴(yán)重[1]。水作為其中主要的因素之一，它的存在將會(huì)直接或間接對(duì)道路濕度、強(qiáng)度及使用性造成影響，從而縮短公路的使用壽命。在公路工程建設(shè)過程中路基路面排水是非常重要的一環(huán)，為降低水對(duì)公路的危害，必須在公路工程建設(shè)過程中加強(qiáng)路基路面排水系統(tǒng)的建設(shè)，從而為人們的出行安全保駕護(hù)航。

2 工程概述

本公路工程位于江蘇鹽城市地區(qū)，全境為平原，中部與東北部低洼，而西北部與東南部高，大部分地區(qū)海拔為5～8m。主要分為三個(gè)平原區(qū)，地貌類型單一，土層分布相對(duì)穩(wěn)定。本公路修建按照二級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行雙向兩車道。路基寬度為10.5m，路面為瀝青砼及水泥砼路面，寬度為9m，兩側(cè)的土路肩各寬0.75m，土路肩橫坡為4%，路面橫坡為2%，邊坡坡比為1∶1.5，且為低路堤路基。

本工程項(xiàng)目地處亞熱帶氣候向暖溫帶氣候過渡地帶，氣候受海洋影響較大，春季氣溫較低，秋季氣溫高于春溫，受偏北風(fēng)且多寒冷天氣影響，冬季氣溫低。受太平洋副熱帶高壓的影響，當(dāng)?shù)叵募径嘌谉崽鞖猓邓殖渑?；每年降水量可達(dá)980～1100mm，降水多集中在6～9月，12月到次年2月降水最少。當(dāng)?shù)鼐硟?nèi)河溝縱橫，水網(wǎng)密布長(zhǎng)度50km 以上的大型河流有12 條，河流主要為淮水水系。

從以上情況可以看出，在此公路工程建設(shè)過程中受水因素的影響較大，因此施工單位需要根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行施工，并對(duì)路基路面施工中的排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)高度重視，以此保障公路路基的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)其使用壽命。

3 公路工程路基路面排水設(shè)計(jì)原則

此工程中路基路面排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為兩大部分，即路界地表排水與路面內(nèi)部排水。通過合理構(gòu)建邊溝、橋涵等，形成完整的排水系統(tǒng)。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)前還需要遵循相關(guān)設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)合理排水系統(tǒng)，使路面不受積水影響破壞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，進(jìn)而延長(zhǎng)公路的使用壽命。

3.1 實(shí)地考察原則

在此工程路面路基排水設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)人員需要在項(xiàng)目工程實(shí)施前實(shí)地調(diào)研與分析當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，及時(shí)了解與掌握周圍環(huán)境，全面了解公路工程建設(shè)環(huán)境、地質(zhì)的特點(diǎn)等。在設(shè)計(jì)過程中盡量減少對(duì)周圍自然環(huán)境的破壞，配合周圍的水利基礎(chǔ)設(shè)置實(shí)施建設(shè)。通常情況下，在保證排水設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，注意協(xié)調(diào)好排水系統(tǒng)與農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的使用，盡可能減少農(nóng)田灌溉給路基帶來(lái)的影響。對(duì)于難以處理的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可通過增加邊溝斷面，以此防止降水量較大時(shí)排水水位上升而影響公路路基路面的建設(shè)。此次公路工程路基路面排水設(shè)計(jì)需要結(jié)合當(dāng)?shù)厮Y源分布的具體情況，設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的排水系統(tǒng)。

3.2 堅(jiān)持科學(xué)合理設(shè)計(jì)原則

除了考慮本地水資源特點(diǎn)與大概分布情況，還需要在設(shè)計(jì)前根據(jù)實(shí)地調(diào)研建設(shè)環(huán)境，并結(jié)合公路工程的整體施工環(huán)境，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)。由于排水系統(tǒng)修建的本質(zhì)是為了保證公路的整體使用質(zhì)量，因此作為一種輔助性工程，它主要保證公路正常投入使用就可以了[2]。在公路排水系統(tǒng)施工中，相關(guān)人員要注意合理選擇原材料，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)排水結(jié)構(gòu)，在具體的實(shí)施過程中盡量減少對(duì)自然溝渠的破壞，盡量依照水流的走向進(jìn)行設(shè)計(jì)，在滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，降低施工成本。

3.3 因地制宜原則

此次公路工程中路基路面系統(tǒng)設(shè)計(jì)地區(qū)性較強(qiáng)，在建設(shè)過程中需要根據(jù)當(dāng)?shù)仄皆h(huán)境與氣候情況進(jìn)行建設(shè)。在路基路面排水設(shè)計(jì)中通?？刹捎每v向、橫向坡度聯(lián)合設(shè)計(jì)的方法，巧妙利用修建區(qū)域的地勢(shì)特點(diǎn)與施工環(huán)境。此外，在設(shè)計(jì)中還要有效結(jié)合排水工作與防護(hù)加固工作，注意保護(hù)土壤和天然水系，在達(dá)到相關(guān)施工規(guī)范的基礎(chǔ)上，保證排水系統(tǒng)的工作質(zhì)量，避免公路建設(shè)受到其他排水與引水系統(tǒng)的影響。

4 公路工程的路基路面排水設(shè)計(jì)

4.1 公路路基排水設(shè)計(jì)

4.1.1 雙向填挖交界設(shè)計(jì)此次公路路基排水設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員需要注意細(xì)節(jié)方面的處理，并采用雙向填挖交界設(shè)計(jì)。為了提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，設(shè)計(jì)人員需要按照相關(guān)施工流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體如圖1 所示。在實(shí)際施工過程中需要做好以下幾點(diǎn)：首先，路基基底清理后再挖臺(tái)階，填挖交界采用縱向填挖交界與橫向填挖交界的設(shè)計(jì)方法，控制好開挖的深度。此外，還要選用小于2.4mm石頭進(jìn)行填料，注意回填時(shí)應(yīng)分層進(jìn)行，并按照設(shè)計(jì)要求碾壓，保證路基的壓實(shí)度；其次，在填挖交界處設(shè)置土工柵欄，做好相關(guān)防護(hù)工作，在滿足排水設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，保證公路路基的安全性與使用的穩(wěn)定性；最后，根據(jù)填挖交界處的特殊位置，完善縱向填挖交界的設(shè)計(jì)，為后期施工打下良好的基礎(chǔ)。

4.1.2 臨時(shí)排水溝設(shè)計(jì)

平原地區(qū)公路路基施工，受當(dāng)?shù)亟邓挠绊?，?dāng)路基的地表徑流量較大時(shí)，為了及時(shí)排出地表水，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)情況設(shè)計(jì)臨時(shí)排水溝[3]。在路基填筑時(shí)，主要以施工紅線寬度作為填筑依據(jù)，并重視標(biāo)高，以此達(dá)到基地設(shè)計(jì)值。在設(shè)計(jì)臨時(shí)排水溝時(shí)，應(yīng)以小構(gòu)與橋頭為節(jié)點(diǎn)，以排水流向?yàn)橐罁?jù)，分段落進(jìn)行排水；臨時(shí)排水溝橫斷面與永久性排水溝橫斷面挖方土量要盡量保持均衡，且快速完成，否則將會(huì)影響后續(xù)的公路施工進(jìn)度。

4.1.3 邊溝設(shè)計(jì)

通過對(duì)該公路工程匯水流量的計(jì)算，確定路基邊溝設(shè)計(jì)采用斷面型式[4]。而邊溝斷面型式有許多種，主要內(nèi)容有三角形邊溝、矩形邊溝、梯形邊溝及蝶形邊溝，如表1。

表1 路基排水邊溝主要斷面形式

此次邊溝斷面型采用碟形溝型式設(shè)計(jì)，主要是將蝶形邊溝分片預(yù)制，在折角處采用圓角并形成弧形斷面。安裝時(shí)，在底部鋪設(shè)小石頭混凝土，然后進(jìn)行安裝。在一般路段路基上可采用梯形斷面型式，只需要灑布草種即可。對(duì)于邊溝的設(shè)計(jì)，需要注意3 點(diǎn)：

4.1.3.1 以填筑邊溝為主，減少雨水對(duì)公路路基邊溝的存水。

4.1.3.2 結(jié)合此次工程的施工特點(diǎn)和當(dāng)?shù)仄皆攸c(diǎn)，使用碎片石修筑道路邊溝，邊溝坡度要大于15°。

4.1.3.3 設(shè)計(jì)人員要了解公路工程修建中的涵洞與通道施工情況，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行特殊處理，保證邊溝標(biāo)高高于涵洞中心標(biāo)高。與此同時(shí)，在邊溝施工中還要注意減少跨越甬道，若不能避開，則采用邊溝蓋的方式控制水位，進(jìn)而保證路基的排水效果。

4.2 公路路面排水設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)路面排水時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要在公路工程中注意人行道排水與路面結(jié)構(gòu)內(nèi)排水情況。根據(jù)此次工程的特點(diǎn)，需要依據(jù)不同路段的情況做出相應(yīng)的處理措施，從而保證排水效果得到最大程度的發(fā)揮。例如，雙向橫坡路斷的路面，可采用漫流的形式，將路面的水直接排入挖方路段的邊溝中，同時(shí)也可采用其他方法進(jìn)行處理。比如利用填方邊坡坡面鋪掛三維植被網(wǎng)，使路面上的水可直接引入填方邊溝中[5]。當(dāng)填方邊溝超過4m 時(shí)，需要設(shè)置菱形護(hù)坡將路面的水進(jìn)行攔擋分流，使其最終排入邊溝，避免水流對(duì)路基邊坡的影響。而外側(cè)的排水方法，則是需要在中央分割帶進(jìn)行排水設(shè)計(jì)。

4.2.1 中央分割帶排水設(shè)計(jì)

在此公路工程實(shí)施中，公路自西向東進(jìn)行建設(shè)。為了配合城市綠化建設(shè)的需要，應(yīng)在中央分隔帶進(jìn)行填土綠化。此設(shè)計(jì)一方面可以美化公路，另一方面可避免單向橫坡路外側(cè)路面的水通過填土綠化層下滲，從而影響路基的穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)行車道路形成積水危害[6]。該設(shè)計(jì)可以在路滑填土下的礫石層設(shè)防滲土工布，以此形成隔水層，還可以采用由縱向排水溝盲井及橫向排水管、集水豎井等方式，將其作為中央分隔帶排水方法，將路面水向側(cè)邊溝引流，直至路基外，以此保障公路的使用性與安全性。圖2 是設(shè)鋪面中央分隔帶防排水系統(tǒng)示意圖。

圖2 中央分隔帶防排水系統(tǒng)示意圖

4.2.2 路面滲水排水設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)路面滲水排水時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)路面建設(shè)情況，將排水系統(tǒng)沿著修建道路邊緣合理設(shè)置，其主要包括橫向出水管、過濾性織物及透水性填料集水溝。在公路路基附近排水管內(nèi)，排水管地勢(shì)要低于立交處，排水可采用自然的直接排水的方式[7]。由于路面下滲水量有限，因此可以設(shè)置一個(gè)橫向配水管，間隔距離為10cm；在路基填筑施工時(shí)，還可在沖溝或水稻田地表匯水處設(shè)置截水溝，同時(shí)搭建臨時(shí)的排水設(shè)施，加強(qiáng)對(duì)地表水的排放，減少雨季施工積水量增加對(duì)路基施工的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文通過對(duì)公路工程的路基路面排水設(shè)計(jì)的分析，了解了公路工程的路基路面設(shè)計(jì)需要遵循的實(shí)地原則、科學(xué)合理設(shè)計(jì)原則及因地制宜原則，發(fā)現(xiàn)路基路面排水設(shè)計(jì)情況對(duì)公路的使用具有重要影響。由此，公路工程的路基路面施工應(yīng)該科學(xué)合理地設(shè)置路基路面排水系統(tǒng)，盡量減少水對(duì)公路產(chǎn)生的不良影響，從而大大延長(zhǎng)公路的使用壽命，提高公路使用的安全性，這對(duì)我國(guó)公路橋梁事業(yè)發(fā)展具有重要意義。