道路工程中排水管的现存问题及解决方案

孙晟之，夏建平，丁慎宝，商淑杰

1.山东建筑大学，山东 济南 250101；2.齐鲁交通发展集团有限公司，山东 济南 250101；3.山东泰和公路工程有限公司，山东 淄博 256410；4.山东华鉴工程检测有限公司，山东 济南 250101

在道路工程中，土体失稳与众多因素有关，其中，地下水是主要因素。为缓解或消除土体失稳问题，工程中已形成较为完备的排水体系。本文将列举排水管在工程应用中常见问题与解决方法，并对排水管下一步的研制开发方向提出自己的见解。

1 排水管在交通工程中现存问题

1.1 冻胀挤压破裂

大量工程现状表明，在不考虑个别外界因素导致排水管破裂的情况下，管道的破裂普遍原因是受到土体冻胀挤压。当管道强度不足以抵抗由于温度过低发生体积膨胀的冻土冻胀力时，土体便会挤压排水管导致其发生破裂，进而导致排水管失去调节地下水位高度的能力，增加土体失稳可能性。

1.2 堵塞

堵塞类型主要分为土颗粒淤塞和结晶物堵塞。前者在路基排水管中出现居多，而后者则是隧道排水管中的常见问题。

田卿燕在进行后，发现排水管淤塞物主要为细小颗粒黏［1］；谢经辉在不同土体中，对土颗粒堵塞排水管的显著性因素进行了模拟分析，试验证明排水管横截面积影响显著性较高，而水力梯度影响较小［2］。

堵塞隧道工程排水管的多由溶解于地下水中的化合物结晶而成。灰岩区隧道中下设的管道易受CaCO3结晶物填充［3］；碱性地质隧道中的管道堵塞物主要成分为Ca2+、Mg2+、HCO3-、等离子组合成的硬质结晶物［4］。总结大量工程经验可知，排水管内结晶物若不及时清理，严重时将造成隧道排水管堵塞。

1.3 腐蚀

随着社会工业生产的规模扩大，雨雪带有的腐蚀性越来越强，排水管的质量也会受到腐蚀性水质一定程度的影响。管道内外壁在腐蚀作用下，局部或全长范围内会出现厚度变薄，在土体的挤压下，其变形和受力在厚度不同处产生不均匀性，致使管道变形、破裂或坍塌。

2 排水管的改进

2.1 冻胀挤压破裂解决方法

夏敏通过研究某工程冻害成因，总结了冻胀产生的多种因素，提出采取截、堵水，排、疏通水，加热等相应配套处置措施可有效缓解高寒地区冻胀土对排水管的不利影响［5］；苏航等通过研究高寒地区隧道工程，表明保温材料的使用可有效缓解土体冻胀，而其材料的选用多为保温性能较好的镁铝板和硅酸钙板［6］；

2.2 堵塞解决方法

陈鹏提出排水管开设进水孔一端常采用土工布包裹［7］，一些学者对排水管结构进行了改进，毛细透水管（“排水钉”）就是一种代表性结构，其特点在于管壁外开设有纵向凹槽，在虹吸作用下，地下水被“吸”入凹槽内，并沿其纵深排至管外，颗粒流失量减少。在预防排水管内结晶物堵塞研究中，刘宁通过试验，表明纳滤膜可有效脱除SO42-成垢离子［8］；王彪表明通电可使沉积离子不易沉积［9］；

2.3 管道的腐蚀解决方法

近年来，聚氨酯喷涂材料在提高排水管耐腐蚀性方面有卓越成效，其特点为粘聚力强，固化时间快，且该喷涂材料可在管壁上形成一层“保护膜”，使之免受磨损和腐蚀。研究表明，聚氨酯喷涂厚度较小时，只起防腐和防水作用。

4 排水管的研制前景及展望

（1）新材料的研制：选用强度较高、亲水性与耐腐蚀性优良的管道材料，研制类似于聚氨酯的无污染、可加强管道强度和耐腐蚀性的新型表面喷涂材料与材料添加剂，亦或是在管壁内设置支撑性良好的“加劲肋”结构，均是改善排水管当前存在问题（破裂、堵塞、腐蚀）的主要方向。

（2）新排水理念的探索：借鉴“海绵城市”理念，参考毛细透水管与纤维束排水管等特殊排水管的设计思路，利用毛细、虹吸或其他物理现象，在保障排水管的排水能力满足要求的同时，寻求减少土颗粒的流入量和化合物的结晶量的方法，仍是当前研究的重点。