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摘 要:高速公路与当代人们的出行息息相关,如何保证其质量、延长其使用寿命成为了我们关注的问题。对高速公路来说,其排水系统是对路面使用寿命和路基稳定性有显著影响的方面。因此,要想保证其质量、延长使用寿命,必须重视其排水设计,降低水对路基路面的侵蚀破坏。
关键词： 高速公路；路基路面；排水设计
中图分类号：TU208文献标识码： A
引言：
高速公路路基路面病害种类繁多,其成因多种多样。其中,最主要的一项就是地下水和地表水的侵蚀造成的路基沉陷坍塌,这不仅降低了路基和路面的承载力,也在很大程度上减少了路面使用寿命、降低了路基的稳定性。因此,排水设计就成了重中之重。
1、路基排水及其排水系统的分类
按照不同的水源,对路面路基造成影响的水流主要是地下水和地表水这两类。
地下水的来源主要有以下几个。
(1)地面下的第一个隔水层上的含水层里的潜水。(2)在可溶性岩层裂缝中的和溶洞里的岩溶水。(3)从地面渗下来的还没到达局部透水层或者隔水层的流水。(4)沿着基岩的上部的裂隙流动的裂隙水。(5)位于裂隙的发育破碎沉积岩里的层间裂隙水。
地表水的来源主要有:(1)沿水道流来的横贯路基的河流、溪流。(2)雨雪降落到路面路基上而形成的地表径流。(3)由上方的地面回流到此的径流。
2、水对路面的破坏机理
高速公路路面的造成损害的主要是地表水。地表水通过沥青的中央分隔带、空隙、缝隙等进入路面的内部结构,其内部各结构层的材料由于水的浸泡,增大变形、强度降低、承载力也明显下降,因而无法承受车辆荷载的作用,从而导致路面的早期损害。除此之外,在温度缩胀和荷载的反复作用之下,在其内部形成高动力的水流,这会对路面的混合料产生冲刷从而导致沥青膜逐渐剥落,因而路面的强度会逐渐降低,直至松散、破坏。造成这种损害的原因主要有三点:(1)沥青的粘结力不够。(2)路面的结构层的防水、排水措施不足。(3)路面的结构空隙太大。
3、路基路面排水设计的基本原则
设计之前要充分考察当地的地质情况,设计方案要适应当地情况,将路基排水和涵洞排水结合起来,把排水沟的纵向设置与平面设置结合起来,把地下排水和地表排水结合起来,在此基础上以达到设计合理的目标。
排水设计与高速公路所处的地段的地理地质情况关系重大,因而要在充分研究之后才能进行规划设计,不仅要制定合理的对策以治理当地的水患,还要利用地形特点,利用有利地形来达到降低投入的效果。
路基在设计的时候要充分考虑当地的水文和山坡的状况。在尽量减少对当地自然状况破坏的前提下,争取选择最有利的地形来设置人工排水沟渠。在保证质量的同时又减少开支。
当地农田的灌溉问题也应该在考虑的范围之内。在必要的情况下,可以加设一些涵管,争取让公路排水不影响农田灌溉。若遇到边沟必须用来作灌溉渠道的情况,那么一定要将边沟的断面加固、加大,从而防止水流对路基产生破坏。但这种情况,一般我们要尽量避免。
4、路基路面排水设计的设计目标
通过有效的排水设施,及时地将水排出,以降低湿度,保持路基的干燥,保证路面和路基安全、稳定。
5、高速公路的排水设计
5.1 路肩的排水设计
路肩排水就是在降雨的时候将路面积水迅速排出,以降低雨水对路基造成损坏,达到保护路基的效果。按经验来说,现在路肩排水在设计时采用横向分散的方法比较好。即利用公路的边坡设置一道拱状的护坡,将其与路肩的排水设施相结合,拱眉也就成了拦水设施,把拦下的水引到排水槽。此法极好地利用了公路的拱眉,不仅高效的完成了排水的任务,还节省了路肩排水的工作量。
5.2 边沟的排水设计
边沟的排水设计在整个高速公路的排水设计中占很大比重,因此需要引起高度重视。
边沟在设置的时候应该注意将其设在填土高度低于沟深的填方地段或者挖方地段。在高速公路靠山一侧的坡脚处设置的边沟应为不渗水的边沟。设计形式方面,一般为将地面水汇集起来并排除而采用与路中线平行的形式。尺寸方面要看当地历史最大降雨量,根据最大降雨量来确定,并且要确定边沟里的水不会溢出来。边沟不宜太长,多雨的地区一般长度在300m以内,其他的一般都为500m左右。总体来说,边沟的排水量不算大,所以一般也不需要进行其水文和水利的计算,只要选择标准横断面的形式即可。边沟的出水口若存在排水困难的路段,应对其进行特殊的设计,以保证其排水顺畅。
5.3 中央分隔带的排水设计
中央分隔带排水设计的主要作用是其在施工和运营期间的内部积水。中央分隔带内的积水也是对路面造成损害的不可忽视的一个原因。
中央分隔带里会设置监控管线和通讯的人手孔,人手孔的间距应该就是分隔带的排水长度,一般在180m之内。分隔带的排水力应该要根据分隔带宽度与当地历史最大降雨量计算。在北方的一些干旱地区,可以不必设置专门的排水设施,只铺设一层防水土工布即可。在南方多雨的地区,除此之外还要隔一段距离设置一个集水槽,还有纵向排水的碎石盲沟。
5.4 路面渗水的排水设计
路面渗水的排水设计,需要设置好排水系统。排水系统一般包括横向出水管、集水沟和土工布。为保证路基坚固,免受路面渗水损害,必须要利用排水管道、路肩碎石以及瀝青封层来将水引出路基。为保证充分排水,还要铺设横向出水管,一般10m左右的间距为宜。
6、高速公路排水设计中的问题
6.1 中央分隔带
由于受到人孔的阻碍,中央分隔带位置的积水无法排除而流入了人孔,使其积水。
由于施工质量不过关而造成横向水管出现排水不畅现象,从而导致积水大量流向了低处,使得低处的中央分隔带长时间积水并且无法排除。
施工时由于开挖的表面比较粗糙,所以降低了沥青的粘性,从而造成了防渗层的破损或者不均匀。由于土工布存在接缝,因而在铺设的时候就会在接缝的位置出现漏水现象,从而使得在侧面无法排水时,积水就会渗到路基里面,从而影响其使用寿命。
6.2 边沟排水
底坡的尺寸大小决定了地沟的排水量。就目前来看,多数的高速公路底坡都是采用的统一标准,即在同一条路线上用相同的底坡宽度。这样就造成了一些问题。在山区极容易出现边沟尺寸过大,排水能力大量剩余的现象,不仅影响美观,也造成了浪费;而在一些降水较多的地区,又会由于断面过小,使得公路排水不及时,造成公路积水,从而影响高速公路使用寿命的问题。
7、结束语
总而言之,排水是高速公路建设的一项重要内容,而排水设计又是高速公路设计的一项重要组成,它对路面使用寿命和路基的稳定有重大影响。应该在掌握设计的原则和目标的前提下,综合考虑公路等级、地形地质、降雨强度、地下水等情况,制定经济合理同时又高效的排水设计方案。只有这样,才能保证高速公路排水顺畅、质量可靠,延长其使用的寿命。
参考文献：
[1] 王亚森.高速公路防护排水设计要点分析[J].科技与生活,2011(8):219.
[2] 刘勇.浅析高速公路路基排水施工技术[J].大陆桥视野,2011(4):119.
[3] 李家春.公路边坡降雨灾害评价方法与指标研究[D]。西安：长安大学，2005
[4] 谈至明.公路排水系统设计参数研究[J].中国公路学报，2006，19（2）：7-12
关键词： 高速公路；路基路面；排水设计
中图分类号：TU208文献标识码： A
引言：
高速公路路基路面病害种类繁多,其成因多种多样。其中,最主要的一项就是地下水和地表水的侵蚀造成的路基沉陷坍塌,这不仅降低了路基和路面的承载力,也在很大程度上减少了路面使用寿命、降低了路基的稳定性。因此,排水设计就成了重中之重。
1、路基排水及其排水系统的分类
按照不同的水源,对路面路基造成影响的水流主要是地下水和地表水这两类。
地下水的来源主要有以下几个。
(1)地面下的第一个隔水层上的含水层里的潜水。(2)在可溶性岩层裂缝中的和溶洞里的岩溶水。(3)从地面渗下来的还没到达局部透水层或者隔水层的流水。(4)沿着基岩的上部的裂隙流动的裂隙水。(5)位于裂隙的发育破碎沉积岩里的层间裂隙水。
地表水的来源主要有:(1)沿水道流来的横贯路基的河流、溪流。(2)雨雪降落到路面路基上而形成的地表径流。(3)由上方的地面回流到此的径流。
2、水对路面的破坏机理
高速公路路面的造成损害的主要是地表水。地表水通过沥青的中央分隔带、空隙、缝隙等进入路面的内部结构,其内部各结构层的材料由于水的浸泡,增大变形、强度降低、承载力也明显下降,因而无法承受车辆荷载的作用,从而导致路面的早期损害。除此之外,在温度缩胀和荷载的反复作用之下,在其内部形成高动力的水流,这会对路面的混合料产生冲刷从而导致沥青膜逐渐剥落,因而路面的强度会逐渐降低,直至松散、破坏。造成这种损害的原因主要有三点:(1)沥青的粘结力不够。(2)路面的结构层的防水、排水措施不足。(3)路面的结构空隙太大。
3、路基路面排水设计的基本原则
设计之前要充分考察当地的地质情况,设计方案要适应当地情况,将路基排水和涵洞排水结合起来,把排水沟的纵向设置与平面设置结合起来,把地下排水和地表排水结合起来,在此基础上以达到设计合理的目标。
排水设计与高速公路所处的地段的地理地质情况关系重大,因而要在充分研究之后才能进行规划设计,不仅要制定合理的对策以治理当地的水患,还要利用地形特点,利用有利地形来达到降低投入的效果。
路基在设计的时候要充分考虑当地的水文和山坡的状况。在尽量减少对当地自然状况破坏的前提下,争取选择最有利的地形来设置人工排水沟渠。在保证质量的同时又减少开支。
当地农田的灌溉问题也应该在考虑的范围之内。在必要的情况下,可以加设一些涵管,争取让公路排水不影响农田灌溉。若遇到边沟必须用来作灌溉渠道的情况,那么一定要将边沟的断面加固、加大,从而防止水流对路基产生破坏。但这种情况,一般我们要尽量避免。
4、路基路面排水设计的设计目标
通过有效的排水设施,及时地将水排出,以降低湿度,保持路基的干燥,保证路面和路基安全、稳定。
5、高速公路的排水设计
5.1 路肩的排水设计
路肩排水就是在降雨的时候将路面积水迅速排出,以降低雨水对路基造成损坏,达到保护路基的效果。按经验来说,现在路肩排水在设计时采用横向分散的方法比较好。即利用公路的边坡设置一道拱状的护坡,将其与路肩的排水设施相结合,拱眉也就成了拦水设施,把拦下的水引到排水槽。此法极好地利用了公路的拱眉,不仅高效的完成了排水的任务,还节省了路肩排水的工作量。
5.2 边沟的排水设计
边沟的排水设计在整个高速公路的排水设计中占很大比重,因此需要引起高度重视。
边沟在设置的时候应该注意将其设在填土高度低于沟深的填方地段或者挖方地段。在高速公路靠山一侧的坡脚处设置的边沟应为不渗水的边沟。设计形式方面,一般为将地面水汇集起来并排除而采用与路中线平行的形式。尺寸方面要看当地历史最大降雨量,根据最大降雨量来确定,并且要确定边沟里的水不会溢出来。边沟不宜太长,多雨的地区一般长度在300m以内,其他的一般都为500m左右。总体来说,边沟的排水量不算大,所以一般也不需要进行其水文和水利的计算,只要选择标准横断面的形式即可。边沟的出水口若存在排水困难的路段,应对其进行特殊的设计,以保证其排水顺畅。
5.3 中央分隔带的排水设计
中央分隔带排水设计的主要作用是其在施工和运营期间的内部积水。中央分隔带内的积水也是对路面造成损害的不可忽视的一个原因。
中央分隔带里会设置监控管线和通讯的人手孔,人手孔的间距应该就是分隔带的排水长度,一般在180m之内。分隔带的排水力应该要根据分隔带宽度与当地历史最大降雨量计算。在北方的一些干旱地区,可以不必设置专门的排水设施,只铺设一层防水土工布即可。在南方多雨的地区,除此之外还要隔一段距离设置一个集水槽,还有纵向排水的碎石盲沟。
5.4 路面渗水的排水设计
路面渗水的排水设计,需要设置好排水系统。排水系统一般包括横向出水管、集水沟和土工布。为保证路基坚固,免受路面渗水损害,必须要利用排水管道、路肩碎石以及瀝青封层来将水引出路基。为保证充分排水,还要铺设横向出水管,一般10m左右的间距为宜。
6、高速公路排水设计中的问题
6.1 中央分隔带
由于受到人孔的阻碍,中央分隔带位置的积水无法排除而流入了人孔,使其积水。
由于施工质量不过关而造成横向水管出现排水不畅现象,从而导致积水大量流向了低处,使得低处的中央分隔带长时间积水并且无法排除。
施工时由于开挖的表面比较粗糙,所以降低了沥青的粘性,从而造成了防渗层的破损或者不均匀。由于土工布存在接缝,因而在铺设的时候就会在接缝的位置出现漏水现象,从而使得在侧面无法排水时,积水就会渗到路基里面,从而影响其使用寿命。
6.2 边沟排水
底坡的尺寸大小决定了地沟的排水量。就目前来看,多数的高速公路底坡都是采用的统一标准,即在同一条路线上用相同的底坡宽度。这样就造成了一些问题。在山区极容易出现边沟尺寸过大,排水能力大量剩余的现象,不仅影响美观,也造成了浪费;而在一些降水较多的地区,又会由于断面过小,使得公路排水不及时,造成公路积水,从而影响高速公路使用寿命的问题。
7、结束语
总而言之,排水是高速公路建设的一项重要内容,而排水设计又是高速公路设计的一项重要组成,它对路面使用寿命和路基的稳定有重大影响。应该在掌握设计的原则和目标的前提下,综合考虑公路等级、地形地质、降雨强度、地下水等情况,制定经济合理同时又高效的排水设计方案。只有这样,才能保证高速公路排水顺畅、质量可靠,延长其使用的寿命。
参考文献：
[1] 王亚森.高速公路防护排水设计要点分析[J].科技与生活,2011(8):219.
[2] 刘勇.浅析高速公路路基排水施工技术[J].大陆桥视野,2011(4):119.
[3] 李家春.公路边坡降雨灾害评价方法与指标研究[D]。西安：长安大学，2005
[4] 谈至明.公路排水系统设计参数研究[J].中国公路学报，2006，19（2）：7-12