高速公路路基路面排水施工技术.pdf

RM CM 。 。 _ - - - _ _ 同 速 公 路 路 基 路 面 排 水 施 工 技 术 Cons t r uc t i o n Te c hno l o g y o f Ba s e a nd Pa ve m e nt Dr a i na g e f or Expr e s s wa y 张 宏 洲 ZHA NG Hong zhou 廊 坊 师 范 学 院 建 筑 工 程 学 院 ， 河 北廊 坊 0 6 5 0 0 0 School of Ar chi t ec t ur al Engi neer i ng，L an gf ang Nor m al Col lege，L angf ang 065000，Hebei ，Chi na 【 摘要 】 以河北某高速公路路基路面 的排水系统设计 为例 ， 对高速公路排水设计与施工技术进行探讨 ， 提 出： 设计 者在 进 行 公 路排 水 设计 时 应 掌握 合理 的施 工 技术 ， 充 分考 虑 影 向 排 水 的 因素 ， 针对 不 同 条件 采 取合 理 的排 水 设 计 与 施工 措 施 【 Ab s t r a c t】 T a k e n t h e b a s e a n d p a v e me n t d r a i n a g e d e s i g n o f a e x p r e s s wa y i n He b e i a s a n e x a mp l e ， t h e d r a i n a g e desi gn and c ons t r uct i on t echnol ogy w er e di scu ssed I t i s put f or w ar d t ha t t he desi gner s shoul d m a st er r eason abl e c ons t r uct ion t echnolog y，f ul ly cons i der t he f act or s a f f ect ing dr ai nage，and adopt r a t i onal dr ai nage design and c ons t r uct i on m easur es accor di n g t o dif f er ent c ondi t ions 【 关 键词 】 高 速公 路 ； 路 基 工程 ； 排水 设计 ； 施 工技 术 【 K e y wo r d s】 e x p r e s s wa y ； b a s e e n g i n e e r i n g ； d r a i n a g e d e s ig n ； c o n s t r u c t io n t e c h n o lo g y 中 图 分 类 号 ： U41 7 3 文 献 标 志 码 ： B 文 章 编 号 ： 1 0 0 0 -0 3 3 X( 2 0 1 2 ) 0 5 - 0 0 5 4 - 0 4 0 引 言 水 是 引起 路基 路 面病 害 的 主要 自然 因素之 一 。路 面 中水 分 的积聚 使得 沥 青 与集 料 之间 的粘 结 力下 降 从 而 导 致沥 青 混合 料 的 强度和 稳 定 性降 低 ：而渗 入 路基 结 构 内部 的毛 细水 严重 影 响 路基 强度 ， 甚至 引 起路 基 沉 陷 、 坍 塌 等病 害 ： 在 行 车荷 载 的作 用 下还 会使 基 层软 化 。 形成 唧 泥 或 断裂 ， 最 终破 坏 路面 的整体 强 度 。 但 大 多数 高速 公 路 缺 乏完 善 的排 水 系统 ， 使 公 路 路基 、 路面 的稳 定 性及 强度 下 降 。 难 以保 证 行 车 的 安全 性 ， 影 响 公路 的正 常 使 用 ， 也 缩短 了公 路 的使 用寿 命 。 本 文 以 河 北 某 高 速 公 路 路 基 路 面 排 水 设 计 为 例 。 在 设计 该 高 速 公路 路基 路 面排 水 时 。充分 考 虑 当地 的 自然 条 件 。 阐述 了 高速 公路 排 水设 施 的作 用 。 探讨 了高 速公 路 排 水 设 计 与 施 工 技 术 的 理 念 及 方 法 。 1 路 基 路 面 排 水 设 计 与 施 工 目的 与要 求 1 1目 的 路 界 地 表 排 水 与 施 工 设 计 的 目的 是 把 降 落 在 道 路 路 界 范 围 内的水 迅 速 汇集 。 并 集 中有 效地 排 出路 界 范 围 同 时 拦 截 可 能 流 入 路 界 内 的 地 表 水 以 减 少 地 表 水 对 路 基 和 路 面 的侵蚀 ， 避 免路 基和 路 面结 构遭 受 水 的破 坏 ， 降 低 对 行 车 安 全 的 威 胁 。 1 2 要 求 ( 1 )充 分利 用 有 利 地 形 和 自然 水 系 ， 并 结 合道 路 沿 线 的地质 情 况 ， 对排 水 设施 进 行全 面 规划 ， 对 不 同排 水 设 施合 理布 局 ， 设计 经 济 有效 的 排水 设 施。 一 般情 况 下设 置 的排 水设 施 不宜 过长 在 节 约造 价 的前 提 下合 理设 置 出 水 口 ， 确 保 水流 不 过于 集 中 ， 就 近分 流 。 ( 2)路 基 排 水 设 施 的 设 置 与 施 工 ， 应 注 意 与 农 田 水 利 相 结 合 在 满 足 路 基 排 水 需 求 的 同 时 兼 顾 农 田 排 灌 必 要时 可适 当地 加 大涵 管 孔径 或增 设 涵 管 。路基 边 沟排 水 设 施 一 般 不 用 于 农 田灌 溉 渠 道 ，条 件 受 限 时 两 者 合 并 使 用 ； 合 并 使 用 时 边 沟 的 断 面 应 适 当 加 大 ， 并 予 以 加 固 。 ( 3 )针 对特 殊 路段 ， 在 对 水 源 与 地 质 条 件 调 查 研 究 的 基 础 上 ， 对 排 水 系 统 进 行 全 面 细 致 地 规 划 ， 做 到 路 基 路 面排 水 系统 综合 设计 、 分 期修 建 ； 对 于排 水 困难 和 地质 不 良的路段 排 水 设施 的 设计 应 与路 基 防护 加 固设 施相 结 合 进 行 单 独 设 计 RM CM H r 。 2 1 4边沟 求水 边 沟 设置 在路 肩 外 侧或低 路 堤 坡脚 外 侧 。用 以汇 集 和 排 除路 面 、 路 肩 、 边 坡 及流 向 路基 的小 量地 面 水 。高 速 边 沟设 计 一 般 宜采 用梯 形路 堤 ，在 场地 宽 度 受 到 限制 时 可用 石砌 矩 形 。 当挖 方高度 大 于6 m时 ，可 选 用 1 0 0 c mx 8 0 c m矩 形 边 沟； 当 挖 方 高 度 大 于 2 m且 小 于 6 mfl ,- j- ， 可 选 用 6 0 c mx 6 0 c m矩 形 边 沟 ； 当 挖 方 高 度 小 于 2 ml：l , - ， 可 选 用 浅 碟 形 边 沟 。 边 沟 断 面 如 图 2、 3 所 示 。 20 0 一 8 0 一 一 8 o 一一 8 o 一L M7 5 浆砌片石 图2 8 0 c r n x S O c m梯 形 排 水 沟 断 面 2 0 0 I 3 0 I 6 0 I 3 0 I 碎落 台 单位：c m M 7 5 浆 砌 片 石 单 位 ：c m 图3 6 0 c T n x 6 0 c m矩 形 边 沟 断 面 2 1 5 截 水 沟 排 水 截 水 沟设 置在 挖 方路 基 边坡 坡 顶 以外 或 山坡 路堤 上 方 的适 当处 用 以截 引路 基上 方流 向路基 的地 面 径流 ， 防 止 其冲 刷 侵蚀 挖 方段 和 路堤 坡 脚 ，并 减 轻 边沟 的 泄水 负 担 。 地 面 岩 石裸 露和 坡 面 不怕 冲刷 的路段 ， 可 不设 置截 水 沟 。截 水 沟 断面 的形 式 一般 为 梯形 ， 当地 面横 坡 较 陡时 ， 可 做 成 石 砌 矩 形 ， 如 图4 所 示 。 单位：c m 图4矩 形 台截 水 沟 2 2 路 面 内部 排 水 考 虑到 渗 入结 构 内 的部 分降 水在 行 车荷 载作 用 下会 形 成 强 大 的 动 水 压 力 。 进 而 使 沥 青 与 骨 料 剥 离 ， 产 生 病 害 。 为 了有效 排 除渗 进路 面 层 中 的水 ， 在 路肩 基层 顶 面 处 设 置 无砂 混凝 土排 水盲 沟 。排 水 渗沟 首 先要 铺设 防 渗土 工布 ， 靠 近 路基 边 坡 一 侧铺 砌 或现 浇 c 1 5 无 砂 混 凝 土块 高3 4 c m， 上 宽 为3 0 c m。 下 宽 为2 5 c m。 在 其与 基层 中间铺 设 厚 1 0 c m、 粒 径 为0 5 1 c m的碎 石 垫 层 ， 在 碎 石 与无 砂 5 6 混凝 土顶 上 铺设 一层 反 滤 土工 布 ，并及 时 将影 响 沥青 路 面 的水排 出。 同时 为优 化 景观 ， 在透 水 土工 布上 回填种 植 土 ， 种植 花 草 ， 如 图5 所 示 。 单 位 ：C lT I 图5渗 沟 断 面 2 3 地 下 排 水 在 地 下水 位较 高 的 路段 ， 为 了切 断 、 拦截 有 害 的含 水 层 ， 降 低地 下 水 位 ， 保 证路 基 的稳 定和 干 燥 ， 需 修 建 渗 沟 将 地下 水 排 除 。 高速 填 石渗 沟 为矩 形 ， 在 渗 沟 的底部 用 较 大碎 石 或 卵 石 ( 粒 径 3 5 c m) 填 筑 ， 在碎 石 或 卵石 的两 侧 和 上 部 ， 按 一定 比例 分层 ( 层厚 约 1 5 c m) ， 填 较 细 颗 粒 的 粒 料 ( 中砂 、 粗 砂 、 砾 砂 ) ， 做 成 反 滤 层 ， 粒 径 比例 按 4 ： 1 逐 层递减 。小 于0 5 mm的砂石 料 颗粒 含量 不 应 大于5 。用 土 工 布 包 裹 有 孔 的 硬 望 管 时 ，管 四 周 填 以 大 于 塑 管 孔 径 的等 粒径 碎 石 、 砾 石 ， 组 成 渗沟 。 顶部 作封 闭 ， 用双 层 反铺 草皮 或 其 他材 料 ( 如 土 工合 成 的防 渗 材 料 ) 铺 成 ， 并 在 其 上夯 填厚 度 不 小于0 5 m的粘 土 防水层 。 填 石 渗沟 的埋 置 深度 应 满足 渗水 材 料 的顶部 ( 封 闭层 以下 ) 不得 低 于原 有 地下 水 位 。 当排 除层 间水 时 ， 渗 沟底 部 应埋 于 最下 面 的不 透 水 层 上 如 图 6 所 示 。 图a地 下 排 水 系 统 3 IE T R系 统 施 工 技 术 要 点 垫板 3 1 地 表 排 水 设 施 施 工技 术 要 点 3 1 1 边 沟 一 般 情况 下 ， 土质 边 沟 宜采 用 梯 形 内侧 边坡 为 1 ： 1 T 1 ： 1 5 ： 石质 边 沟 宜 采 用 矩 形 ， 边 沟 的底 宽 、 深度 不 应 小 于 0 6 m 当流 量较 大 时 ， 可通 过 计 算 流 量 的 大小 调 整 边 沟 断面 尺 寸 。 为 防止 边 沟水 流 过 快对 沟 体造 成 冲 刷 或漫 溢 ， 单 向 排 水 长 度 一 般 不 宜 超 过 5 0 0 m， 若 超 过 此 值 ， 应 加 设 涵 洞 或 出水 口 将 水 引 出路 基 范 围 以外 。 3 1 2 水 沟 排 水 沟 的线形 可 根 据路 线 线 形设 置 ， 多 为直 线形 ， 平 顺 即 可 转 弯 处 可 做 成 弧 线 型 。 单 向 排 水 沟 长 度 通 常 不 宜 超 过 5 o 0 m ： 设 置 位 置 距 路 基 坡 脚 不 宜 小 于 3 m； 沟 底 纵 坡 以 1 3 为宜 ， 不 宜 小 于0 5 ； 纵坡 坡 度 大于 3 B ,J - ， 需 要加 固 排水 沟 ； 坡 度 大 于7 时 ， 应 改 为急 流槽 或 跌水 。排 水 沟 与其 他 沟 渠相 接 时 ， 力求 水流 顺 畅 。 3 1 3 截 水 沟 假 设 截 水 沟距 路 堑 边 坡 坡 顶 的 距 离 为 则 一 般 而 言 对 土 质 边坡 5 m； 软 弱 岩 层 地 段 L + 5 m( 为 挖 方边 坡 高度 ) ， 但 不 应 小于 1 0 m。截 水 沟 的长 度 一般 不 宜 大 于 4 0 0 m； 受 地 形 限 制 长 度 超 过 4 0 0 m时 ， 应 加 设 出 水 口将汇 集 的坡 面 水 引至 山坡 侧 面 的 自然 沟 中 或桥 涵 进 水 口 ， 并 在 出 水 口 位 置 设 置 排 水 沟 或 急 流 槽 。 3 1 4 急 流 槽 或 跌 水 急 流 槽 可 由水 泥 混 凝 土 或 浆 砌 片 石 铺 筑 成 梯 形 或 矩 形 断 面 。 槽 底 厚 度 在 0 2 04 m之 间 ， 施 工 时 做 成 粗 糙 面 ， 壁 厚 0 3 0 4 m。 底 宽 不应 小于 0 2 5 m； 槽 顶 与两 侧 斜 坡 面 齐 平 ； 急 流 槽 应 分段 砌 筑 ， 每 段 长 度 不 宜 超 过5 1 0 m， 预 留伸 缩 缝 ， 在 接头 处用 防水 材 料填 缝 。 3 2 路 面 内 部 排 水 施 工 技 术 要 点 路面 内部排 水 系统 包 括 边 缘排 水 系统 和 排水 基 层 系 统 。 边缘 排 水 系统 是将 渗 入 路面 结 构 内 的 自 由水 先沿 路 面 结 构层 的 层 间孔 隙 或某 一 透水 层 横 向流 入 纵 向集 水 沟 中 再 由 横 向 排 水 沟 排 出 路 基 ， 该 系 统 由 集 水 沟 、 纵 向 排 水 管 、 横 向排水 沟 和 过滤 土 工 布构 成 。 排水 基 层采 用 透 水 性 材 料做 基 层 ， 用 水 泥或 沥 青 处治 ， 不含 或 含 少量 由粒 径 不 小 于4 7 5 mm的 细集 料 组成 的级 配碎 石 ： 下 卧垫 层 应 采 用 不 透水 或 低透 水 性 的级 配 混合 料 ， 以 防止 自由水 下 渗 如 图 7 所 示 行车 道及硬路启 图7路 面 边 缘 排 水 系统 C o n s t r u c fi o nMa c h in e 施 r y C 机 on械 s l r a c t i o n 施 Te 工 c h n 技 o l o 术 gy RM CM & 一 3 3 地 下 排 水 设 施 施 T技 术 要 点 地 下 排 水 系 统 的 主 要 形 式 是 渗 沟 或 盲 沟 ，主 要 用 于 降 低地 下 水位 或拦 截地 下 水 的渗 入 。 渗 沟 有 碎 石渗 沟 、 管 式 渗 沟和 洞 式渗 沟 三种 形 式 ，碎 石渗 沟 只 宜用 于 渗流 不 长 的地 段 ， 且 纵 坡 不 能小 于 1 ， 通 常 为梯 形 或矩 形 ； 管式 渗 沟适 用 于地 下水 引 水较 长 、 流 量 较 大 的地 区 ； 洞 式 渗沟 适 用于 地 下 水流 量 较 大 的地段 。 当排 除层 间水 时 ， 渗 沟底 部 应 埋 于 最 下 面 的 不 透 水 层 上 。 在 冰 冻 地 区 ， 渗 沟 埋 深 不 得 小 于 当 地 最 J 、 冻 结 深 度 。 4 结 语 目前 ， 该 高 速 公 路 已通 车 多年 ， 运 营 情 况 良好 ， 质 量 相 当稳 定 ， 这 与完 善 的排 水 设计 是 分不 开 的 。 鉴 于 高 速公 路路 面 表 面排 水 系统 的重 要性 ， 笔者 结 合 工程 实 际 ， 对 高 速 公 路 路 基 路 面 排 水 提 出 以下 建 议 。 ( 1 )在超 高 过 渡段 采 用较 长 回旋 线 作 为 线型 时 超 高 渐 变率 过小 超 高缓和 段 的渐 变过 程 易产 生 不 利于 横 向 排 水 的 路 段 使 该 段 路 面 排 水 不 顺 畅 ， 路 面 积 水 ， 严 重 时 影响 行 车安 全 ： 同 时路 基工 作 区含 水 量 过 大 ， 强度 和 稳 定 性显 著 降低 。 因此高 速 公路 超 高缓 和 段 的排 水 设计 应 作 多 方面 的考 虑 在 多雨 及水 系发达 地 区 。 此 类 问题 更 要 引 起 注 意 。 ( 2 )雨 水 在路 面 结 构层 中 向下 渗 流 的速 率 要 比 自由 水 在结 构 层 间渗 流 的速 率 快 。有 时 由于 施 工 因素 导致 部 分 自由水被 封 堵 在 路面 结 构层 内 使 路面 常 久 处 于潮 湿 状 态 ， 严 重 影 响 路 面 结 构 的 稳 定 性 和 强 度 。 故 在 摊 铺 路 面 时 应 选 择透 水 性较 好 的材 料 ， 缩短 自由水在 结 构 层 中停 留 的时 间 ， 确 保 路面 材 料 的适 用 性 能。 参考 文 献 ： 1 杨宏志 ， 许金 良， 高超 ， 等 基 if - GI S 的 山区高速 公路排 水建模 与设计方法 J 中国公路学报， 2 0 1 1 ， 2 4 ( 4 ) ： 2 6 3 2 2 李卫华 高速公路 给排水 网络设计 J 筑路机械 与施工机械 化 ， 2 0 1 1 ， 2 8 ( 1 0 ) ： 1 8 2 -1 8 4 3 张洪亮 ， 王秉纲 ， 张春 雷， 等 平原 区低路堤 高速公路排 水 系统研 究l I 重庆交通大学学报 ： 自然科 学版， 2 0 1 0 ， 2 9 ( 2) ： 2 1 1 2 1 5 4 闫芙蓉 ， 范文 ， 邓龙胜 地表水沿 裂缝带入渗对路 基路 面的影 响 J 长安大 学学报 ： 自然科学版 ， 2 0 1 0 ， 3 O ( 2 ) ： 3 4 3 8 5 J T J O 1 8 9 7 ， 公路排水设计规范 s 6 沈波 ， 艾翠玲 ， 吕宏兴 公路 排水跌 坝急流槽新 型消力 池 出流 冲刷试 验 J 长安大学 学报 ： 自然科学版 ， 2 0 0 9 ， 2 9 ( 2 ) ： 4 2 4 5 收 稿 日期 ： 201 1 -0 9 -1 9 责 任 编 辑 ： 袁 宝 燕 57