曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管盲溝在高速公路路面基層水侵病害防治中的應(yīng)用

曾平安 歐陽衡 陳志方 鄧少偉

（廣州交投城市道路建設(shè)有限公司）

0 引言

在珠三角地區(qū)，雨水豐盈，浸水侵害是該地區(qū)高速公路路面基層病害多發(fā)的主要成因。

良好而完善的排水系統(tǒng)是高速公路的保護(hù)傘，在其日常運(yùn)營中充當(dāng)著重要的角色。本文以廣州東南西環(huán)高速公路路面基層浸水侵害病害處置為例，闡述曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管盲溝在高速公路路面基層浸水侵害病害防治中的作用。

1 項(xiàng)目概況

廣州東南西環(huán)高速公路（以下簡稱東南西環(huán)）東接廣州北環(huán)高速公路黃村站連廣深高速公路，向南跨越珠江、經(jīng)過海珠區(qū)和荔灣區(qū)，然后向南海市的鹽步、黃岐延伸，最后在潯峰洲與北環(huán)高速公路連接，是廣州市環(huán)城高速公路的重要組成部分，是廣東省、廣州市和珠江三角洲地區(qū)高速公路網(wǎng)的樞杻和中心，是廣州戰(zhàn)略性交通設(shè)施之一，由東環(huán)線、南環(huán)線、西環(huán)線三段組成。起點(diǎn)樁號為DK23+158.998，止點(diǎn)樁號為DK60+900，全長37.74公里（含短鏈642.53m），其中主線路基段長10.922 公里，路面結(jié)構(gòu)為水泥混凝土，橋梁段長26.476 公里，除丫髻沙特大橋及其副航道橋的橋面為瀝青混凝土結(jié)構(gòu)外，其余橋梁段的橋面均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。東南西環(huán)第一期工程廣氮立交至三滘路段于1996 年11 月動(dòng)工，1999 年2 月建成通車；第二期工程三滘至潯峰洲立交路段于1998 年10 月動(dòng)工；2000 年6 月26 日全線建成通車。全線橋涵設(shè)計(jì)荷載等級采用汽車-超20 級、掛車-120，計(jì)算行車速度100 公里/小時(shí)，采用六車道全封閉、全立交。

東南西環(huán)主線混凝土路基段2015 年加鋪7cm 厚瀝青罩面，現(xiàn)為瀝青混凝土路面，經(jīng)過多年行駛，路基內(nèi)積存微量水和混凝土路面出現(xiàn)不同程度的沉降和損壞，夏季暴雨侵襲后雨水不能及時(shí)排出路基，導(dǎo)致混凝土板塊橫縫脫離，唧泥從橫縫滲出，破壞瀝青路面結(jié)構(gòu)，瀝青面層經(jīng)雨水破壞行及車多次碾壓后松散掉落，造成路面出現(xiàn)連續(xù)坑槽病害。

圖1 路面病害照片

2 施工工藝

本項(xiàng)目選取東南西環(huán)高速公路主線路基段橫縫瀝青面層病害嚴(yán)重位置進(jìn)行盲溝施工，左右幅共計(jì)60 條盲溝。根據(jù)主線路基段斷面結(jié)構(gòu)形式，確定盲溝形式如圖2、圖3 所示。

主線路基段斷面結(jié)構(gòu)為7cm 細(xì)粒式瀝青面層+28cm C50 混凝土面層+15cm C30 混凝土墊層+25cm水泥穩(wěn)定碎石。

圖2 盲溝布設(shè)圖

圖3 盲溝截面大樣圖

盲溝長度為4m，由路肩伸至慢車道50cm，寬度50cm，根據(jù)主線路基段原斷面結(jié)構(gòu)形式，確定盲溝埋深為75cm，縱斷面結(jié)構(gòu)為7cm 細(xì)粒式瀝青面層+28cm C50混凝土面層+15cm C30 混凝土墊層+25cm 級配為4～8cm 的碎石。

圖4 盲溝施工照片1

盲溝排水管采用曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管（俗稱“硬式透水管”、“滲水管”、“集水暗管”、“盲溝管”等），是一種以高密度聚乙烯（HDPE）為主要原料，添加一定比例的抗氧化和抗酸堿腐蝕劑等，在高溫情況下通過熱擠出機(jī)，經(jīng)環(huán)向均勻搖擺擠出后冷卻成型的具有均勻密集小孔的三分之二平面透水（俗稱透水層）、三分之一平面不透水（俗稱不透水層）的網(wǎng)狀管材。網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)充分利用了“虹吸原理”和“毛細(xì)現(xiàn)象”，集水量更大且集水速度更快，管材一次成型，集透水、排水為一體，又可預(yù)防二次滲漏[4]。管材結(jié)構(gòu)圖如圖5、圖6。

圖5 管材結(jié)構(gòu)圖

圖6 管材實(shí)物圖

曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管主要有以下特點(diǎn)：

⑴集水量大、排水速度快[6]。

開孔率可達(dá)到50%～100%，且開孔結(jié)構(gòu)為曲紋漏斗形式，充分利用了“虹吸原理”和“毛細(xì)現(xiàn)象”，能夠有效將管壁表面的雨水全部接收并排放出去，集排水量是傳統(tǒng)滲水管的10 倍以上。

⑵使用壽命長、節(jié)能環(huán)保。

能夠使用50 年以上不變質(zhì)，由于是采用高密度聚乙烯（HDPE）為主要原料，且添加了抗氧化和抗酸堿腐蝕劑，管材不會(huì)腐爛，抗老化性好，且節(jié)能環(huán)保，對土壤污染小。

⑶施工便捷、節(jié)省工期。

管與管之間只需要使用簡單的直通和彎頭等配件承插連接，另外管材不需要加工鉆孔，節(jié)省因鉆孔而浪費(fèi)的加工時(shí)間，在埋管回填時(shí)無需用土工布包扎管壁，只需在端頭30cm 外壁采用透水土工布包裹即可。

⑷環(huán)剛度高、適用范圍廣。

曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管環(huán)剛度可達(dá)到8KN/㎡，可根據(jù)施工要求定做符合相應(yīng)抗壓強(qiáng)度的管材。

⑸抗地震、抗沉降性能好。

因?yàn)槭荋DPE 材質(zhì)，所以具有優(yōu)良的環(huán)柔性，就算管材被擠壓或彎曲變形，也不會(huì)輕易破裂，不會(huì)影響其本身滲排水性能，也不會(huì)因?yàn)槁坊两刀鴶嗔选?/p>

⑹可降低后期維護(hù)成本。

因?yàn)楣懿慕Y(jié)構(gòu)為一邊開孔和一邊不開孔，能有效防止二次滲漏，有效將集水迅速排除，避免水土流失，對道路的保護(hù)能力強(qiáng)，延長道路基礎(chǔ)的使用壽命，幾乎不需要任何維修，較傳統(tǒng)透水管能夠節(jié)省10 倍以上的后期維護(hù)成本。

⑺裝卸運(yùn)輸方便。管材質(zhì)量輕，且不易損壞，搬運(yùn)方便。

盲溝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)包括：

⑴采用曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管作為排水管，直徑選為11cm，透水量可達(dá)488.03cm3/s，確保滲水能被迅速且大量排走；

⑵盲溝縱坡為1%，保證排水通暢；

⑶選用4cm～8cm 的卵石或單級配碎石作為盲溝內(nèi)填料，并確保含泥量不大于5%(含泥過高會(huì)造成盲溝管封堵)；

⑷盲溝的出口點(diǎn)直接引至路基外低處，不影響路基；

⑸為防止長期使用后盲溝內(nèi)的卵石或碎石被水流中攜帶泥土淤堵，在端頭30cm 外壁采用透水土工布包裹，從而起到隔斷端頭泥土的作用。

圖7 盲溝施工照片2

3 曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管盲溝的優(yōu)勢

本項(xiàng)目以傳統(tǒng)盲溝作為對比，簡述曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管盲溝與傳統(tǒng)盲溝之間的優(yōu)勢。傳統(tǒng)盲溝采用的是不銹鋼管梅花開口并采用土工布包裹，結(jié)構(gòu)形式如圖8。

不銹鋼管盲溝主要有以下幾點(diǎn)缺點(diǎn)：

⑴不銹鋼管開孔位置容易銹蝕；

⑵人工打孔耗時(shí)耗力，不僅麻煩且透水性能得不到保障；

⑶管材較重不易操作，運(yùn)輸成本高；

⑷人工打孔，底面容易二次透水，造成后期維護(hù)成本高；

⑸土工布容易造成孔壁堵塞，使用壽命有限。

圖8 盲溝結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖

曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管盲溝的優(yōu)勢主要有以下幾點(diǎn)[8]：

⑴曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管重量輕，易于操作及運(yùn)輸；

⑵管材抗老化性優(yōu)越，使用壽命長，為普通管材的5 至10 倍；

⑶曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管透水性好，為普通管材的2 至3 倍；

⑷管材使用PE 材質(zhì)制作，環(huán)柔性能好，不會(huì)因施工不當(dāng)損壞管材，安裝省時(shí)省力。

⑸管面2/3 表面積透水，1/3 位不透水密封狀態(tài)，能有效防止二次漏水，有效降低后期維護(hù)成本；

⑹只在端頭30cm 外壁采用透水土工布包裹，管壁不用土工布包裹，長時(shí)間使用不易造成堵塞，使用壽命較長。

4 盲溝的排水作用

通過在路基段設(shè)置曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管盲溝，主要起到以下作用[12]：

⑴路面滲水和路基殘留水能夠通過盲溝被有效排出，但不可避免的是會(huì)有部分雨水通過路面面層滲入基層，尤其是雨季期間暴雨頻繁，雨水更容易滲入路基，如果內(nèi)滲的雨水不能被及時(shí)排出，路面的穩(wěn)定性會(huì)受到很大的影響，容易引發(fā)路面破壞，這是眾多路面破壞原因中的一種；

⑵邊坡內(nèi)層間水、裂隙水會(huì)侵入路基、路面進(jìn)而導(dǎo)致路面破壞，這是路面破壞的另一種原因。而在設(shè)置盲溝之后，邊坡內(nèi)的層間水、裂隙水能夠被引導(dǎo)從而直接流入盲溝的碎石或卵石內(nèi)，再經(jīng)濾水管排走；

⑶通過長期追蹤觀察設(shè)置了盲溝管的路段，發(fā)現(xiàn)在雨季期間，與未設(shè)置盲溝管的路段相比，設(shè)置了盲溝管的路段盲溝管內(nèi)有大量水排出，證明此設(shè)計(jì)是成功的。盲溝管的設(shè)計(jì)對道路路面的排水有著很大的幫助，能夠確保路面的技術(shù)狀況良好；

⑷對比更換路面板塊維修，本項(xiàng)目設(shè)置盲溝可節(jié)約養(yǎng)護(hù)費(fèi)用大約125 萬元，可節(jié)約較多的財(cái)政資金，也可減少大量的占道施工時(shí)間，減少因占道施工而引起的交通擁堵，具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

圖9 施工完成照片1

圖10 施工完成照片2

5 結(jié)束語

綜上所述，曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管盲溝可以有效排出路面滲水和路基殘留水，防止路面因積水而導(dǎo)致路面破壞。

通過工程應(yīng)用表明，無論是處治效果還是施工產(chǎn)生的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益來看，曲紋網(wǎng)狀PE 硬式透水管盲溝都是一種性價(jià)比極高的養(yǎng)護(hù)技術(shù)。