摘要:为了保证车辆在公路上行驶的安全性和舒适性,设计中必须重视公路排水系统的设计。其可以降低排水设施、公路后期养护的成本,减少雨天发生交通事故的可能性。一些工程使用工程类比作为公路防排水设计的主要方法,但对当地经验及公路排水原理认识不足,设计方案存在较大问题。因此,研究公路防排水设计对于提高公路建设水平具有重要的技术和社会价值。
关键词:公路;路基路面;排水设计
引言
随着我国经济的快速发展,政府大力推进公路建设,以满足不断提升的运力需求。公路路基路面排水技术在公路建设中起着关键作用:排水设计的合理性在一定程度上决定了路面的使用寿命和路基的稳定性。因此,为了促进我国公路的整体发展,有必要进一步加强路基路面排水技术的研究和改进。
1地表水、地下水对路面、路基的影响
地表水和地下水都会缩短路面和下部结构的使用寿命。如果山溪、雨水等地表水不能及时排出,就会导致路面水侵蚀或路基含水率过高,造成路面破坏,降低路基强度。在车辆动载作用下,路面更容易发生沉降和开裂。同时,丰富的地下水长期滞留,极易导致路基下沉,阻断过往车辆交通,甚至危及车辆、行人的安全。因此,地表和地下水排水设计对公路质量有着直接的影响。
1.1地表水
如果地表水没有顺利排出,路面将变得湿滑,车辆难以控制从而易导致交通事故。地表水长期积聚在路面上,部分地表水下渗,降低路面强度和承载能力。若车辆行驶到破坏的路面上可能导致事故。
1.2地下水
地下水的富集会对路基的稳定性产生不利的影响。主要体现在地下水的流向和高度上,一旦发生较大变化,就会对路基造成破坏。例如,在修建公路时,地下水位上升到路基中,增加了路堤之间的孔隙,降低了路堤的承载能力,导致路面下沉。同时,地下水水浸入路基,冬季会发生冻害,危及路面结构[1]。
2公路路基、路面的排水设计原则
为保持路基和路面结构的可靠性,公路应建立完善的排水系统,将路基和路面的水排出。因此,公路排水系统设计人员在现场应根据公路等级和功能,深入研究施工现场的地质、地形、气象、水文等环境因素,确保设计合理可靠以及公路建设项目的安全稳定。不同地区水文、地质条件不同,所需的排水方案不同,排水设计难度较大。负责公路路基路面排水的人员应充分考虑公路建设所处的环境因素,因地制宜设计不同的排水方案。例如可考虑垂直和水平排水方式的差别使用、集中排水与分散排水相结合的解决措施。同时,应充分利用有利的自然地形条件,将公路周围积存的水排出,即通过排水沟自然流入天然河流或天然沟渠。当然,在公路建设中设计排水系统时,也要注意环境保护,排水设施要考虑环境保护,形成一个完整的排水系统,既要保证路基的稳定性,又要防止水土流失、土壤污染、侵蝕[2]。
3公路路基路面排水设计探究
3.1中央分隔带排水
中央分隔带是公路的重要组成部分,承担着引导视线和防止眩光的作用,其同时也为雨水渗入提供了一道缺口。如果不采取一定的防水和排水措施,公路很容易发生水损害,特别是在一些多雨地区。在设计中央分隔带排水系统时,应充分考虑项目场地区域的降水和绿化需求等因素。排水系统主要包括分区铺装、地下排水系统和砾石排水墙。各种防排水措施的作用机理和性能如下:(1)铺装层的覆盖将中央分隔带的表面密封起来,阻止水渗入,以达到分散排水的目的。分隔带的覆盖材料可以采用沥青处理材料或其他材料,坡度对应于路面的横向坡度。该方法成本低,施工工艺简单。但中央分隔带积水可沿覆盖层裂缝渗漏,此时路基排水出现问题。同时,铺装方式景观效果较差,与自然、环保的工程量理念有一定偏差。(2)设置地下排水设施。中央分隔带地表未设置排水设施的,进入中央分隔带的水应通过盲沟、排水管等地下排水设施收集、排出。如果条件允许,可在中央分隔带植草。该方法是《公路排水设计规范》(JTG/T D33-2012)推荐的排水方案,技术比较成熟。(3)砾石排水墙在中央分隔带两侧挖深沟,用砾石或级配砾石回填压实形成排水墙。同时,在砾石排水墙底部埋设一条集水管,并用土工布包裹。集水管的作用是收集从中央分隔带收集到排水墙的水,然后用水平排水管对路基进行排水。该方法施工速度快,与路床配合好,可相应降低地下水位,但目前在公路上应用较少,施工技术尚未完全成熟[3]。
3.2设置透水型路面
目前常用的透水路面根据透水性的位置不同可分为排水路面、半透水路面和全透水路面[4]。(1)排水路面:只在面层设置透水材料,通常基层选择不透水材料。地面收集的水渗入路面后,沿路面结构从基层引流,最后沿路线和横坡排入排水设施,防止雨水渗漏对路基造成不利影响。(2)半透水路面:面层和基层均采用透水性好的材料,垫层采用不透水或透水性差的材料,在路基顶面铺一层隔水土工膜。地表雨水渗入面层和基层后,沿缓冲层流出基层,沿管道流入外部排水设施,从而减少雨水渗透对地基力学性能和使用性能的影响。(3)全透水路面:整个路面结构由透水性较好的材料构成,同时在路基顶部铺设一层土工格栅,以提高路基的承载力,充分发挥路基的支撑作用。全透水路面要求路面结构具有较大的渗透系数,以防止雨水渗入结构并滞留在结构内,从而影响结构的强度和整体稳定性。设计透水路面的关键是确定其渗透系数。公路透水路面材料孔隙率不宜过高或过低,取值范围通常在18%~23%之间。如果铺装材料的孔隙率小于18%,则渗透系数小,透水性不能满足铺装的排水需要;如果铺筑材料的孔隙率大于24%,则表面层的强度不易保证,在公路持续工作过程中会出现破坏情况[5]。
结束语
我国地形复杂,南方地区雨量大,地下水环境也较为复杂。因此,在设计公路排水时必须进行现场调查。为保持路基干燥,需要设计完善的排水系统,并根据实际情况使用适当的排水设施,以便及时有效地排出可能的积水。在做好排水工作的同时,还要着眼于与防控工作相结合,提高公路服务质量。对于路面和下部结构的排水,还需要根据公路建设的气候、地形和地下水环境等因素,采用相应的排水设施。目前的研究表明,在公路项目中进行合理的排水设施建设可以提高路基路面整体稳定性,实现公路的可持续服务。综上所述,公路排水设计是公路工程建设过程中的重要组成部分,完善的公路排水系统直接关系到公路的质量。因此,在公路工程设计时,应结合公路的实际特点,考虑特殊性,设计完整的排水系统,提供良好的排水,保证公路的可靠性和稳定性,确保公路安全[5]。
参考文献
[1]肖洪智.公路路基路面排水存在的问题及快速养护方案[J].交通世界,2020(16):30-31.
[2]赵波.公路路基路面排水勘察设计分析[J].城市建筑,2020,17(3):146-147.
[3]刘婷.公路设计对路面排水的影响分析[J].黑龙江交通科技,2019,42(7):63-64.
[4]苏春华,裴强,黄卫明.公路路面水损害问题及排水设计研究[J].山东交通科技,2018(5):53-55.
[5]刘子雄.浅谈公路路基路面排水设计[J].北方交通,2018(11):77-79.