交通運輸論文--淺述公路路基路面排水設計
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劉婷
摘要: 排水設計是路面設計的重要部分之一,路面排水設計的好壞直接影響到公路的路基穩(wěn)定及路面使用壽命,本文交通運輸論文結合工程實際問題,對公路的路面排水設計進行探討。
關鍵詞：路面排水；路面設計；排水設計
我省多個公路升級改造項目原路面檢測情況表明,很多路段的瀝青路面、水泥路面損害均與水有著很大的關系。原瀝青路面面層空隙率加大、運營期間出現(xiàn)的路面裂縫、水泥板接縫處理不到位,這些都導致了水下滲到了路面結構層,層間水又無法及時排出,在夏季高溫、車輪荷載作用下,壓力水不斷沖刷路面結構,導致路面結構承載力下降,出現(xiàn)一系列的病害。因此,路面結構排水應引起足夠重視,根據(jù)地區(qū)降水量、地形、地貌、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件等因素,結合路基排水設計綜合考慮, 合理布置路面排水設施, 采取堵排結合的方案, 除設置正常的排水系統(tǒng)外,還需設置結構內(nèi)部排水系統(tǒng)等多種排水設施,使多種排水設施形成一個功能齊全、排水通暢的完整排水系統(tǒng), 將積滯在路面結構內(nèi)的水分排除到路面和路基結構外,以改善路面的使用性能,提高路面結構使用壽命。
一、路面加鋪層的排水設計
路面加鋪層的排水設計通�？紤]排和封2種方案,設計時一般采用以下措施:
(1)恢復路面橫坡
老路行車道部分由于車輛荷載的長期作用,路面橫坡均小于設計橫坡,有些路段甚至出現(xiàn)行車道中心部位比路基邊緣低的現(xiàn)象,升級改造時需恢復路面橫坡,使路面橫坡不小于2%,便于路面水的迅速排除。
(2)設置透層及封層
在基層頂面噴灑透層瀝青,以增加基層與面層的粘結性,并保護基層不受水透入。
在基層頂面噴灑透層瀝青后設置防水下封層,下封層通�？刹捎孟{封層或乳化瀝青封層。
(3)采用密集配細粒式上面層
采用SMA-13或SUP-13密集配細粒式瀝青砼上面層,減小瀝青面層的滲透性, 以減小雨水的滲入量。
(4)加強路肩排水
目前,國內(nèi)大多數(shù)公路的路肩邊緣排水設計方案采用縱向盲溝加縱、橫向排水管排除路面結構內(nèi)部的水分,縱向盲溝內(nèi)填筑單粒徑碎石, 將集水溝中水排至路基范圍外。常用的路面邊部排水有以下幾種形式:
①排水盲溝+植草
如圖1所示,土路肩采用C25砼空心六棱塊,六棱塊內(nèi)植草,或者土路肩較硬路肩部分低4 cm,土路肩內(nèi)設置塑料排水盲溝。該方案能迅速排除路面降水,避免路面積水而影響行車;施工方便;土路肩植草防護,綠化效果好。但該方案后期土路肩草皮需及時養(yǎng)護,要對草進行修整與清理灰塵, 否則排水效果降低,路面排水對邊坡有一定沖刷, 對防護有一定要求。
②土路肩硬化
如圖2所示,土路肩采用砼預制塊或現(xiàn)澆砼硬化,該方案能迅速排除路面降水, 避免路面積水而影響行車。施工方便,后期養(yǎng)護方便,行車視線良好,但路面排水對邊坡有一定沖刷, 對防護有一定要求�，F(xiàn)澆混凝土存在干縮裂縫,造成路肩滲水。
③排水明溝
如圖3所示,土路肩設置瀝青砼或水泥預制砼排水明溝,該方案施工方便,可以采用攤鋪機一次成型或預制拼裝,與路面形成一體。
二、中央分隔帶排水設計
根據(jù)設計規(guī)范要求, 一級公路、高速公路均需設置中央分隔帶排水。中央分隔帶表面排水有2種方法:一是將中央分隔帶頂面做成拋物線, 拱起井全面積種植草皮封蓋以盡可能減少雨水下滲;二是將中央分隔帶填土夯實,用現(xiàn)澆水泥混凝土封面。如果中央分隔帶表面沒有采用防水層封面,而是采用回填土綠化、中央分隔帶盡管做成了拋物線表面排水,但雨水仍不可避免地會沿回填土下滲。中央分隔帶填土的含水量測試表明填土含水量可高達40%,若這些水份不及時排出, 必然側滲或下滲到路面、路基結構層,造成路面、路基強度降低,因此必須設置中央分隔帶內(nèi)滲水的排出系統(tǒng)。
1. 老路改造工程中央分隔帶的設置
中央分隔帶排水是路面排水的重要內(nèi)容,新建中央分隔帶的常用形式有凸形、凹形、封閉形等。擴建工程當中央分隔帶位于新建位置時,按新建中央分隔帶考慮。當中央分隔帶位于老路部位時,中央分隔帶的設置通常有開挖老路面和不開挖老路面,2種方案見圖4,圖5。
以上2種方案均可排除中央分隔帶水,集水槽及橫向管均需開挖老路埋置,其區(qū)別在于一般路段不開挖老路面方案設置高緣石,一般較新建路面高出30~40 cm,中央分隔帶種植土深度稍淺, 對防炫樹的種植有限制。設計中以開挖老路方案為主,部分項目如某擴建工程采用不開挖老路方案, 目前排水效果良好。
2. 中央分隔帶排水盲溝及橫向管設置
排水盲溝及橫向管設置位置是中央分隔帶排水的重點,在下列位置適當長度范圍內(nèi)應設置縱向碎石盲溝+橫向排水管:
(1)縱坡符號變換的凹形豎曲線底部( 鍋底),包括平坡兩端的最低點處。
橫向管設在最低點處,并在其前后相距3~5 m處各增設1道橫向管。
(2)中分帶開口或遇橋涵, 中分帶滲水被截斷處;橫向管設在上游( 來水方向)的最低點處,并在其前適當位置增設1道橫向管。
(3)縱坡過長,橫向管的出水口宜設置洞口建筑(出水口宜設一節(jié)剛性管),醒目標示,便于管養(yǎng)。
橫向出水口有困難時,可考慮順合成坡方向設置。有條件時,中分帶滲水可順中分帶排入橋涵內(nèi)。
三、超高段排水設計
設置中央分隔帶時,路面超高路段為排除路面水,需設置超高排水設施,通常有以下2種方式。
(1)漫流
當改造后的路面匯水面積不大時(一般小于雙向4車道),為盡量避免開挖老路,節(jié)約工程造價,可采用漫流方式排超高路面水。如某擴建工程,超高外側路面水通過中央分隔帶預留的過水槽漫流過超高內(nèi)側路面(見圖6)。當路面行車道較寬,匯水面積較大時,超高內(nèi)側路面易行車水霧, 影響行車安全�？赏ㄟ^以下方案為避免上側半幅路面表面積水:①上側半幅整體抬高1 cm,下側半幅整體降低1 cm,使中分帶形成排水橫坡以利排水,增減值在超高漸變段漸變(注意路橋協(xié)調(diào));②超高過渡繞路中心線旋轉;③在超高內(nèi)側ZH點處設置易滑標志。
(2)縱向排水溝
這種方案通過在超高外側行車道左側路緣帶內(nèi)設置縱向排水溝,超高外側路面水流入縱向排水溝后由集水井集中排至路基外, 排水順暢,行車安全性好。但該方案工程造價高,尤其在老路利用部分,需大量開挖老路路面,一般在擴建后路面車道數(shù)大于4車道或匯水量較大時采用�？v向排水溝方式見圖7。
四、論文結語
文章通過對路面排水設計中常用方案的分析,列舉各種方案的優(yōu)缺點及各自適用情況,為今后升級改造工程的路面排水設計提供參考。
摘要: 排水設計是路面設計的重要部分之一,路面排水設計的好壞直接影響到公路的路基穩(wěn)定及路面使用壽命,本文交通運輸論文結合工程實際問題,對公路的路面排水設計進行探討。
關鍵詞：路面排水；路面設計；排水設計
我省多個公路升級改造項目原路面檢測情況表明,很多路段的瀝青路面、水泥路面損害均與水有著很大的關系。原瀝青路面面層空隙率加大、運營期間出現(xiàn)的路面裂縫、水泥板接縫處理不到位,這些都導致了水下滲到了路面結構層,層間水又無法及時排出,在夏季高溫、車輪荷載作用下,壓力水不斷沖刷路面結構,導致路面結構承載力下降,出現(xiàn)一系列的病害。因此,路面結構排水應引起足夠重視,根據(jù)地區(qū)降水量、地形、地貌、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件等因素,結合路基排水設計綜合考慮, 合理布置路面排水設施, 采取堵排結合的方案, 除設置正常的排水系統(tǒng)外,還需設置結構內(nèi)部排水系統(tǒng)等多種排水設施,使多種排水設施形成一個功能齊全、排水通暢的完整排水系統(tǒng), 將積滯在路面結構內(nèi)的水分排除到路面和路基結構外,以改善路面的使用性能,提高路面結構使用壽命。
一、路面加鋪層的排水設計
路面加鋪層的排水設計通�？紤]排和封2種方案,設計時一般采用以下措施:
(1)恢復路面橫坡
老路行車道部分由于車輛荷載的長期作用,路面橫坡均小于設計橫坡,有些路段甚至出現(xiàn)行車道中心部位比路基邊緣低的現(xiàn)象,升級改造時需恢復路面橫坡,使路面橫坡不小于2%,便于路面水的迅速排除。
(2)設置透層及封層
在基層頂面噴灑透層瀝青,以增加基層與面層的粘結性,并保護基層不受水透入。
在基層頂面噴灑透層瀝青后設置防水下封層,下封層通�？刹捎孟{封層或乳化瀝青封層。
(3)采用密集配細粒式上面層
采用SMA-13或SUP-13密集配細粒式瀝青砼上面層,減小瀝青面層的滲透性, 以減小雨水的滲入量。
(4)加強路肩排水
目前,國內(nèi)大多數(shù)公路的路肩邊緣排水設計方案采用縱向盲溝加縱、橫向排水管排除路面結構內(nèi)部的水分,縱向盲溝內(nèi)填筑單粒徑碎石, 將集水溝中水排至路基范圍外。常用的路面邊部排水有以下幾種形式:
①排水盲溝+植草
如圖1所示,土路肩采用C25砼空心六棱塊,六棱塊內(nèi)植草,或者土路肩較硬路肩部分低4 cm,土路肩內(nèi)設置塑料排水盲溝。該方案能迅速排除路面降水,避免路面積水而影響行車;施工方便;土路肩植草防護,綠化效果好。但該方案后期土路肩草皮需及時養(yǎng)護,要對草進行修整與清理灰塵, 否則排水效果降低,路面排水對邊坡有一定沖刷, 對防護有一定要求。
②土路肩硬化
如圖2所示,土路肩采用砼預制塊或現(xiàn)澆砼硬化,該方案能迅速排除路面降水, 避免路面積水而影響行車。施工方便,后期養(yǎng)護方便,行車視線良好,但路面排水對邊坡有一定沖刷, 對防護有一定要求�，F(xiàn)澆混凝土存在干縮裂縫,造成路肩滲水。
③排水明溝
如圖3所示,土路肩設置瀝青砼或水泥預制砼排水明溝,該方案施工方便,可以采用攤鋪機一次成型或預制拼裝,與路面形成一體。
二、中央分隔帶排水設計
根據(jù)設計規(guī)范要求, 一級公路、高速公路均需設置中央分隔帶排水。中央分隔帶表面排水有2種方法:一是將中央分隔帶頂面做成拋物線, 拱起井全面積種植草皮封蓋以盡可能減少雨水下滲;二是將中央分隔帶填土夯實,用現(xiàn)澆水泥混凝土封面。如果中央分隔帶表面沒有采用防水層封面,而是采用回填土綠化、中央分隔帶盡管做成了拋物線表面排水,但雨水仍不可避免地會沿回填土下滲。中央分隔帶填土的含水量測試表明填土含水量可高達40%,若這些水份不及時排出, 必然側滲或下滲到路面、路基結構層,造成路面、路基強度降低,因此必須設置中央分隔帶內(nèi)滲水的排出系統(tǒng)。
1. 老路改造工程中央分隔帶的設置
中央分隔帶排水是路面排水的重要內(nèi)容,新建中央分隔帶的常用形式有凸形、凹形、封閉形等。擴建工程當中央分隔帶位于新建位置時,按新建中央分隔帶考慮。當中央分隔帶位于老路部位時,中央分隔帶的設置通常有開挖老路面和不開挖老路面,2種方案見圖4,圖5。
以上2種方案均可排除中央分隔帶水,集水槽及橫向管均需開挖老路埋置,其區(qū)別在于一般路段不開挖老路面方案設置高緣石,一般較新建路面高出30~40 cm,中央分隔帶種植土深度稍淺, 對防炫樹的種植有限制。設計中以開挖老路方案為主,部分項目如某擴建工程采用不開挖老路方案, 目前排水效果良好。
2. 中央分隔帶排水盲溝及橫向管設置
排水盲溝及橫向管設置位置是中央分隔帶排水的重點,在下列位置適當長度范圍內(nèi)應設置縱向碎石盲溝+橫向排水管:
(1)縱坡符號變換的凹形豎曲線底部( 鍋底),包括平坡兩端的最低點處。
橫向管設在最低點處,并在其前后相距3~5 m處各增設1道橫向管。
(2)中分帶開口或遇橋涵, 中分帶滲水被截斷處;橫向管設在上游( 來水方向)的最低點處,并在其前適當位置增設1道橫向管。
(3)縱坡過長,橫向管的出水口宜設置洞口建筑(出水口宜設一節(jié)剛性管),醒目標示,便于管養(yǎng)。
橫向出水口有困難時,可考慮順合成坡方向設置。有條件時,中分帶滲水可順中分帶排入橋涵內(nèi)。
三、超高段排水設計
設置中央分隔帶時,路面超高路段為排除路面水,需設置超高排水設施,通常有以下2種方式。
(1)漫流
當改造后的路面匯水面積不大時(一般小于雙向4車道),為盡量避免開挖老路,節(jié)約工程造價,可采用漫流方式排超高路面水。如某擴建工程,超高外側路面水通過中央分隔帶預留的過水槽漫流過超高內(nèi)側路面(見圖6)。當路面行車道較寬,匯水面積較大時,超高內(nèi)側路面易行車水霧, 影響行車安全�？赏ㄟ^以下方案為避免上側半幅路面表面積水:①上側半幅整體抬高1 cm,下側半幅整體降低1 cm,使中分帶形成排水橫坡以利排水,增減值在超高漸變段漸變(注意路橋協(xié)調(diào));②超高過渡繞路中心線旋轉;③在超高內(nèi)側ZH點處設置易滑標志。
(2)縱向排水溝
這種方案通過在超高外側行車道左側路緣帶內(nèi)設置縱向排水溝,超高外側路面水流入縱向排水溝后由集水井集中排至路基外, 排水順暢,行車安全性好。但該方案工程造價高,尤其在老路利用部分,需大量開挖老路路面,一般在擴建后路面車道數(shù)大于4車道或匯水量較大時采用�？v向排水溝方式見圖7。
四、論文結語
文章通過對路面排水設計中常用方案的分析,列舉各種方案的優(yōu)缺點及各自適用情況,為今后升級改造工程的路面排水設計提供參考。
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