徐玲玲
(苏交科集团股份有限公司)
公路路基路面排水设计的思考
徐玲玲
(苏交科集团股份有限公司)
公路排水工程关系到整个公路工程的使用寿命,在进行排水设计时应对工程项目周边环境全面考虑到位,才会达到预期的效果,创造出景观上整体协调、综合效益较高的公路排水体系,从而提高我国公路的建设质量。
公路工程;路基路面;排水设计
近年来,随着我国交通事业的快速发展,国家在公路工程方面的投资力度正在不断加大,在施工质量方面要求也在不断提升,因而作为公路设计人员,必须注重细节问题的解决。路基路面排水设计工作的开展,对于促进整个工程质量的提升具有十分重要的意义。一旦设计工作不到位,将导致路基路面结构被水破坏,加上在长期荷载的情况下,会降低公路路面的平整度,给行车安全带来极大的隐患。与此同时,通过排水设计工作的开展,不仅能将基层水分的含量降低,还能促进路基路面的稳定性,尤其是能促进路基内部结构组织的稳定性,从而强化其强度。因此,不管从哪个方面来看,加强路基路面排水设计工作的开展,对于整个交通系统而言,均具有十分重要的意义。
1、路基地表排水设计
(1)边沟。边沟用以将路基范围内少量地面水汇集并排除,一般为梯形、矩形和三角形等多种断面形式,常设置在挖方路基路肩外侧或设置于低路堤的坡脚外侧,多与路中线平行且排水量较小,设计过程中一般不进行水文和水力计算,边沟出水口间距应结合环境及地理位置差异而不同,若出水口排水困难则应进行特殊设计,其纵向坡度应与公路纵坡坡度一致;边沟水体进入寒冬或跨越通道则应在沿线设置涵洞,对需要排入排涵的边沟则应控制其边沟沟底标高不低于涵洞中心标高,若边沟排入灌涵则其沟底不应低于涵顶标高,如边沟为灌排两用则应按照灌涵设置边沟,特殊情况可适当降低标高,同时为防止冲刷涵洞应采用边沟急流槽将边沟和涵洞洞口连接,并应保证边沟尽量少穿越通道,若排水需通过通道进入涵洞则应优先采用盖板涵,若情况特殊也可采用边沟倒虹吸来穿越管道。
(2)截水沟。设置截水沟主要是对路基上方地表径流进行截引,以防挖方边坡和路堤坡脚被冲刷和侵蚀,同时可减轻边沟的泄水负担,一般截水沟宽 200~500mm,若宽度超过500mm则应在截水沟中间增设泄水口,截水沟断面一般采用梯形,沟底宽度不宜小于0.5m,沟底纵坡设计应不低于0.5%,若当地地质或土质条件较差可能会发生渗漏或变形则应采取适当的防水措施排水。
(3)排水沟。排水沟设置应远离路基,其距离路基坡角不宜小于 2m,其连续长度宜短不宜长,一般情况下排水沟纵坡在0.5%~1%范围内。
(4)跌水与急流槽。此种排水方式适用于陡坡地段的路基路面排水,其构造适用于水位落差较大需要消能的地段,其可分为单机和用于较长的陡坡地段为减缓水流速度的多级两种,沟底分为等宽和变宽多种类型,急流槽则多用于山区公路路基排水及沟渠排水,多用于高路基边坡,其主要通过路堤边坡上的急流槽或集流管将拦水带部位泄水口的水进行汇集并集中排放。
2、路基地下排水设计
(1)暗沟。主要用于对泉水和地下集中水流进行排除,该种设施不具备渗水和汇水功能,其横断面常为矩形,沟底和沟壁则多采用浆砌片石或水泥混凝土砌筑,设计时应保证其盖板顶上部填土厚度超过0.5m,暗沟沟底纵坡一般不应小于1%,如遇特殊情况也不应低于0.5%,其出水口部位应加大纵坡,并应高出地表排水沟水位0.2m以上。
(2)渗沟及渗井。其主要功能是降低地下水位和拦截地下水,常用于地下水流量较小的地段,该种方式存在容易淤塞的缺点,洞式及管式渗沟则多用于地下水流量较大且引水段相对较长的地段,但一旦条件允许则应优先采用该种方式。
1、路表水排水
其主要分为两个方面:一个是横向漫坡法,主要用于汇水容量较小、路面堤高较低、坡度高低不同且路基坡面有较强抗冲刷能力的路面。另一个是拦水带。其一般适用于水流冲刷力较大,对其用拦水带可以帮助其通过水道排泄口排放更多自由水。其路面排水系统建立主要是为实现快速排出地表水,促使人流和车流的正常通行。
2、中央分隔排水
它具体可通过相关地质、人文等因素,如对绿化带,道路安全设施等统一规划,具体问题具体分析,采用相应排水方式。通常情况下可以分为两种形式:一是当中央分隔带的具体宽度小于3m时,通常会使用设有铺面的横断面模式,对中间分隔带两端采用双向横坡截面的方式,把道路水从中间流入到道路两端的路面上,使之汇入到统一排水系统中。二是当中间分隔的宽度大于3m时,可以设置向内侵水的横向坡度截面,通过集中地表水汇入到中间凹陷地段后,坡度惯性将其排入横向路基中。如果想要进一步排出倾入中央分隔带中的地表水,相关工程人员可以打通纵向排水渠道,通过横向的排水管道隔断面使地表水有效排出。
1、进行实地考察,做好充分调查工作
任何一项工程在施工建设和设计之前我们都需要针对设计对象进行细致而充分的调查研究,这一点在公路路面和路基的排水系统设计上也不例外。在道路工程项目施工中,由于各地区水文、地质条件的差异,路基路面排水系统施工的具体措施和方法也就自然会有所差异。积极收集现有的各方面水文、地址资料和记录,并进行系统的规划与分析,进而制定与之相适应的施工措施。公路路基和路面排水系统的设计首先应该进行的就是充分的调查,在调查过程中我们不仅仅要调查一些当地的地下水位变化、周围自然水系和当地地形等,还应该充分考虑公路施工建设周围的天气情况,比如年降水量和是否常年均有特大降水的存在,只有详细的调查了这些参数之后我们才能够合理的利用这些参数来进行下一步的有针对性的规划;此外,在了解了这些具体的参数之后我们还应该针对不同的路面路基形状有针对性的创建不同的设计方案,具体问题具体分析,设计出适合于每处路基和路面的最佳排水方案,只有如此才能够在公路施工和公路后期的使用过程中起到最佳的排水效果
2、注意保护环境与农田水利设施
在路基路面排水设计时,一定要清楚工程项目所在地农田排灌和水土保持等基本设施的布局和功能,不但可以大幅度节省施工成本,而且能够达到更好的排水效果,进而达到提升道路质量和使用年限的目标。当前任何施工建设的前提都是不能对环境造成损害,在公路施工中的排水系统设计过程中也需要注意到对于周围环境的保护,尤其是要注意到周围的与农田相关的一些保护措施。在这方面我们需要注意的问题主要由以下三方面:一是路基或者路面排水系统的排水口不能够直接设计在农田内,因为在公路使用过程中因为车辆的经过极有可能存在一些危险的化学元素进入到排水内,这些物质的进入使得排出的水源可能会对农产品产生必要的损害,因此,要尽量避免直接排向农田,此外,即使不存在水源污染的现象,一旦公路排水过多也会对于农田农作物的生长产生涝灾影响。二是要注意到公路周围的地形,避免因为水源的排出导致的周围山坡出现水土流失等对环境产生污染的现象。三是尽量避免排水系统和周围人居用水产生混淆,一旦公路排水系统中排出的水分进入到人们的饮用水源内必然会对人居用水产生影响,危及当地居民的生命安全。
公路的畅通运行是我国交通运输业快速发展的基础条件,而路基路面的含水量与公路的强度和稳定性有重要的联系,所以要做好公路的排水工作。我们要根据实际公路工程排水设计要求,科学合理的设计出公路工程中路基、路面排水方案,提升公路排水能力,为实现公路长期坚固、稳定、有效地使用创造条件。
[1]李凯.探究公路路基路面排水设计[J].科技展望,2014(09)
[2]姚祖康.公路排水设计手册[M].北京:人民交通出版社,2002.
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