行業(yè)資訊
路面排水設計在高等級公路工程中的應用
[摘要]水是影響公路使用功能和耐久性的重要因素,公路的排水設計對路基的穩定性和路面的使用壽命具有顯著(zhù)影響。隨著(zhù)公路設計新理念的提出,又對其在安全和環(huán)保等方面提出了更高的要求。文章就高等級公路的路面排水設計方面的一些問(wèn)題展開(kāi)分析和探討。
[關(guān)鍵詞]公路;排水;路面;設計
水是引起公路病害的主要原因,如何有效地排除路基范圍內的水,以減少公路病害,延長(cháng)公路的使用壽命,保證行車(chē)安全是公路設計中一個(gè)非常重要的問(wèn)題。其中路面排水是公路排水設計的重要組成部分。路面的雨水如果不能迅速有效地排除,會(huì )造成以下危害。
(1)雨水在路面上滯留的時(shí)間過(guò)長(cháng),下滲的水量增加,在行車(chē)荷載的作用下,產(chǎn)生水動(dòng)力,久而久之,會(huì )破壞瀝青混和料,使之出現裂縫,進(jìn)而形成坑槽;水泥混凝土板塊產(chǎn)生唧泥、錯臺和斷板現象。嚴重時(shí),路面的損壞,也會(huì )影響到路基的強度和穩定性。
(2)在路面上形成水膜,降低了路面的抗滑性能,行駛中的車(chē)輛有明顯的橫向滑移感;且高速行車(chē)時(shí),水膜會(huì )霧化,遮擋駕駛員的視線(xiàn);在冰凍季節,形成冰面,降低路面的抗滑性能,嚴重危及行車(chē)安全。公路排水設計一般包括以下兩個(gè)方面內容:一方面要考慮如何減小地下水、農田排灌水對路基的穩定性及強度的影響。另一方面要考慮如何將路表水迅速排出路基之外,最大限度地減少雨水對路基路面施工質(zhì)量的影響,減少因路表水排水不暢或路表水的下滲對路面結構使用性能產(chǎn)生的損害。
1、路界地表排水
路界地表排水包括路基邊坡坡面、路面表面、中央分隔帶和路界范圍內地表坡面的表面排水,以及有可能進(jìn)入路界的公路毗鄰地帶的地表水和相交路界內的地表水。
1.1坡面排水。坡面排水設施由各種斷面形狀和尺寸的溝渠組成,通過(guò)設計流量的計算來(lái)確定橫斷面形狀和尺寸,坡面排水系統由截水溝、急流槽、排水溝及邊溝等組成,與橋梁、涵洞相結合,把坡面水匯集和排引到路界外,個(gè)別自然排水不暢處設置蒸發(fā)池。根據具體的泄水量大小、填挖以及地質(zhì)情況的不同,分別選擇邊溝形式。高速公路排水設計經(jīng)過(guò)流暈計算后,確定填方路堤采用100m深梯形邊溝,挖方路塹采用50m深淺碟形邊溝,邊溝溝底縱坡不小于0.12%,與橋涵或兼做涵洞的部分通道綜合考慮,將水排入自然溝渠中。對于挖方路段,通過(guò)截水溝排出坡頂上方的來(lái)水。當自然邊坡較緩時(shí),宜采梯形截水溝;當山體陡峭時(shí)。宜采用矩形規形截水溝。截水溝的流水一般通過(guò)急流槽排入到邊溝、排水溝或自然溝渠中。對于多級挖方邊坡,每級邊坡的平臺均應設置平臺截水溝,平臺截水溝常通過(guò)急流槽、接水溝將水引至溝或截水溝中。
1.2路面表面排水。降落在路面上的雨水、通過(guò)路面橫向坡度向兩側排流,高速挖方路塹及縱坡小于0.3%填方路段采用分散式排水,橫向排流的雨雪水直接流入邊溝;其他填方路堤采用集中排水方式,在硬路肩邊緣設置12cm高瀝青表砂攔水帶,匯集路面水,每隔一定的距離經(jīng)泄水口和邊坡急流槽,排至路基邊溝。原則上每20m設假一泄水口和邊坡急流槽,攔水帶的喇叭式開(kāi)口采用對稱(chēng)布置,對于凹曲線(xiàn)底部,必須設置泄水槽開(kāi)口。設計中,在超高側行車(chē)方向內側路緣帶設置20cm×30cm鋼筋混凝土縱向排水溝,將超高幅路面水引至按60~80m間距設假的集水井內,而后通過(guò)橫向金屬波紋管將匯水排至急流槽。
1.3中央分隔帶排水。高速公路中央分隔帶采用凸形,分隔帶內種植灌木,為防止水通過(guò)中央分隔帶填土滲入路面基層和路基,排水設計在中央分隔帶底部及側面鋪以復合土工膜作為隔離層。有的高速公路在中央分隔帶底部還設置縱向碎石滲溝,滲溝內底部縱向設116型雙壁波紋打孔透水管一根,四周填砂礫,每80m左右兩側交錯布設一道橫向排水管,橫向排水管出口接于邊坡急流槽內;挖方路段在挖方起終點(diǎn)填挖交界處的填方路基內布設一道橫向排水管,將水引出路基。
2 路面內部排水
2.1路面邊緣排水系統。一般高速公路設計均沿路面邊緣設置縱、橫向排水盲溝,來(lái)排除滯留在路面結構內的自由水,排水言溝可以采用無(wú)砂混凝土,由水泥處治的開(kāi)級配組集料組成,孔隙率設計為15%~25%,粗集料最大粒徑小大于10mm。
2.2路面結構層防水。在路面材料結構設計中,將路面結構層設為密級配結構,設置一層瀝青碎石排水層。同時(shí)在水穩定碎石層上面設置一層防水層等措施以阻止通過(guò)面層下滲的水繼續下滲,保證路基基層
具有足夠的強度和耐久性。
3、地下排水
地下水帶來(lái)的危害往往很大,地下水通過(guò)毛細作用侵潤路基,使得土基強度降低,過(guò)多的地下水會(huì )使得路基泡軟、坍塌,并嚴重影響路面結構的安全。在公路的使用過(guò)程中路基路面結構內部的含水量必須控制在干燥或中濕的狀態(tài)不影響其自身強度和穩定性,在一般情況下,汽車(chē)荷載的作用區域達1.2~1.5m。對特重型汽車(chē)而言。作用區域可達3m,也就是說(shuō),路面以下3m深度范圍內的路面結構層和土基,是特重車(chē)荷載的持力層,為了防止地下水淹沒(méi)工毛細水浸潤路基,必須將路基地下水位降低到持力層以下,才能確保路基強度延長(cháng)路而的使用時(shí)間。
4、構造物排水
構造物排水主要包括橋面排水、臺背及支檔構造物排水。
4.1橋面排水。橋面一般采用四種措施共同作用,以排除橋面范圍內降水。
(1)橋面設置:橫坡和縱坡組成的合成坡度將積水排向行車(chē)道兩側,井通過(guò)泄水孔排至地表或地表排水系統中;
(2)在橋面行車(chē)道外緣,墻式護攔內側,于中粒式瀝青混凝土層設縱向排水盲溝,盲溝內填無(wú)砂混凝土,使瀝青混凝土鋪裝內滲水匯集縱向排水盲溝內,再由泄水管排出;
(3)橋面鋪裝內設防水混凝土層;
(4)為聯(lián)單保證橋梁上部結構中鋼筋不被銹蝕,提高其耐久性,還需在防水混凝土層頂面設置防水層,以隔絕瀝青混凝土層內滲水侵入橋梁上部結構。
4.2臺背及支檔構造物排水。為疏干臺后或檔墻后填料中的水分,防止由于積水而使臺身承受額外的靜水壓力、粘性土填料浸水后的膨脹壓力,需對臺背及支檔構造物采取排水設施。橋臺、涵臺臺背采用中粗砂、開(kāi)山碎石渣等透水性回填料;支檔物墻身背后設縱向碎石滲溝,滲溝外包復合工布,滲溝底設軟式透水管,透水管通過(guò)橫向PVC管與墻身表面泄水孔連接,將水排出。
5、結語(yǔ)
路面排水的重要性已經(jīng)得到公路建設者的重視,已經(jīng)在公路排水系統、路面排水設施、排水路面結構等方面進(jìn)行了大量的研究,并且取得了很好的效果。公路的排水設施是整個(gè)公路系統的重要組成部分,好的排水設施對整個(gè)公路的使用性能、安全性、舒適性等都有著(zhù)很大的作用。在設計中,應當積極開(kāi)拓思路,加強對排水設計的研究,加強排水系統的適應性、有效性,加強排水系統自身的統一協(xié)調,以及與周?chē)h(huán)境的協(xié)調性,使排水系統更好的為整個(gè)公路系統服務(wù)。
[關(guān)鍵詞]公路;排水;路面;設計
水是引起公路病害的主要原因,如何有效地排除路基范圍內的水,以減少公路病害,延長(cháng)公路的使用壽命,保證行車(chē)安全是公路設計中一個(gè)非常重要的問(wèn)題。其中路面排水是公路排水設計的重要組成部分。路面的雨水如果不能迅速有效地排除,會(huì )造成以下危害。
(1)雨水在路面上滯留的時(shí)間過(guò)長(cháng),下滲的水量增加,在行車(chē)荷載的作用下,產(chǎn)生水動(dòng)力,久而久之,會(huì )破壞瀝青混和料,使之出現裂縫,進(jìn)而形成坑槽;水泥混凝土板塊產(chǎn)生唧泥、錯臺和斷板現象。嚴重時(shí),路面的損壞,也會(huì )影響到路基的強度和穩定性。
(2)在路面上形成水膜,降低了路面的抗滑性能,行駛中的車(chē)輛有明顯的橫向滑移感;且高速行車(chē)時(shí),水膜會(huì )霧化,遮擋駕駛員的視線(xiàn);在冰凍季節,形成冰面,降低路面的抗滑性能,嚴重危及行車(chē)安全。公路排水設計一般包括以下兩個(gè)方面內容:一方面要考慮如何減小地下水、農田排灌水對路基的穩定性及強度的影響。另一方面要考慮如何將路表水迅速排出路基之外,最大限度地減少雨水對路基路面施工質(zhì)量的影響,減少因路表水排水不暢或路表水的下滲對路面結構使用性能產(chǎn)生的損害。
1、路界地表排水
路界地表排水包括路基邊坡坡面、路面表面、中央分隔帶和路界范圍內地表坡面的表面排水,以及有可能進(jìn)入路界的公路毗鄰地帶的地表水和相交路界內的地表水。
1.1坡面排水。坡面排水設施由各種斷面形狀和尺寸的溝渠組成,通過(guò)設計流量的計算來(lái)確定橫斷面形狀和尺寸,坡面排水系統由截水溝、急流槽、排水溝及邊溝等組成,與橋梁、涵洞相結合,把坡面水匯集和排引到路界外,個(gè)別自然排水不暢處設置蒸發(fā)池。根據具體的泄水量大小、填挖以及地質(zhì)情況的不同,分別選擇邊溝形式。高速公路排水設計經(jīng)過(guò)流暈計算后,確定填方路堤采用100m深梯形邊溝,挖方路塹采用50m深淺碟形邊溝,邊溝溝底縱坡不小于0.12%,與橋涵或兼做涵洞的部分通道綜合考慮,將水排入自然溝渠中。對于挖方路段,通過(guò)截水溝排出坡頂上方的來(lái)水。當自然邊坡較緩時(shí),宜采梯形截水溝;當山體陡峭時(shí)。宜采用矩形規形截水溝。截水溝的流水一般通過(guò)急流槽排入到邊溝、排水溝或自然溝渠中。對于多級挖方邊坡,每級邊坡的平臺均應設置平臺截水溝,平臺截水溝常通過(guò)急流槽、接水溝將水引至溝或截水溝中。
1.2路面表面排水。降落在路面上的雨水、通過(guò)路面橫向坡度向兩側排流,高速挖方路塹及縱坡小于0.3%填方路段采用分散式排水,橫向排流的雨雪水直接流入邊溝;其他填方路堤采用集中排水方式,在硬路肩邊緣設置12cm高瀝青表砂攔水帶,匯集路面水,每隔一定的距離經(jīng)泄水口和邊坡急流槽,排至路基邊溝。原則上每20m設假一泄水口和邊坡急流槽,攔水帶的喇叭式開(kāi)口采用對稱(chēng)布置,對于凹曲線(xiàn)底部,必須設置泄水槽開(kāi)口。設計中,在超高側行車(chē)方向內側路緣帶設置20cm×30cm鋼筋混凝土縱向排水溝,將超高幅路面水引至按60~80m間距設假的集水井內,而后通過(guò)橫向金屬波紋管將匯水排至急流槽。
1.3中央分隔帶排水。高速公路中央分隔帶采用凸形,分隔帶內種植灌木,為防止水通過(guò)中央分隔帶填土滲入路面基層和路基,排水設計在中央分隔帶底部及側面鋪以復合土工膜作為隔離層。有的高速公路在中央分隔帶底部還設置縱向碎石滲溝,滲溝內底部縱向設116型雙壁波紋打孔透水管一根,四周填砂礫,每80m左右兩側交錯布設一道橫向排水管,橫向排水管出口接于邊坡急流槽內;挖方路段在挖方起終點(diǎn)填挖交界處的填方路基內布設一道橫向排水管,將水引出路基。
2 路面內部排水
2.1路面邊緣排水系統。一般高速公路設計均沿路面邊緣設置縱、橫向排水盲溝,來(lái)排除滯留在路面結構內的自由水,排水言溝可以采用無(wú)砂混凝土,由水泥處治的開(kāi)級配組集料組成,孔隙率設計為15%~25%,粗集料最大粒徑小大于10mm。
2.2路面結構層防水。在路面材料結構設計中,將路面結構層設為密級配結構,設置一層瀝青碎石排水層。同時(shí)在水穩定碎石層上面設置一層防水層等措施以阻止通過(guò)面層下滲的水繼續下滲,保證路基基層
具有足夠的強度和耐久性。
3、地下排水
地下水帶來(lái)的危害往往很大,地下水通過(guò)毛細作用侵潤路基,使得土基強度降低,過(guò)多的地下水會(huì )使得路基泡軟、坍塌,并嚴重影響路面結構的安全。在公路的使用過(guò)程中路基路面結構內部的含水量必須控制在干燥或中濕的狀態(tài)不影響其自身強度和穩定性,在一般情況下,汽車(chē)荷載的作用區域達1.2~1.5m。對特重型汽車(chē)而言。作用區域可達3m,也就是說(shuō),路面以下3m深度范圍內的路面結構層和土基,是特重車(chē)荷載的持力層,為了防止地下水淹沒(méi)工毛細水浸潤路基,必須將路基地下水位降低到持力層以下,才能確保路基強度延長(cháng)路而的使用時(shí)間。
4、構造物排水
構造物排水主要包括橋面排水、臺背及支檔構造物排水。
4.1橋面排水。橋面一般采用四種措施共同作用,以排除橋面范圍內降水。
(1)橋面設置:橫坡和縱坡組成的合成坡度將積水排向行車(chē)道兩側,井通過(guò)泄水孔排至地表或地表排水系統中;
(2)在橋面行車(chē)道外緣,墻式護攔內側,于中粒式瀝青混凝土層設縱向排水盲溝,盲溝內填無(wú)砂混凝土,使瀝青混凝土鋪裝內滲水匯集縱向排水盲溝內,再由泄水管排出;
(3)橋面鋪裝內設防水混凝土層;
(4)為聯(lián)單保證橋梁上部結構中鋼筋不被銹蝕,提高其耐久性,還需在防水混凝土層頂面設置防水層,以隔絕瀝青混凝土層內滲水侵入橋梁上部結構。
4.2臺背及支檔構造物排水。為疏干臺后或檔墻后填料中的水分,防止由于積水而使臺身承受額外的靜水壓力、粘性土填料浸水后的膨脹壓力,需對臺背及支檔構造物采取排水設施。橋臺、涵臺臺背采用中粗砂、開(kāi)山碎石渣等透水性回填料;支檔物墻身背后設縱向碎石滲溝,滲溝外包復合工布,滲溝底設軟式透水管,透水管通過(guò)橫向PVC管與墻身表面泄水孔連接,將水排出。
5、結語(yǔ)
路面排水的重要性已經(jīng)得到公路建設者的重視,已經(jīng)在公路排水系統、路面排水設施、排水路面結構等方面進(jìn)行了大量的研究,并且取得了很好的效果。公路的排水設施是整個(gè)公路系統的重要組成部分,好的排水設施對整個(gè)公路的使用性能、安全性、舒適性等都有著(zhù)很大的作用。在設計中,應當積極開(kāi)拓思路,加強對排水設計的研究,加強排水系統的適應性、有效性,加強排水系統自身的統一協(xié)調,以及與周?chē)h(huán)境的協(xié)調性,使排水系統更好的為整個(gè)公路系統服務(wù)。
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