海南省文昌至琼海高速公路工程防排水设计.pdf

2 0 1 4 年 7 月第 7 期 城 市道桥 与防洪 防洪排水 2 4 1 海南省文昌至琼海高速公路工程防排水设计 程 海 波 ( 天津市市政工程设计研究院， 天津市 3 0 0 0 5 1 ) 摘要： 在对海南省已建高速公路详细调研的基础上 ， 对文琼高速公路的防排水进行了对比优化 ， 并详细介绍了路基路面防排 水设计方案。 关键词 ： 高速公路； 防排水设计；优化； 对 比； 海南 中图分 类号 ： U 4 1 7 3 文献 标识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 4 ) 0 7 0 2 4 1 0 4 0 引言 文昌至琼海高速公路全长 6 5 7 k m，线路走 廊带处于丘陵台地和海积平原地貌单元 ，冲沟洼 地发育，地形相对高差较大 ，降水量充沛。沿线 年平均气温约 2 4 ，平均降雨量约为 1 9 0 0 m m， 雨季主要集中在 5 1 0月份 ，约占全年的 7 8 5 。 在方案 阶段 ，项 目组设 计成员对海南省 内已 建、在建高速进行了详细调研，并咨询养管部门以 及施工单位的意见 ，对文琼高速公路 防排水设计的 对 比优化 以及方案 的最终敲定有很大的借鉴意义。 响视 觉 ；排水设施设计 要防止水 土流失 ，尽量不 破坏 自然 水系 ；排水 出路谨慎选择 ，避免污染重 要水源 。 ( 4 ) 综合设计、协调配合 平 、纵布置相配合，设施间衔接合理、排水 能力相适应 ；排水设施与自然水系、人工排水设 施、地下管线的配合 ；排水设计与路基防护加固 的配合；临时排水设施与永久设施相结合等。 ( 5 ) 维修方便 设计方案、材料类型以及设施尺寸除满足排泄 设计流量之外 ，便于运营期 的检查 、维护和修理。 1 防排水设计 目的 3 路基表面防排水 系统 减少路基冲刷 ，避免水毁病害；避免路基浸 湿引起强度和稳定性的不足；降低路基含水量 ， 维持 良好的路面结构应力状态；排除路面结构内 部积滞 自由水 ，减少水损 害的几率 ；迅速排除行 车道雨水 ，保证行车安全 。 2防排水设计要求 ( 1 ) 使用功能 依据本地 区水 文特点 、暴雨强 度 、地表滞 留 系数，经计算分析 ，合理确定排水设施断面形式 和尺寸 ；设施 间衔接通畅 ，不积 聚、不满溢 、不 冲刷、不渗漏、不淤塞 ，形成一个有效并耐久的 防排水 系统工程。 ( 2 ) 因地制宜 就地 取 材 ，因势 利 导 ，及 时 疏 散 ，就 近 分 流；依据 自然条件以及道路状况分段具体设计。 ( 3 ) 注重景观与环境保护 考虑景观效果 ，贴 近 自然 ，避免大量圬 工影 收 稿 日期 ： 2 0 1 4 0 2 2 1 作 者简 介 ： 程 海波 ( 1 9 8 3 一) ， 男 ， 江 苏南通人 ， 工程师 ， 从 事道 路 设计工 作 。 3 1 一般路段路面表面排水 路面表面排水方 式可分为集 中截流式 与分散 漫流式两种。根据沿线土质、填挖类型、边坡高 度、边坡防护措施、纵横坡值综合确定。 3 1 1 分散漫流式 海南省高速公路大部分采用分散漫流式 ，便 于施 工 ，排水效果好 ，特别是 在路面纵坡小 ，边 坡 高度 较低 ，边坡 防护满足防冲刷要求时 ，应优 先采用 。 海南省内高速的路肩处理一般有植草防护或 者硬化处理 ，但调研 时发现 ，路肩 采用植草 防护 对雨水有拦蓄作用而影响排水效果 ，养护部门也 需对杂草定期进行修剪( 见图 1 ) 。 因此，若路侧设置盖板沟 ，并且与土路肩无 高差 时 ，建议盖板沟 紧挨路肩设置 ，并且土路肩 作硬化处理。 3 1 2 集中截流式 当路堤边坡较高 ，采用横 向分散排水不经 济 ，或者边坡冲刷比较严重时 ，应采用纵向集中 排水方式 ，在硬路肩边缘设置拦水带 ，通过泄水 口、急流槽排入边沟。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 4 2 防洪排水 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 7 月第 7 期 图 1 海 口绕 城 鬲 速 路 侧 土 路 肩 现 状 3 2 超 高路段路面表面排水 超 高段 排水方式有 3种 ：路 缘带处设置排 水 槽 ，中央分隔带 内设 置浅碟 沟 ，路缘带处设置排 水侧石 。景 观效 果上排 水侧石最好 ，但是排水 能 力低 ，而且 易堵 塞 ，巾央分隔带 内设置 浅碟 沟 ， 占用 中央分 隔带绿 化 ，易受绿 化带 内植物覆 盖影 响排水效果 ，所 以推荐采用排水槽 。 雨水排 除路 径为 ：超高径 流一 排水槽一集水 井一横 向排水管一路侧边沟 。为便于维护 ，缝 隙 式排 水槽沿路 线纵 向每隔 2 0 m设置 一道 清淤井 ( 见图2 、 图 3 ) 。 图 2 中分带边缘 设置缝 隙式排水 槽 图3 超高段路面排水设计( 单位 ： c m) 封 横向排水管的水方向 ，根据路基填挖类型 、 填挖高度 、两侧边沟型式及减小lT程量等确定。 3 3 填方路侧边沟 1 一 程项 目区域 内雨量大 ，土质主要 为粉质 黏 土 、砂 质黏性 土 ，除冲刷量小 ，边坡为缓坡 的情 况下采 用浅碟形 土质植草边沟之外 ，一般路段边 沟均需采用预制块或者浆砌片石边沟 。 边 沟形式 可以采用矩形边沟与梯形边 沟 ，除 路基两侧受地形限制或者为节约水田( 耕地 ) 采用矩 形边沟形式之外 ，均采用浆砌梯形或者预制蝶形。 浆砌片石边 沟 ( 见图4 )造价较低 可就地取 材 ；预制碟形 边沟 ( 见 图5 ) 施 T快 ，景观好 ，排 水阻力小 ，可标准化施T ；综合 比较，推荐采用 预制碟形边沟 。 图4 浆砌片石梯 形边沟( 单位 ： c m) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4 年 7 月第 7 期 城 市道桥 与防 洪 防洪排水 2 4 3 3 。 4挖方路侧边沟 挖方边沟一般有两种形式 ：盖板( 暗) 沟 ，浆砌 梯形明沟。推荐采用盖板( 暗) 沟，并结合路侧景观 绿化方案，取消路侧波形梁护栏。图 6为路堑段 排水边沟 。 图6 路堑段排水边沟( 单位 ： c m) 3 5截水沟 用 以拦截流 向路基 的地面径 流 ，减轻边沟水 流负 担 ，保 证挖 方 边坡 和 填方 坡 脚不 受 水 流 冲 刷。位置尽量与水流方向垂直 ，提高截水效率并 缩 短长度 ，就近排人 自然沟 ，必 要时配 以急流槽 或涵洞等引入指定地点 ，见 图 7 、图 8 。 图7 矩形 截水沟 图 ( 单位 ： c m) 图 8 梯形截水沟f 单位 ： c m) 梯形截水 沟有 利于来 水的汇人 ，但其 占地 较 多，景观效果差，圬工数量大 ，截水沟建议采用 矩形形式。设置截水沟会增加征地面积，除路界 外侧汇水面积较大可能会冲刷边坡与坡脚外，避 免设置截水 沟。 3 6 平台排水沟 当挖方路堑或填方路基边坡较高时，为拦截 坡面水 ，防止边坡冲蚀破坏 ，在边坡平台上设置 纵向矩形平台排水沟 ，并依据路基纵断、固定间 距或利 用填挖交接设置 急流槽 以及消力设施 最终 排人路侧边 沟或者天然水体 。 3 7急流槽 当排水设施 间衔接纵坡较大时应设置急流槽 ， 由进 口、陡坡槽身 、消能设施和 出口 4部分组成 。 因区域降水量大 ，排水设施过水量大 ，坡底 流速大 ，需注重消能方式 的选择 以及有效 的防冲 刷措施 ，必要时采用槽身消能和槽底消能配合使 用 的方式。 3 8 桥面 防排水 桥 面排水 系统应 与桥梁结构及桥 下排水 条件 相适应 ，避免水流下渗对桥梁结构耐久性造成影 fi r 1 。因此桥面排水采用防排结合的方式 ：表面 水 由泄水 口以及纵向 P V C排水 管 ，于桥 梁墩柱或 者桥台外至落水管引流至地面；设置防水防渗铺 装层 。泄水 口设 置位置 及 间距 根据 纵 断面线形 、 设计径流量及伸缩缝位置确定 。 4路基路面内部排水 路面结构内部积滞的 自由水 ，会使各结构层 的强度 不 同程度地下 降 ，降低沥青混凝 土中沥青 膜的黏附性能，破坏结构层的层间连续 ，行车作 用下产生的高压水流冲刷结构材料 ，加速路面损 坏，降低路面使用寿命。 4 1 中央分隔带 内部防排水 中央分 隔带排水不 畅 ，造成水 分 向两侧 路基 路 面迁 移 ，是导致或加 速路面损坏 的重要 因素之 一【 2 o 海南省高速公路除特殊路段之外中央分隔带 均采取绿化防眩的方式 ，结构与回填土界面铺防 渗土工膜。排水路径为：纵向盲沟( 内置盲管) 一 集水井_ + 横向排水管_ + 边沟。 图 9 为中央分隔带 防排水设计图。 图 9 中央分 隔带 防排水设计 图 4 2 边缘防排水 系统 路面结构设计方案 中采用级配碎石底基层 ， 并通过外包无纺土工布的碎石透水层 以及横 向 P V C管排除由路面接缝、裂缝和面层孔隙渗入路 面结构内的滞水 。路堤段塑料排水管伸出路基边 坡，路堑段塑料排水管设置于路侧盖板沟浆砌片 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 4 4 防洪排水 城 市道桥 与 防洪 2 0 1 4 年 7 月第 7 期 石侧墙中( 见图 6 ) 。 4 3 桥 台和支挡结构物 桥台和支挡结构物排水目的在于疏干填料中的 水分，防止台身或墙身承受额外的静水压力，黏性 土填料浸水后 的膨胀压力或者严寒地 区的冻胀压 力 。图 l 0为路堑段重力式挡土墙防排水设计 图。 翟 I 耋 翥 水 性 ， ； I S 图1 0 路堑段重力式挡土墙防排水设计图( 单位 ： mm ) 5 地下水防排 当地下水位较高时，路基土的含水率上升， 土体的强度以及抗变形能力骤减，可能带来路基 沉陷病害，甚至失稳等。地下水位的变动也会影 响到路基土的回弹模量和弯沉，造成路面结 罢 层底拉应力的显著提高。 所以，对可能影响路基稳定的地下水 ，需予 以拦截、汇集 、降低 ，并引导至路基范围以外， 一 般做法为设置排水渗沟。地下防排水设施类型、 尺寸、深度按照地下水性质、水量、含水层渗透 系数、地下水位高程、地下水的下降深度等确定。 5 1 半填半挖段 为拦截挖方一侧的地下水渗入路基范围，于 挖方一侧路肩卞方设置沿路线纵向通长的盲沟 ， 陡坡路段可以根据现状 自然坡状况和水文条件 ， 加设纵向盲沟，以保证路基不发生滑移。 5 2 全挖段、低填段 低填段地下水较高时，于盖板暗沟下方设置 两排纵向的盲沟，以降低地下水位 ，改善路基工 作状态 以及施工条件。 若挖方段地下水含量丰富时，可采用横向盲 沟与纵向盲沟相交布置的形式 ，有效减少水力路 径 ，见 图 1 1 。 5 3 填挖交界段 填挖交替处设置横向盲沟，以拦截挖方段的 地下水向路基迁移。 6 其它注意事项 图 11 路 基 下 方 设 置 纵 横 向 交 叉 渗 沟 坡值变化点、构筑物结合部、中分带开 口处 、高 路基纵坡坡脚处等增设排水设施。 细节处 理要 重视 ，比如 ：波形 梁护栏 立 柱 、 标志牌基础与复合土工膜接缝用热沥青封堵 ，超 高段中央分隔带排水槽的防渗漏措施 ，渗沟、排 水层的反滤以及防渗设计。 边沟水若通过出水管倒流 ，浸湿路床，反而 造成更大的损害，因此局部路段盖板边沟需根据 横向管的类型以及接人情况适当加深或者作特殊 处理 。 鉴于沿线气候特点 ，横向构筑物排水设施的 位置及规模应根据现状建设条件 、水文水力计 算 、水利资料、现场咨询居民等综合确定 ，防水 毁措施要完善 。 排水出路的选择要注重水资源的保护 ，禁止 排人饮用水源库 ，必要时设置纵 向排水沟或者油 水分 离池 。一方 面因为路面雨 水含有油污 、垃圾 等，一方面要防止运送有毒化学品的车辆发生倾 覆洒漏的风险。 项 目区域内雨季长 ，雨量大且天气变化快 ， 降雨对工程进度、施工成本、施工质量 、安全生 产等均有不可估量的影响 ，完善雨季施工组织设 计是 重点 问题。 横向排水管的材质要选用强度高、耐久性好 的材料 ，要求反开槽施工并 回填砂石 料 ，避免管 材开裂、渗水、周边填料压实不足等对路基路面 的不 良影 响。 7结语 水是导致高速公路使用寿命降低的最重要的 因素之一 ，近年来防排水系统的设计越来越引起 主管部门、建设单位以及设计单位的重视。本文 总结提出了文琼高速公路防排水设计方案以及需 注意的一些问题 ，希望能为道路设计人员提供参 考和借鉴 。 路基路面防排水方案需与路基 防护加 固方 参考 文 献 案、路基处理方案统筹设计。 1 1 J T G T D 3 3 2 0 1 2 ，公路排水设计规范 s 1 _ 特殊点位加设排水设施 ：竖曲线最低点 、横 2 1 姚祖 康 公路 排 水 设计 手册 M 北京 ：人民 交 通出 版 社，2 0 0 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m