季节性冻土地区路基排水设计.pdf

张艳红： 季节性冻土地区路基排水设计 1 2 1 季节性冻土地 区路基排水设计 张艳红 ( 黑龙江 建筑职业技术学院 。 哈尔滨1 5 0 0 2 5) 【 摘要】 在季节性冻土地区路基路段 ， 路基结构是影响路面使用情况的重要因素。合理的路基结构， 对提 高路基强度、 防治道路冻害的发生、 提高路面使用质量、 延长路面使用寿命都有着重要意义。然而， 由于问题的复 杂性 ， 长期以来设计人员将地面排水、 地下排水孤立起来进行设计， 而未形成整体的路基结构。本文将两者有机 地结合起来， 形成合理的路基结构， 从而保证路基的强度和稳定性。 【 关键词】 季节性 ； 冻土地区； 路基排水 ； 设计 【 中图分类号】 T U 4 7 5 2 【 文献标识码J B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 7 0 1 2 1 0 2 影响路基的水， 可分为地面水和地下水两大类。路基 吸水水分过多路基强度便降低 ， 因而影响到路面承载能力， 使路面变形， 以至破坏。因此， 路基排水设计的 目的， 是改 善路基湿度状态 ， 减轻水分对路基浸湿作用， 保证路基处于 较为干燥的状况 ； 限制路基的使用过程中因干湿作用引起 的体积变化， 保证路基处于较为稳定的状态； 消除因负湿差 作用而引起的严重湿度累积及其产生的冻胀与翻浆现象； 缩小路基在年循环内大气的季节性变化而形成湿密度及强 度季节性变化的幅度。这就要求在路基排水设计中， 应将 地面排水设计与地下排水设计结合起来， 在路基断面上形 成系统， 发挥作用。 1边沟加 固设 计 路基两侧必须设置边沟， 使大气降水尽快 排离路 基。 边沟形式， 以往常采用阶梯形或矩形， 从行车安全和美观的 角度， 目 前部分省份采用的浅碟形边沟。高等级公路边沟 无论采用何种形式， 首先应满足流量要求 ， 并应避免边沟的 冲刷和边沟水向路基渗入。通常高等级公路路基段边沟全 部采用浆砌片石( 或水泥混凝土预制块) 加固， 既能防止冲 刷又能防止边沟水渗入路槽。 在季节性冻土地 区， 浆砌片石边沟在使用初期能起到 很好的效果 ， 由于冻融循环的影响， 勾缝砂浆会很快脱落 ， 给养护工作带来很 大的困难。若养护不及时， 地表水就会 沿片石缝隙冲蚀片石下土层 ， 导致片石坍塌 ， 一部分水沿塌 陷处在边沟下流动并渗入路槽。 防冲刷防护形式比较多 ， 如植草、 干砌片石防护以及近 年来发展起来的土工织物防护。这些防护形式不受冻融影 响， 但不能起到防渗效果。 为解决边沟水向路槽的渗入问题， 有以下的方法 ( 1 ) 将两段挖方改做填方形式( 图 1 ) 。这样 ， 沟底在 路槽地面以下 ， 边沟水不会渗入路槽中， 从而保证了路基稳 定。但这种方法 ， 增加路基土方、 防护工程量较大， 而且增 加占地较多， 一般不宜采用。 ( 2 ) 加深边沟， 排除路槽排水( 图2 ) 。上部断面仍为 梯形， 将沟底按原宽度加深 1 O m， 低于路槽底面2 0 e m ， 加深 部分采用浆砌片石加 固。在靠近路基一侧高于沟底 2 0 c m， _ 一一 | 垂 图1 挖方改做填方横断面 设置泄水孔。这种做法虽能排除路槽排水 ， 但边沟较深 ， 不 利于行车安全和养护清理。清理不及时或沟内水深超过泄 水孔， 都会影响路槽内积水的排除。而且， 浆砌片石在冻融 循环中很容易损坏。 图2 加深边沟 ( 3 ) 如果不考虑防渗， 边沟加固设计会变得很简单。 将边沟与渗沟结合 ， 在边沟下设置渗沟， 边沟加固仅考虑防 冲刷 ， 在边沟设计中是一种比较有效的方法( 图3 ) 。这样 ， 既截断了边沟水 向路槽的渗入 ， 又保证了路槽内积水的排 除。仅对可能产生冲刷的边沟加固， 一般路段可按土质边 沟设计。在保证流量的前提下， 尽可能减小边沟深度 ， 以保 证行车安全。 2 渗沟的设置及横断面尺寸的确定 渗沟的设置对改善路基工作条件是必不可少的重要措 施。尤其在季节性冻土地区修建高等级公路时， 更应引起 重视。进行地下排水设计前 ， 应进行野外工程地质和水文 地质调查、 勘探和测试， 查明水文地质条件， 获取有关水文 1 2 2 低温建筑技术 2 0 1 4年第7期( 总第 1 9 3 期) 图3 挖方路堑排水设计图 地质参数。危害路基稳定的地下水主要有： 地下水位较高， 通过毛细现象上升至路槽； 路基范围内的裂隙水和层间水 渗出； 地表水通过边沟、 土路肩、 路面裂缝渗入路槽。 对无固定含水层的层问水采用渗沟排除。其断面尺寸 主要根据渗水量大小确定， 埋置深度按地下水位高程、 地下 水位需下降是深度、 含水层介质的渗透系数以及冻结深度 等因素考虑确定。渗沟用于排除路槽内积水( 毛细水、 地表 水渗入) 时， 其宽度满足施工需要即可， 埋置深度低于路槽 换填底面 2 0 c m， 不必考虑防冻要求。渗沟可设置与边沟下 ( 见图3 ) ， 内侧与路槽下换填材料相接。沟内填筑天然砂 砾、 碎石等透水性好的粗颗粒材料， 侧壁及顶部设置反虑 层， 沟底设排水管。 漠北公路工程实例可在渗沟设计时引以为鉴。 漠北公路施工 中注重地下排水补充设计 ， 在挖方边沟 下或路槽边缘设置渗沟， 起到了很好 的效果。但在施工期 间， 因对渗水量、 渗沟出水 口考虑不足， 出现了问题。漠北 公路某段为挖方( 右高左低) ， 土质为风化砂。原设计仅对 槽下4 0 c m风化砂挖压实 ， 夏季施工中发现路堑右侧侧边坡 坡脚渗水， 出水量大。根据现场情况采取如下工程措施 ： 变 更槽下处理设计为换填 l O O c m天然砂砾( 当年完成 3 0 c m砂 砾垫层、 1 8 e e m水泥稳定风化砂砾下基层 ) ； 右侧边沟下设置 渗沟( 沟底设 1 根直径 l O c m排水管) ， 通过盖板涵排向路基 左侧。为满足渗沟沟底位于冻结线以下 ， 出水 口与涵底高 差仅 1 5 m。但涵洞上游为数条冲沟， 水土流失严重。春季 观察发现， 涵洞御寒， 净高仅余 1 O m， 并将渗沟出水 口置于 冰面一下 4 0 c m， 同时， 挖方段下基层冻胀约 l O c m。路基层 面冻胀内水不能正常排出而涌人槽下； 另一方面， 渗水量较 大， 沟底直径据具体情况 ， 实事求是， 不能千篇一律。 在该工程项目建设期间， 建设单位为保证工程质量 ， 对 路基段处理加大了处理力度， 分别作出如下规定： ( 1 ) 关于路基段下处理， 设计 中有下处理的， 干燥段 不足 6 0 c m， 下处理至 6 0 c m； 中、 潮湿路段下处理不足 8 0 e ra 的， 下处理至 8 0 c m。路槽下填土小于 8 0 c m的根据土质类 别、 含水量现场认定， 控制在连 同填方包括下处理厚度达 到 8 0 c m。 ( 2 ) 填挖交界处的低填浅挖段 ， 其交界处两侧必须做 长度不小 于 l O re范围基底处理。处 理宽度为 路基宽 度 ( 2 0 c m) ， 深度为 6 0 c m。回填时分三层进行填筑， 基底和每 层都要加铺塑隔栅 ， 共计三层隔栅 。填筑材料采用风化沙 砾、 石渣或天然沙砾等透水性材料。并要加强碾压、 加强排 水 ， 对挖方段出现渗水或水位较高路段 ， 加设碎石盲沟以排 出挖方渗水 ， 防止在填挖结合处形成软弱滑动面。 漠北公路通过边沟与渗沟结合设置 ， 在路基横断面上 形成排水系统， 保证 了季节性冻土地 区路基的强度和稳 定性。 所以在季节性冻土地区路基排水设计中边沟加固、 渗 沟的设置及横断面尺寸的确定横重要。特别是将边沟与渗 沟结合设置， 在路基横 断面上形 成排水 系统， 就更为重 要了。 3结语 季节性冻土地区路基结构设计， 应结合所处的 自然环 境 、 公路等级、 路面结构等实际具体情况 ， 将地面排水 、 地下 排水有机地结合起来， 从而保证路基的强度和稳定性。防 治道路冻害的发生、 延长道路的使用寿命。 收稿 日 期】 2 0 1 4 - 0 3 1 0 作者简介 张艳红( 1 9 6 7 一) ， 女 ， 辽宁盖县人， 硕士， 副教授， 研究方向： 道路与桥梁工程。 ( 上接第 1 0 4页) ( 1 ) 风场道路布线设计结合现场实际， 尽量连接成 片， 减少道路长度和穿越村庄的几率。 ( 2 ) 道路宽度确定考虑永临结合， 一般满足大件运输 要求控制。 ( 3 ) 减少砌体工程， 尽量以挖填平衡为主， 条件允许 时可适当增加开挖量。 ( 4 ) 山区风电场场内道路长度基本与风机数量一致， 平均 1台风机需要 l k m支线道路连接。 ( 5 ) 路基开挖量大概在 1 2万 m k m。 ( 6 ) 道路建设投资大概在 5 0 1 0 0万元 k m之间。 6结语 在山区风电场道路的设计施工过程 中， 通过对场区地 形的认真研究， 采用合理的标准进行道路设计规划， 严格控 制施工， 遵循“ 控制造价又能满足功能要求” 的原则 ， 将使工 程费用和进度得到有效的控制。 收稿日期 2 0 1 4- 0 3 一 o 6 【 作者简介】 赵康龙( 1 9 8 2一) ， 男， 江苏盐城人 ， 工程师 ， 从事 水电 、 交通工程设计工作 。