高速公路路基防排水設(shè)計和施工“微創(chuàng)新”

俞冬旺 桂國文 周麗霞

(江西省公路橋梁工程有限公司 南昌 330029)

路基邊坡穩(wěn)定性是路基質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。在實際工程中，除了路基壓實度、路基填料、地下水位、邊坡坡比等因素，路基邊坡排水及邊坡防護(hù)質(zhì)量對路基邊坡穩(wěn)定性也有著很大影響[1-3]。在路堤成型后，路堤邊坡的綠化及邊坡防護(hù)成型需要較長一段時間，特別是邊坡綠化草皮生長受季節(jié)影響較大。而在這段時間內(nèi)，路堤邊坡及防護(hù)很容易被雨水沖塌、損壞，進(jìn)而影響路堤質(zhì)量，并且可能對當(dāng)?shù)匕傩盏霓r(nóng)作物及房屋造成損害。因此如何預(yù)防或減少路堤邊坡受到雨水沖刷具有非常可觀的實際工程意義[4,5]。

1 防排水工程

防排水工程對于公路路基及邊坡穩(wěn)定性、耐久性、安全性有著顯著影響[6]。防排水的目的就是有效匯集降落在路界范圍內(nèi)的地表水，并迅速將其排除至路基范圍外天然溝道或積水池中，同時將路界外可能流入的地表水?dāng)r截在路界范圍以外，并將路基地下水引排到公路下側(cè)方，避免路基和路面結(jié)構(gòu)遭受地表水或地下水浸濕、沖刷等作用[7,8]。

路基排水系統(tǒng)由排水溝、邊溝、平臺截水溝及山坡截水溝、橫向排水管、人字形骨架防護(hù)泄水槽、各種型式急流槽、跌水、天然河溝等組成[9,10]。路堤段排水溝為梯形混凝土預(yù)制排水溝，溝底凈寬60cm,溝深80(60)cm,預(yù)制構(gòu)件厚度為10cm。預(yù)制排水溝施工的關(guān)鍵點在于線型把控。要用GPS放出路基填方坡腳線和排水溝中心線，確保路基填筑寬度和護(hù)坡道寬度。

路堤高度H>4m時邊坡采用預(yù)制塊人字形骨架形式進(jìn)行防護(hù)，骨架內(nèi)植草，設(shè)置排水槽，使得坡面水沿排水槽流下，減小匯水對坡面沖刷；橋頭錐坡后9m長范圍內(nèi)，當(dāng)為涉水橋梁時，路基邊坡采用漿砌片石防護(hù)；當(dāng)為有景觀要求的橋頭或者互通、國省道跨線橋時，路基邊坡采用C20砼預(yù)制六棱塊鋪砌防護(hù)；地面橫坡較陡路段、路基坡腳占壓河道或離河道較近需收縮坡腳的路段設(shè)置支擋構(gòu)造物。

對于土質(zhì)穩(wěn)定的巖土邊坡一般采用基材客土植生防護(hù)。對局部表面易出現(xiàn)小范圍溜坍的土質(zhì)路塹邊坡或風(fēng)化嚴(yán)重、破碎軟質(zhì)易發(fā)生淺層局部滑塌的巖石邊坡，采用拱形骨架和植草防護(hù)。穩(wěn)定性不足的深路塹，采用錨桿框架梁進(jìn)行加固處理。部分需要收縮路塹坡腳或欠穩(wěn)定邊坡可設(shè)置路塹混凝土擋墻。

2 防排水方案設(shè)計

某高速公路所處區(qū)域?qū)僦衼啛釒嘏瘽駶櫦撅L(fēng)氣候，年平均氣溫約16.3℃～19.5℃，春季雨水豐富，夏季高溫多雨，冬季溫和濕潤，地質(zhì)條件大部分為砂性土，因此路基填料基本都是選用含砂率高達(dá)85%以上的砂性土。該土質(zhì)顆粒間無黏聚力，性質(zhì)松散，遇水極易沖刷，極易造成路基邊坡坍塌等問題。為了克服砂性土易沖刷的缺陷，達(dá)到良好的路基邊坡防沖刷效果，保證路基邊坡質(zhì)量，減少土方?jīng)_刷，通過綜合分析路基地質(zhì)條件、路基填土高度及填料情況，最終確定采用路堤攔水埂結(jié)合路基邊坡急流槽的方案，具體如圖1和圖2所示：

圖1 攔水埂設(shè)計平面圖

圖2 攔水埂設(shè)計斷面圖

質(zhì)量控制要點如下：

(1)在路堤填至96區(qū)頂后，測定路基邊樁，為了保證攔水埂線型流暢，邊樁間距為20m。

(2)攔水埂采用紅磚砌(圖3)。攔水埂沿路堤邊樁砌筑，為了保證攔水埂自身的穩(wěn)定性，在攔水埂外側(cè)預(yù)留15～20cm的寬度，紅磚采用縱向水平砌筑，砌筑雙層磚，即攔水埂高度約18cm，寬度為15cm，砌筑工藝為：先在路基頂鋪2cm厚砂漿并找平，然后將紅磚縱向鋪好，紅磚面與面相接處均用砂漿砌筑，為了防止攔水埂滲水，紅磚外露面均用細(xì)砂漿抹面。

(3)為了防止攔水埂內(nèi)側(cè)水會沿攔水埂底部滲漏，因此在攔水埂內(nèi)側(cè)30～50cm寬度范圍內(nèi)下挖3cm，并鋪筑厚度為3cm砂漿墊層(圖4)。

圖3 攔水埂 圖4 攔水埂的內(nèi)側(cè)砂漿墊層

(4)為了保證路面水能順利進(jìn)入路堤坡腳排水溝，因此在路堤段邊坡設(shè)置漿砌片石急流槽，急流槽與攔水埂連接，急流槽斷面尺寸按照設(shè)計圖紙尺寸施工，為了方便檢查，急流槽溝底做成臺階式。

(5)相鄰邊坡急流槽縱向間距一般為40m，在超高段，由于邊坡水量不大，因此高邊坡急流槽間距可以相應(yīng)加大為50～60m一處；在低邊坡，由于路面排水量大，因此邊坡急流槽應(yīng)加密，一般間距為30m；在填挖交界處，攔水埂同樣應(yīng)與邊溝急流槽連接，防止在填挖交界處攔水埂被水沖毀。

3 施工微創(chuàng)新工藝

3.1 路堤填筑

路堤填筑時，考慮到填筑材料大部分為砂性土且多為高填方施工，為避免雨季沖刷造成路基邊坡不穩(wěn)定，采用路堤填筑微創(chuàng)新工藝進(jìn)行施工，即當(dāng)路基填筑到一定高度時，就按照設(shè)計坡度對路基邊坡進(jìn)行修整，再將路基表植土重新護(hù)在坡面上，厚度控制在20～30cm，并按邊坡要求修整到位、拍實。

路堤每填筑3～4m時應(yīng)及時對坡面進(jìn)行整修，確保路基邊坡不陡于設(shè)計值。修整后路基邊坡應(yīng)整齊圓順，頂面每側(cè)應(yīng)寬于設(shè)計路基寬度50cm。上路堤以下路基填筑過程中設(shè)置從中間向兩側(cè)不小于4%的橫坡，以保證排水。填方路基填筑高度大于4m后應(yīng)在路基兩側(cè)邊緣設(shè)置擋水埝以防沖刷路基，擋水埝高約20cm；路基邊坡每間隔15～20m設(shè)置臨時泄水槽一道，與坡腳排水溝相接。臨時泄水槽寬約40cm,深約15cm,采用砂漿抹面，或用不透水材料鋪底，確保雨水通過擋水捻和臨時泄水槽排出路基。實踐證明，該新工藝不僅能有效地防止雨水沖刷邊坡，還能起到邊坡綠化作用。

3.2 路塹開挖

在路塹邊坡開挖后，由于表植土破壞后，砂性土質(zhì)邊坡很易被雨水沖刷，不僅影響邊坡外觀，而且對邊坡穩(wěn)定性造成一定隱患。為了保證邊坡穩(wěn)定及外觀，故在實施過程中采用路塹開挖微創(chuàng)新工藝進(jìn)行施工，即路塹邊坡逐級開挖、逐坡綠化、逐坡防護(hù)，同時為方便后續(xù)的截水溝、平臺溝、急流槽的施工，及時將防排水材料運至指定位置。該工藝可以有效防止施工過程中雨水對路塹邊坡的沖刷，進(jìn)而保證邊坡的穩(wěn)定性和外觀。特別是對于高路塹邊坡施工，不僅能有效減少后期的材料運輸費用，還有利于加快工程進(jìn)度。

3.3 蓋板涵防水處理

蓋板涵臺背回填前，涵洞的防水處理是一個困擾已久的工程難題，導(dǎo)致后期維護(hù)時需要整改處理。其原因是目前蓋板涵的蓋板設(shè)計通常是每米板預(yù)制或每米板現(xiàn)澆，產(chǎn)生了很多蓋板頂縮縫，進(jìn)而加大了涵洞防水處理的難度，也增大了涵洞頂漏水、滲水的可能性。為了能有效防止蓋板涵漏水、滲水，采用新型工藝及材料進(jìn)行防水處理。首先，由于涂涮的瀝青干縮快，涵洞沉降縫外貼牛毛氈經(jīng)常會出現(xiàn)脫落，因此改用自粘性的防水牛毛氈進(jìn)行粘貼；其次由于蓋板頂縮縫多，采用防水土工布(兩布一膜)對蓋板頂全部進(jìn)行覆蓋處理。

3.4 臺背回填

臺背回填作為路基施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵部位，高速公路通車后經(jīng)常出現(xiàn)該位置路基下沉的隱患。為了確保臺背回填質(zhì)量，首先應(yīng)該將臺背垃圾及廢棄土清除干凈，并按設(shè)計要求將臺背基底寬度修整到位，然后按設(shè)計坡度將臺背路基筑成階梯式。臺背回填時，嚴(yán)格控制每層填筑壓實厚度不超過15cm，每層必須檢驗，合格后再填筑下一層。但由于壓路機(jī)無法壓實臺背30cm處位置，為了避免該臺背30cm位置出現(xiàn)質(zhì)量隱患，因此采用小型夯實機(jī)進(jìn)行振動壓實。

4 結(jié)語

路基邊坡的安全穩(wěn)定直接影響到高速公路整體建設(shè)質(zhì)量。在高速公路建設(shè)過程中，要想減少雨水對路基及邊坡的不利影響，就必須做好路基防排水工作。本文針對路基防排水工程的薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)合工程實際情況從方案設(shè)計和施工工藝兩個方面做了改進(jìn)，有效地防止了路堤邊坡被雨水沖刷，保證了路基邊坡穩(wěn)定，并美化了路基邊坡。