于 鵬
(新疆立弓交通勘察設計研究院)
新時期高速公路路基路面排水設計初探
于 鵬
(新疆立弓交通勘察設計研究院)
我國公路建設已經進入以高速公路建設為主的新時期。水是引起路基路面各種病害的重要因素,因此路基路面的排水設計非常重要。分析高速公路建設中存在的問題,闡述高速公路路基路面的排水設計原則和具體的措施,對提高經濟效益與解決高速公路建設中的質量問題有重要意義。
高速公路;路基;路面;排水設計
1 排水設計對高速公路建設的重要性
在影響高速公路質量的眾多因素中,水是危害高速公路的最重要因素。危害公路的主要自然因素是水,也是造成高速公路路面路基損害的主要原因。下雨后多余的水排不出去,積壓會侵蝕路基、路面的結構,造成路基沉陷、坍塌,路面錯臺、斷裂等嚴重后果。此外,地下水與農田灌溉水會影響路基的穩定性及路面的強度,從而關系到營運的安全性與道路的使用年限。我國現今公路建設病害多是由路基路面排水設計不當引起的,因此,在建設公路之前要充分考慮這個因素,做好高速公路路基路面的排水設計工作,預防不必要的損失。
在設計前必須對所將建的路段進行調查研究,要結合當地的水文與降雨情況,充分利用原有的自然水系和有利的地形,全面規劃,合理布局。高速公路公路路基路面排水設計要根據各類損害水來源不同及產生危害的特點,通過設置不同的工程結構來控制和減小水危害路基路面的結構。因此,排水設計要具體問題具體分析,針對不同路基與路面的路段,采取不同的措施,設計一個排水能力強、各種排水設施功能齊全的排水系統。
排水設計時要注意對環境的保護。由于路基排水系統里有高速路面上行駛過車輛留下的油污、粉塵等有害物質,因此在設計時要盡量做到排灌分家,防止出現污染水源的情況。其次,要注意周圍山坡的水土流失問題;對于天然的溝溪與水系,要盡量避開,不能破壞與合并,改變水流的性質。第三,在設計時要考慮當地的農田用水需求,在防范農田灌溉水渠影響路基時,要注意不要危害水利設施;此外,排水系統在獨立成體系時要避免沖毀農田,破壞農田等問題。
關于高速公路路面病害有路面沉降、路面產生嚴重的車轍鼓起、路面的結構性被破壞、瀝青路面開裂等問題。因此,在設計時,要充分考慮各種問題產生的原因,以避免出現這些病害。
路基是路面的基礎,做好路基的技術性工作尤為重要。高速公路路基沒做好,可能會出現路基邊坡塌方,路基的沉陷,路基的翻漿與凍脹,路基沿山坡滑動,路基滑坡等問題;這些病害的產生與發展都和水的作用相關,因此,排水是防治這些問題的根本。
高速公路路基與路面的排水設計設施有不同的地方,但是它們的目的都是相同的,即采用合適的排水設施匯集、攔截、隔斷、疏干可能會危害路基路面的地下水和地面水,從而使路基路面長期保持干燥,保護路基路面的穩定性和強度。
(1)關于地面水的排水設施
地面水是指降水的天然匯集場,一般主要是由雨水落到地面的水順著地表徑流,沿著地勢高的地方向低處流動,最后匯集形成地面的徑流。針對高速路的地面水,可采取的排水設施有截水溝、邊溝、排水溝、急流槽、跌水與攔水帶等。在設計之前要收集所建設道路當地的相關氣象資料,關于降水的周期、頻率與降水量要了解清楚,做一個合理的地面水量預測,再結合具體的地形地段采取合理的排水措施。
(2)關于地下水的排水設施
地下水泛指存在于地下多孔介質中的水,主要有上層滯冰、層間水與潛水三類,是存在于地表以下巖(土)層空隙中的各種不同形式水的統稱。針對地下水采取的排水設施有隔離層、暗溝、參溝、參井等,這些措施的統一特征就是排水量較小,主要是以參流的方式慢慢排除路基內的水。在采取措施前也應進行實地考察,科學分析各種地形的地下水形式與水量,采取恰當的措施。
(1)超高路段的路面排水設計
超高路段的水,侵占超高側的行車道,并且在凸形中央分隔帶中穿過,進入另一側行車道;超高側匯集的路面水應及時排除,否則容易發生交通事故。為了防止發生這種情況,可在路側面開一條縱向的排水溝,并在一定的距離設置橫向排水管和集水井,使超高側路面的積水能及時順利地排入路基的邊溝里。
(2)一般路段的路面排水設計
一般路段就是沒有超高地方的路段,路面坡度較小。這種路段根據路線縱坡所占比例的大小,可采取集中截流和分散漫流兩種形式。分散漫流方式就是讓路面水順著橫坡與縱坡的經路堤邊坡排到入邊溝,一般采用水泥混凝土的平緣石為路緣石的材料,這種方式適合路線縱坡小于百分之零點三的情況。當路線縱坡大于百分之零點三時,就要采用集中截流的排水方式,它是集中路面水,設置瀝青混凝土攔水緣石在硬路肩邊緣土路肩的范圍內,然后根據一定的距離經泄水口排到邊坡急流槽,留到路基邊溝。
(1)路基地表排水設計
路基地表排水設計是對截水溝、排水溝、邊溝等進行設計和規劃。其中最重要的是邊溝的設計,它在整個高速公路排水設施設計中占有最大的比重,設計人員對此要給予高度重視,遵循邊溝設計的原則,科學選定邊溝尺寸的參數。
(2)路基地下水排水設計
路基地下水的設計根據不同的地形,又分為一般路段、低矮路堤、軟基處理段、挖方路段、填挖交階段等;不同的地段要采取不同的排水設計方法。
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