山區(qū)高速公路路基路面排水施工技術(shù)探究

郝北一

（河北高速公路集團(tuán)有限公司張涿分公司，河北 張家口 075000）

山區(qū)高速公路地理位置具有特殊性，維修難度較大，對(duì)路基路面的耐久性要求較高[1-3]。在外界水的作用下，路基易發(fā)生不均勻沉降等病害，導(dǎo)致路基變形失穩(wěn)破壞，引發(fā)路面開(kāi)裂、滑坡和泥石流，給交通帶來(lái)很大不便，阻礙山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[4]。因此，本文首先研究了常見(jiàn)的山區(qū)高速公路路基路面排水施工技術(shù)，分析了其作用與不足。針對(duì)傳統(tǒng)山區(qū)公路路基排水技術(shù)的不足，結(jié)合山區(qū)材料運(yùn)輸困難的特點(diǎn)，對(duì)已有山區(qū)高速公路路基路面排水施工技術(shù)提出改進(jìn)措施。

一、外界水對(duì)公路路基路面的影響

外界水是影響山區(qū)高速公路穩(wěn)定性的重要因素之一，其按空間分布，可分為地表水和地下水，這兩種水會(huì)對(duì)山區(qū)高速公路路基路面產(chǎn)生不同的影響。

（一）地表水的影響

一方面，山區(qū)高速公路地形地貌條件復(fù)雜，山區(qū)高速公路邊坡防護(hù)時(shí)，只選擇單一的圬工防護(hù)，缺少植被護(hù)坡，路基邊坡直接裸露在外界，在長(zhǎng)期雨水作用下，可能會(huì)引發(fā)崩塌、滑坡等危害。另一方面，山區(qū)高速公路在修筑過(guò)程中，很難保證高速公路路面平整度，且路面材料在動(dòng)荷載作用下產(chǎn)生不均勻變形，路面極易積水。此時(shí)，路面積水會(huì)通過(guò)高速公路施工縫或者路面裂縫滲入到路基內(nèi)部，路基填料在外界水的浸泡下，物理力學(xué)性能顯著降低，在行車動(dòng)荷載作用下產(chǎn)生較大或者不均勻的沉降，影響行車安全。

（二）地下水的影響

施工過(guò)程中路基壓實(shí)時(shí)，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)將含水量控制在路基填料的最優(yōu)含水量。此時(shí)，在壓路機(jī)的碾壓荷載作用下，結(jié)合水將包裹土顆粒，通過(guò)結(jié)合力將填料顆粒連接起來(lái)，形成高強(qiáng)度整體。隨著路基地下水的侵入，填料顆粒間的空隙水增加，破壞了原有離子交換平衡，結(jié)合水的膠結(jié)力降低，路基填料的整體物理強(qiáng)度降低，引發(fā)翻漿、不均勻沉降等病害。在寒冷地區(qū)，隨著路基含水量增加，路基凍脹病害加劇，嚴(yán)重影響山區(qū)公路路基路面質(zhì)量。

二、公路路基路面排水施工技術(shù)分析

在施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，可通過(guò)在路基路面設(shè)置邊溝、截水溝、排水溝等排水設(shè)施將地面水及地下水引排到高速公路影響范圍以外，降低外界水對(duì)山區(qū)高速公路路基路面的影響。

（一）邊溝

由于路面具有橫坡，雨水會(huì)向路面兩側(cè)流動(dòng)并流至邊溝，最終被引排到高速公路影響范圍以外。邊溝一般設(shè)置在路堤坡腳或路塹路肩2m范圍內(nèi)，其尺寸應(yīng)按照山區(qū)高速公路所在地區(qū)的最大降雨量計(jì)算，按照截面形式可分為梯形截面和矩形截面，如圖1所示。

圖1 邊溝形式

邊溝能及時(shí)將路面雨水引排出去，降低地表水對(duì)路基的影響。但在邊溝使用過(guò)程中，由于邊溝直接裸露在外界條件下，路基邊坡松動(dòng)的碎石容易滑落到邊溝內(nèi)，造成邊溝淤堵，排水功能降低。因此，在高速公路運(yùn)營(yíng)階段，需對(duì)山區(qū)公路邊溝定時(shí)養(yǎng)護(hù)，及時(shí)清淤。

（二）截水溝

地表徑流對(duì)路基邊坡的沖刷是影響公路路基穩(wěn)定性的重要因素之一，截水溝的主要作用就是攔截路基邊坡表面徑流，減少坡面沖刷，保護(hù)坡腳處的排水溝。截水溝一般設(shè)置在邊坡平臺(tái)或者坡頂5m范圍以外，流入截水溝的地表水直接匯入排水溝內(nèi)、而非邊溝，分擔(dān)了邊溝的排水壓力。強(qiáng)降雨情況下，在截水溝下側(cè)還應(yīng)設(shè)置土體平臺(tái)，防止地表徑流溢出，土臺(tái)向截水溝的坡度不宜小于2%，如圖2所示。

圖2 截水溝及其土臺(tái)

設(shè)計(jì)截水溝時(shí)，一般是根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合地質(zhì)條件確定截面尺寸與位置，這種做法缺少水流計(jì)算，可能會(huì)造成材料浪費(fèi)或不足。例如，強(qiáng)降雨條件下：如果截水溝截面尺寸過(guò)小，會(huì)出現(xiàn)水流外溢，導(dǎo)致路基坡面沖刷及截水溝結(jié)構(gòu)崩塌；如果截水溝截面尺寸過(guò)大，則截水溝的作用不能充分發(fā)揮，增加工程造價(jià)。

急流槽入口處和路面銜接，兩者修筑材料不同，銜接處易產(chǎn)生開(kāi)裂，雨水滲入可能導(dǎo)致公路路基局部失穩(wěn)。因此，在急流槽施工過(guò)程中應(yīng)注意急流槽與上下游排水設(shè)施銜接部位的防護(hù)。

（三）排水溝

外界水通過(guò)邊溝、截水溝、涵洞等排水設(shè)施流入排水溝內(nèi)，引流到山區(qū)高速公路影響范圍以外的河流或者集水井內(nèi)，排水溝應(yīng)結(jié)合山區(qū)高速公路地形地貌及其他排水設(shè)施的位置，靈活修建，一般設(shè)置在路堤坡腳范圍以外?？紤]到排水溝內(nèi)水流多、流速大，應(yīng)在縱向設(shè)置一定坡度，不宜過(guò)大或過(guò)小，過(guò)小可能會(huì)導(dǎo)致淤堵，過(guò)大會(huì)導(dǎo)致排水溝的沖刷破壞，坡度宜在0.5%～1.0%范圍內(nèi)取值。

三、公路路基路面排水改進(jìn)措施

分析常見(jiàn)的山區(qū)高速公路路基排水設(shè)施可知，傳統(tǒng)路基排水設(shè)施在自身施工設(shè)計(jì)不合理、地形地貌復(fù)雜及外界水等因素影響下，容易產(chǎn)生病害。本文在已有公路路基路面排水施工設(shè)計(jì)資料基礎(chǔ)上，針對(duì)山區(qū)高速公路，對(duì)已有公路路基路面排水施工技術(shù)提出一種改進(jìn)措施。

傳統(tǒng)急流槽沿著路基邊坡方向設(shè)置，主要起到連接其他排水設(shè)施的作用。急流槽內(nèi)水流較大，所以急流槽結(jié)構(gòu)材料一般選擇強(qiáng)度較高的漿砌片石或者鋼筋混凝土，但由于其長(zhǎng)期裸露在自然條件下，結(jié)構(gòu)材料的耐久性降低，容易出現(xiàn)脫落等病害，造成急流槽內(nèi)淤堵。因此，提出利用塑料波紋管代替?zhèn)鹘y(tǒng)急流槽的結(jié)構(gòu)材料，適用于材料運(yùn)輸困難的山區(qū)地段。

相較于傳統(tǒng)漿砌片石急流槽，塑料波紋管埋設(shè)在土體下面，在雨水沖刷下植被等雜物不會(huì)流入到管內(nèi)，避免管道淤堵。塑料波紋管的材料強(qiáng)度高、抗沖擊能力強(qiáng)、防滲透效果好，在外界荷載作用下不易變形，且圓管的內(nèi)部構(gòu)造確保了運(yùn)送流體的功能性，施工運(yùn)輸方便。塑料波紋管與其他排水設(shè)施在銜接處的連接方便、穩(wěn)固，降低了急流槽在進(jìn)出口處因水流沖刷而發(fā)生破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

四、結(jié)語(yǔ)

地表水對(duì)山區(qū)高速公路的危害主要有沖刷邊坡和浸泡路基兩種形式，高速公路路基地下水會(huì)對(duì)路基內(nèi)部填料的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響；針對(duì)傳統(tǒng)山區(qū)高速公路路基路面排水設(shè)施的不足，提出利用塑料波紋管代替急流槽結(jié)構(gòu)材料的改進(jìn)措施，該方案具有強(qiáng)度高、耐久性強(qiáng)且不宜發(fā)生淤堵等優(yōu)點(diǎn)，且能夠降低急流槽進(jìn)出口的破壞風(fēng)險(xiǎn)。