關于巫奉高速公路 A12標段路基排水問題的研究

楊宏山

(河北省唐山市公路建設管理處)

1 引 言

隨著公路建設的發展,特別是高等級公路的建設,水對公路的影響日益突出,國內外公路建設和運營的實踐表明,公路使用性能的衰減與喪失很大程度上與路基地下水和地面水的存在有關。因此,公路排水設施是公路工程必不可少的組成部分,有必要對公路路基排水進行系統研究。目前,對于公路排水問題的研究,多是對于一種排水設計方案的適用范圍的研究。在實際工程中,通常根據現場的具體條件,選取適用的排水方法。本文首先分析了主要的路基排水方法、原理,根據具體的工程實例,選取適用的排水方法。

2 路基排水

2.1 路面排水方式

路面排水方式的選擇,主要依據路面表面水可能對路堤坡面造成的沖刷程度。路面表面排水方式可分三種:橫向漫流分散排水方式、集中截流排水方式和分散集中排水方式。三種排水方式的適用條件及優缺點見表 1。

表 1 路面排水方式的優缺點

2.2 排水設施

2.2.1 地面排水設施

(1)邊溝、排水溝、截水溝

邊溝是最基本的排水設施,用來匯集排除填方路基邊坡降水、路塹邊坡降水以及路基鄰近區域的地表徑流。

截水溝攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流,減輕邊溝的水流負擔,保證挖方邊坡和填方坡腳不受水流沖刷。以下情況必須設坡頂截水溝:山區土質邊坡,且坡頂匯水長度大于 15m;表面為殘積、坡積層邊坡,且坡頂匯水長度大于 15m;潮濕多雨地區的大部分邊坡;滑坡、崩塌、坡面泥石流易發路段邊坡。

排水溝的主要用途是引排水,將路基范圍內各種水源的水流引至橋涵或路基范圍以外的天然河流,其位置距路基坡腳不宜小于 3～4m。橫斷面一般采用梯形,尺寸大小應通過水力水文計算選定,底寬、溝深均不宜小于 0.5m。

(2)跌水與急流槽

跌水與急流槽是路基地面人工排水溝渠的特殊形式,用于陡坡地段,溝底縱坡可達 45°。跌水可帶消力池,按坡度和坡長的不同,構造有單級和多級之分,溝底也有等寬和變寬兩種。單級跌水適用于排水溝渠連接處,由于水位落差較大,需要消能或改變水流方向;較長陡坡地段的溝渠,為減小水流速度和消能,可采用多級跌水。

2.2.2 地下排水設施

(1)明溝

對路基及邊坡土體中的上層滯水或埋藏很淺的潛水或承壓水,可設置兼排地面水的明溝。

(2)暗溝

暗溝是指設置在地面以下引排、集中水流的溝渠,無排滲水和匯水的作用。

(3)盲滲溝

采用滲透方式將地下水匯集于溝內,并將水排到指定地點,這種設施統稱為盲滲溝。盲滲溝具有疏干表層土體,增加坡面穩定性、截斷及引排地下水、降低地下水位、防止地下細顆粒土壤被沖移的作用。

(4)地下排水管及滲井

地下排水管是應用較多的一種地下排水設施。可有管式和洞式兩種,由透水管(管式)、排水洞(洞式)及溝槽內回填的透水性材料組成。將排不出的地表水或邊溝水滲到地下透水層中而設置的用透水材料填筑的豎井稱為滲井。

3 工程實例

3.1 工程概況

巫(巫山)奉(奉節)高速公路地處三峽庫區長江北岸,位于重慶市東部構造侵蝕、溶蝕中、低山、丘陵地貌區。A12合同段位于重慶市巫山縣兩坪鄉桂花村至巫峽鎮早陽村境內,路(橋)面寬度 12.5m,線路奉節端設計為整體式道路,路(橋)面寬度 24.5m,呈南西向——東西向展布。起訖樁號左線 ZK26+655～K30+320,右線 YK26+685～K30+320,長 3594.214m,巫山端接岳家嶺隧道。

區內地表水不發育,線路巫山端有一條近東西向的溪溝斜穿線路,線路中部有一條近南北向的溪溝—崩土灣溝橫穿線路,兩條溪溝常年有少量水流;線路上有 4條季節性沖溝平行線路。降雨時地表水一部分通過坡面徑流匯入溝溪,最終匯入大寧河,一部分通過裂隙下滲補給地下水,轉變為地下徑流。

3.2 排水系統設計

本項目處于長江流域三峽庫區,地表水系較發育;年降雨量充沛,地下水的補給充分。在進行公路排水設計時,應將路基路面排水綜合考慮,使路基路面形成良好的排水系統。

根據具體的工程地質條件等,綜合考慮各項因素,設計的路基排水系統由排水溝、邊溝、截水溝、襯砌拱泄水槽及急流槽、跌水、滲溝、天然河溝等組成。

(1)路基排水

由邊溝、截水溝及排水溝組成。填挖交界處由 A式急流槽引導邊溝水流入排水溝或河溝等排水出口。

(2)路面排水

一般路段:①挖方路段由路拱自然漫流排出土路肩外,經邊溝排出;②低填方路段(邊坡高度 H≤3m)路面水由路拱自然漫流排出土路肩外,沿邊坡坡面匯入排水溝排出;③填方邊坡高度 H＞3m路段,路面水由路拱自然漫流排出土路肩外,沿襯砌拱泄水槽,經護坡道排水槽進入排水溝。超高路段排水:在中央分隔帶內設縱向排水溝、集水井、橫向排水管及急流槽(D式)流進排水溝。

(3)中央分隔帶排水

由縱向碎石滲溝及 Ф100mm軟式透水管將匯水排入集水井中,集水井內積水通過橫向 Ф150mmUPVC排水管經急流槽(D式)匯入路堤排水溝或路塹邊溝。

(4)地下排水

挖方、低填方地下水位較高路段,在邊溝底設置碎石盲溝降低地下水位。

(5)集水井及橫向排水管的設置

必須由排水縱坡標高最低點開始設置,并結合橋涵和通訊電纜的人手井位置合理布設,一般路段集水井間距100m,超高路段集水井間距50m。

排水溝按截面分有三種:A式排水溝適用于普通填方路段,B式排水溝適用于擋土墻設置邊溝路段,C式排水溝適用于改河溝和棄土場段。截水溝設計了四種斷面形式:平緩坡地設 A式山坡截水溝(60×50cm陡梯形),陡峭坡地設B式山坡截水溝(60×50cm矩形溝);一般平臺設 A式平臺截水溝,需綠化平臺設B式平臺截水溝。邊溝按使用情況也分為四種:一般路段A式矩形邊溝、B式橫向排水段舉行邊溝、C式矩形邊溝、D式舉行邊溝。圖 1、2為 A式排水溝、B式山坡截水的斷面圖。

圖 1 A式排水溝斷面圖

圖 2 B式山坡截水溝斷面圖

路堤路段坡腳護坡道外設置 60cm×60cm梯形排水溝(M7.5漿砌片石鋪砌厚 30cm)排除路面排水系統排出的流水及路基邊坡流水。路塹路段在土路肩外緣設置矩形邊溝(M7.5漿砌片石鋪砌厚 30cm,設鋼筋砼蓋板)排除路面及挖方邊坡流水。邊溝采用 60cm×h(h≥60cm)斷面。邊溝水流原則上就近排入自然河溝(出口較陡處設置急流槽)。截水溝用于攔截上方坡面流水并排出邊坡外。依用途分兩種:山坡截水溝設置于路塹上方山坡匯水面積較大路段坡頂5.0m外,A式山坡截水溝(M7.5漿砌片石鋪砌厚 30cm),陡峭山坡采用 B式山坡截水溝(M7.5漿砌片石鋪砌厚30cm)以減少開挖面;平臺截水溝設置于挖方邊坡分級路段的邊坡平臺上,尺寸為 30cm×40cm(M7.5漿砌片石鋪砌厚30cm)內側與邊坡同坡、外側直立。截水溝出口段較陡處設置跌水或急流槽。挖方路塹或低填方路段地下水較豐富影響路基穩定時,在邊溝下方設置縱向滲溝排除地下水。邊溝下碎石盲溝應根據挖方地下水發育情況合理布設,盲溝外側用透水土工布包裹,形成反濾層。溝壁透水土工布采用的無紡土工布,單位面積質量≥300g/m2,滲透系數≥0.01cm/s,幅寬 6m。路塹邊坡內部排水,特別是深路塹邊坡,原則上采用鉆機開孔(Ф110mm),內設 Ф100PVC透水管。邊溝與排水溝連接處如地面坡度較大時采用急流槽或跌水。截水溝、邊溝、排水溝的水流可就近排進天然河溝。各類溝的縱坡一般不小于 0.5%(溝壁鋪砌),溝長原則上不超過 300m,最長不超過 500m;當排水溝與溝渠發生交叉時,設置過水涵。

4 結 語

(1)路基排水工程是公路施工過程中比較重要的一個環節,直接關系到公路的耐久性與實用性;

(2)由于各個具體工程所遇到的工程地質條間等的差別,單個的排水工程都需要進行單獨分析,參考工程利實例,聯系實際情況,選取合適的排水系統;

(3)巫奉公路A12合同段排水工程根據具體分析,采用的路基排水系統由排水溝、邊溝、截水溝、襯砌拱泄水槽及急流槽、跌水、滲溝、天然河溝等組成。

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