公路大修工程中分帶防排水處治技術(shù)研究

蔡曉斌

(淮安市公路事業(yè)發(fā)展中心，淮安 223001)

在公路養(yǎng)護(hù)周期內(nèi)，瀝青路面水毀是路面病害的主要原因之一，往往會導(dǎo)致路面出現(xiàn)松散、坑槽、翻漿、麻面、沉陷等病害。公路瀝青路面水毀的原因主要有路面空隙率大導(dǎo)致水下滲、路面縱橫裂縫導(dǎo)致路面積水下滲、路肩水滲入、低洼處地下水位升高、中分帶防排水設(shè)施損壞導(dǎo)致積水滲入路面結(jié)構(gòu)層和路基等[1]。而且，中分帶綠化帶均為素土填筑，其孔隙率大、積存水量最多，若防排水設(shè)施損壞，大量積水將從中分帶底部和側(cè)面滲透浸入路面結(jié)構(gòu)層和路基裂縫中，在行車荷載作用下，裂縫中的水被反復(fù)擠壓沖刷，會加快公路水毀病害的進(jìn)程。因此，處理好中分帶防排水可以減少中分帶積水對路面結(jié)構(gòu)和路基的滲入，有效延長公路的使用壽命，是防治公路路面水毀問題的關(guān)鍵因素之一。

1 典型病害案例及原因分析

通過對近年來國省干線公路多個養(yǎng)護(hù)大修工程路段典型病害的原因進(jìn)行分析，可以確定一級公路中分帶防排水設(shè)施損壞、失效，是這些路段出現(xiàn)路面典型水毀病害的重要原因。

1.1 典型病害狀況

(1) 某國道始建于1996—1997年，為雙向四車道一級公路標(biāo)準(zhǔn)，水泥砼路面，路基為分幅填筑且中分帶未設(shè)置防排水設(shè)施。通車數(shù)年后，水泥砼板塊頻繁出現(xiàn)斷板、唧漿等病害，后在行車道水泥砼板塊外側(cè)邊緣增設(shè)了縱向集水盲溝，并通過硬路肩下橫向盲溝將水排出邊坡。經(jīng)后期觀測，中分帶外滲水通過水泥砼板與二灰碎石基層層間流入盲溝排出，短期內(nèi)有一定效果。然而，不久即發(fā)現(xiàn)碎石盲溝被泥漿淤塞，失去排水功能。2008—2009年，老路水泥砼路面改建為瀝青砼路面，考慮中分帶綠化苗木已經(jīng)成形，景觀較好，故改建時仍沒有對中分帶增設(shè)防排水設(shè)施。2013年，路面再次開始出現(xiàn)嚴(yán)重病害，特別是在靠近中分帶附近的超車道出現(xiàn)了嚴(yán)重的翻漿、坑槽、網(wǎng)裂等病害。瀝青砼面層銑刨后的基層、底基層病害如圖1所示。

(2) 某國道于2008—2009年建成通車，為雙向四車道一級公路標(biāo)準(zhǔn)，瀝青砼路面。中分帶內(nèi)設(shè)有縱向盲溝、集水槽，底部和側(cè)面實施了防水層，并在老路基內(nèi)設(shè)置了橫向排水管；但施工時先建成了防排水設(shè)施，待素土回填完成后才施作波形護(hù)欄，因此在立柱打樁施工中不可避免地對防水層造成了破壞。近年來，該國道路面出現(xiàn)大量坑槽、龜裂、沉陷、唧漿等病害。經(jīng)調(diào)查，中分帶內(nèi)存有大量積水，縱橫向排水管道已堵塞，水無法排出。路面病害如圖2所示。

1.2 病害原因分析

通過典型路段病害調(diào)查與分析，發(fā)現(xiàn)中分帶積水滲入路面結(jié)構(gòu)和路基導(dǎo)致路面產(chǎn)生病害的主要原因有中分帶未設(shè)置防排水設(shè)施和防排水設(shè)施損壞失效兩種類型，同時中分帶綠化帶素土填筑是否飽滿、密實，土頂弧度是否平順，綠化草坪是否滿密，也會對中分帶積水量和飽水量造成一定影響。若中分帶內(nèi)的雨水不能及時排出，經(jīng)過日積月累，就會通過各種裂縫空隙慢慢滲入兩側(cè)路面結(jié)構(gòu)和路基中并長期存在，導(dǎo)致道路結(jié)構(gòu)承載力逐步下降。路面結(jié)構(gòu)層中裂縫和空隙中的積水，在行車荷載的作用下，反復(fù)受到擠壓沖刷，會加速瀝青砼與水穩(wěn)碎石中瀝青、水泥等膠結(jié)料和集料的剝離，導(dǎo)致唧漿、沉陷、坑槽等病害[2]。

2 中分帶防排水措施無損處治提升

目前常用的中分帶防排水方案主要有：中分帶設(shè)置盲溝、集水井等排水設(shè)施，中分帶鋪面(中分帶表面設(shè)置防水層)，設(shè)置碎石排水墻和鋸槽防滲墻等。

公路養(yǎng)護(hù)大修工程一般工期較緊、交通干擾大、施工空間受限，加之中分帶內(nèi)灌木、草坪等綠化苗木與波形梁防撞護(hù)欄等交安設(shè)施相對完善、使用狀況良好，若全面開挖中分帶重新實施防排水措施，將造成很大浪費，且會導(dǎo)致工期拉長，嚴(yán)重影響道路正常通行。因此，經(jīng)多方研究論證和比選，提出一種中分帶防排水措施無損處治提升方案，即在左側(cè)路緣帶邊緣設(shè)置混凝土擋水墻，并在凹曲線最低點、中分帶開口端頭等易積水路段補(bǔ)充設(shè)置集水井及橫向排水管中分帶。方案具體內(nèi)容如下：

(1) 在一般路段設(shè)置混凝土擋水墻。

在路緣帶范圍內(nèi)澆筑C25混凝土擋水墻，擋水墻頂面與瀝青砼下面層頂面平齊，底面低于下基層底面約10 cm。

具體措施：中分帶內(nèi)部整體不做改動，待老路基層銑刨完成后，銑刨20 cm寬范圍老路底基層至下基層底面下方10 cm，然后澆筑C25砼擋水墻(擋水墻頂面至下面層頂面)，側(cè)壁涂防水瀝青，再加鋪路面補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)層?；炷翐跛畨M截面如圖3所示。

(2) 在凹曲線最低點位置和中分帶開口端頭增設(shè)集水井和橫向排水管。

在凹型豎曲線最低點位置和中分帶開口端頭(根據(jù)縱斷面低點端頭)的中分帶內(nèi)設(shè)置帶蓋板的集水井，并橫向開挖40 cm寬的凹槽，設(shè)置橫向加筋PVC(聚氯乙烯)排水管至路基邊緣(橫向排水管要求超出路基邊坡，保證出水通暢)，集水井處中分帶需全挖。

具體措施：待老路底基層銑刨完成后，挖除凹曲線最低點約2 m范圍內(nèi)的老路中分帶綠化和種植土至老路底基層頂面，在中分帶中心74 cm寬范圍內(nèi)向下開挖至底基層頂面下方63 cm，澆筑C20集水井(前后左右各開個10 cm×10 cm進(jìn)水孔，設(shè)置粗粒料反濾層并蓋上透水土工布)，上部采用磚砌，井蓋采用成品市政輕質(zhì)雨水井蓋(便于后期養(yǎng)護(hù)清理)，井外在路面底基層內(nèi)設(shè)置橫向加筋PVC排水管(超出路基邊坡)；澆筑C25砼擋水墻，側(cè)面涂防水瀝青，再加鋪補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)層，最后恢復(fù)集水井周邊培土和綠化。集水井和橫向排水管橫截面如圖4所示。

3 后期使用情況

2016年起，該方案結(jié)合道路大修工程進(jìn)行試用，后期又在多個類似工程中對擋水墻、集水井、收集管等結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化完善。經(jīng)過幾年的持續(xù)跟蹤觀測，中分帶集水井、反濾層、橫向排水管等設(shè)施使用狀況較好，未發(fā)現(xiàn)明顯淤塞現(xiàn)象；特別是雨季汛期，可以發(fā)現(xiàn)邊坡外的橫向管出口有大量水流出。抽選部分位置對路緣帶附近路面進(jìn)行開槽檢查，擋水墻路面一側(cè)基層、底基層無明顯潮濕、積水現(xiàn)象，可見增設(shè)擋水墻有效阻止了中分帶雨水側(cè)向侵入路面結(jié)構(gòu)層。大修改造后的道路使用至今，交通量雖大，但路面狀況一直保持穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)典型水毀病害。

4 結(jié)語

通過分析一級公路路面水毀病害的原因和研究中分帶防排水措施無損處治提升對策，可以確定公路中分帶防排水設(shè)施損壞導(dǎo)致雨水滲入路面結(jié)構(gòu)和路基中是造成路面病害的主要原因之一。本文采用的防排水措施處理方案，能夠?qū)⒅蟹謳ч_挖量控制在較小范圍，同時對綠化苗木、安防設(shè)施影響較小，施工方便快捷，不影響大修工程總體工期，在投資增加較少的基礎(chǔ)上，有效提升了中分帶防排水性能，大大減少了中分帶積水對路面結(jié)構(gòu)的影響，從而有效延長了公路的使用壽命，可為類似一級公路大修工程改造提供參考。