公路地面排水沟渠加固措施及施工方法

仉大志

(黑龙江省农垦总局交通运输局)

1 路基排水的目的与要求

路基的强度与稳定性以及沿线构造物的状态同水的关系十分密切。路基的病害有多种,形成病害的因素有很多,但水的作用是主要因素之一,因此路基设计、施工和养护中,必须十分重视路基排水工程。

路基排水的任务就是将路基范围内的土基湿度降到一定的限度以内,保持路基常年处于干燥、坚实和稳定状态,确保路基具有足够的强度与稳定性。

路基设计时,必须考虑将影响路基稳定性的地面水,排除和拦截于路基用地范围以外,并防止地面水漫流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水,则应予以隔断、疏干和降低,并引导至路基范围以外的适当地点。

路基施工中,首先应校核全线路基排水系统的设计是否完备和妥善,必要时应予以补充或修改,应重视排水工程的质量和使用效果。此外,应根据实际情况与需要,设置施工现场的临时性排水措施,以保证路基土石方及附属设施在正常条件下进行施工作业,消除路基基底和土体内与水有关的隐患,保证路基工程质量,提高施工效率。

路基养护中,对排水设施应定期检查与维修,以保证排水设施正常使用,水流畅通,并根据实际情况不断改善路基排水条件。

根据水源的不同,影响路基的水流可分为地面水和地下水两大类,与此相适应的路基排水工程,则分为地面排水和地下排水。地面排水结构物主要有：边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽、拦水带、蒸发池、渡是槽、倒虹吸等;地下排水结构物主要有：暗沟、渗沟和渗井等。下面主要介绍地面排水中的排水沟,并对排水沟渠的加固措施及施工方法进行重点阐述。

2 地面排水沟渠说明

排水沟的主要用途在于引水,将路基范围内各种水源的水流(如边沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近积水),引至桥涵或路基范围以外的指定地点,并完善进出水口的处理,使各项设施衔接配合,防止冲刷农田或危害水利设施。当路线受到多段沟渠或水道影响时,为保护路基不受水害,可以设置排水沟或改移渠道,以调节水流,整治水道。

排水沟的横断面,一般采用梯形,尺寸大小应经过水力水文计算选定。用于边沟、截水沟及取土坑出水口的排水沟,横断面尺寸根据设计流量确定,深度与底宽不宜小于0.5m,土沟的边坡坡度约为1∶1～1∶1.5;排水沟应具有合适的纵坡,以保证水流畅通,不致流速太大而产生冲刷,亦不可流速太小而形成淤积,为此宜通过水文水利计算择优选定。一般情况下可取0.5%～1.0%,不小于0.3%,亦不宜大与 3%,沟墙可采用 M 5.0号砂浆防护。

排水沟的位置,可根据需要并结合当地地形等条件而定,离路基尽可能远些,距路基坡脚不宜小于2m,平面上应力求直捷,需要转弯时应尽量圆顺,其半径不宜小于10～20m,连续长度宜短,一般不超过 500m。

排水沟水流注入其他沟渠或水道时,应使水道不产生冲刷和淤积。通常应使排水沟与原水道两者成锐角相交,其交角不大于 45°,有条件可用半径R=10b(b为沟顶宽)的圆曲线朝下游与其他水道相接。

3 地面排水沟渠的加固措施及施工方法

排水沟渠加固措施应结合当地地形、沟渠土质、沟底纵坡、水流速度和使用要求等而定,本着保护生态环境,因地制宜,就地取材,简便易行,经济适用的原则来进行选择。主要加固类型有简易式、干砌式、浆砌式,目前常用的有以下几种措施：

3.1 土沟表面夯实

一般适用于土质边沟和排水沟(不适用于堑顶截水沟或堑顶排水沟),沟内平均流速不大于0.8m/s。沟底纵坡不大于1.5%。

在施工时,其水沟沟底及沟壁部分应少挖0.05m,并随挖随夯,将沟底沟壁夯拍坚实,使土的干密度不小于1.66×103k g/m,以免土中水分消失,不易夯拍坚实。施工中如发现沟底沟壁有鼠洞或蛇穴,应用原土补填夯实。

3.2 三合土或四合土抹面

当沟底纵坡不大于 3%,水流平均速度在1.5～2.5m/s时,可采用三合土或四合土抹面。三合土是指水泥、砂及炉渣的混合料,其配合比一般可采用水泥∶砂∶炉渣 =1∶5∶1.5(质量比)。四合土是指水泥、石灰、砂、炉渣组成的混合料,配合比一般采用1∶3∶6∶24(质量比)。混合土厚度视沟内流速或沟底纵坡而定,一般取0.10～0.25m;加固常流水的水沟表面时,若加抹厚1cm的M 7.5水泥砂浆,效果更佳。其具体施工方法如下：

(1)施工前两周,将石灰水化,使用前1～3 d,将炉渣(炉渣经过高温烧化,其粒径不超过 5mm)掺入拌匀,使用时将碎(卵)石或水泥(低强度等级)及砂掺入,反复拌和均匀。

(2)沟渠开挖后趁土质潮湿立即加固。如土质干燥,则宜洒水湿润后再进行加固。

(3)沟渠铺混合土前,应将沟底沟壁表面夯拍整平,然后安装模板,保证加固厚度的一致。

(4)沟渠铺混合土后,应拍打排浆,然后再抹水泥砂浆护层,待稍干后,用大卵石将表面压紧磨光,最后用麻袋或草袋覆盖,洒水养生 3～5 d,养护时如发现裂缝或表面剥落,应予以修补。

3.3 单层干砌片石加固

一般用于无防渗要求,土质沟渠沟底纵坡在 5%以上,流速大于 2.0m/s,或砂土质沟渠沟底纵坡在 3%～4%以上的沟渠加固。当沟内平均流速在 2.0～3.5m/s时,干砌片石尺寸可采用0.15～0.25m;当流速大于 4.0m/s时,应采用急流槽或跌水。当沟壁沟底为细粒土时,应加设卵(碎)石垫层,其厚度为0.10～0.15m。片石间隙应用碎石填塞紧密,片石大面应砌向表面,以减少面部粗糙度。

3.4 单层栽砌卵石加固

用于无严格防渗要求,且容许流速在 2.0～2.5m/s以内的沟渠加固。所用卵石的尺寸与容许流速有关,当允许流速为 2.0m/s时,卵石直径不宜小于0.15m,当允许流速为2.5m/s时,卵石直径不宜小于0.20m。若沟底沟壁为细粒土时,需加设0.10～0.15m砂砾垫层。施工时,一般应先砌沟底,后砌沟壁。砌底选用较好的大卵石,坡脚两行尤应注意选料砌牢。砌筑可自下而上逐步选用较小的卵石,最上一层则用较长卵石平放封顶压牢。所有卵石均应栽砌,大头朝下,互相靠紧,每行卵石须大小均匀,两排之间保持错缝。卵石下部及卵石之间的孔隙,均应用小石填塞紧密。

3.5 浆砌片石加固

浆砌片石边沟有梯形与矩形两种,厚度为0.25～0.30m,一般用于沟内水流速度较大(平均流速大于 4m/s)及防渗要求较高的地段。沟底纵坡一般不受限制(可考虑用急流槽形式),但在有地下水(或常年流水)及冻害地段,沟壁沟底外侧需加设反滤层或垫层,并在沟壁上预留泄水孔。浆砌片石工程要求坚实稳定,表面平整美观;砂浆配合比必须符合试验规定,砌体咬扣紧密,嵌缝饱满、密实,勾缝平顺无脱落,缝宽大体一致。

施工时应注意沟渠开挖后要整平夯拍,如土质干燥应洒水润湿,遇有鼠洞陷穴应堵塞夯实。水泥砂浆标号一般采用M 5.0,随拌随用,砌筑完后应注意养生。

[1] 朱新实.公路排水设施/公路施工技术丛书[M].人民交通出版社.

[2] 朱新实,蒋周平.公路排水设施[M].人民交通出版社.

[3] 邓学钧,张登良.路基路面工程[M].人民交通出版社.