交通运输论文--浅述公路路基路面排水设计

刘婷

摘要: 排水设计是路面设计的重要部分之一,路面排水设计的好坏直接影响到公路的路基稳定及路面使用寿命,本文交通运输论文结合工程实际问题,对公路的路面排水设计进行探讨。
关键词：路面排水；路面设计；排水设计
我省多个公路升级改造项目原路面检测情况表明,很多路段的沥青路面、水泥路面损害均与水有着很大的关系。原沥青路面面层空隙率加大、运营期间出现的路面裂缝、水泥板接缝处理不到位,这些都导致了水下渗到了路面结构层,层间水又无法及时排出,在夏季高温、车轮荷载作用下,压力水不断冲刷路面结构,导致路面结构承载力下降,出现一系列的病害。因此,路面结构排水应引起足够重视,根据地区降水量、地形、地貌、地质及水文地质条件等因素,结合路基排水设计综合考虑, 合理布置路面排水设施, 采取堵排结合的方案, 除设置正常的排水系统外,还需设置结构内部排水系统等多种排水设施,使多种排水设施形成一个功能齐全、排水通畅的完整排水系统, 将积滞在路面结构内的水分排除到路面和路基结构外,以改善路面的使用性能,提高路面结构使用寿命。
一、路面加铺层的排水设计
路面加铺层的排水设计通常考虑排和封2种方案,设计时一般采用以下措施:
(1)恢复路面横坡
老路行车道部分由于车辆荷载的长期作用,路面横坡均小于设计横坡,有些路段甚至出现行车道中心部位比路基边缘低的现象,升级改造时需恢复路面横坡,使路面横坡不小于2%,便于路面水的迅速排除。
(2)设置透层及封层
在基层顶面喷洒透层沥青,以增加基层与面层的粘结性,并保护基层不受水透入。
在基层顶面喷洒透层沥青后设置防水下封层,下封层通常可采用稀浆封层或乳化沥青封层。
(3)采用密集配细粒式上面层
采用SMA-13或SUP-13密集配细粒式沥青砼上面层,减小沥青面层的渗透性, 以减小雨水的渗入量。
(4)加强路肩排水
目前,国内大多数公路的路肩边缘排水设计方案采用纵向盲沟加纵、横向排水管排除路面结构内部的水分,纵向盲沟内填筑单粒径碎石, 将集水沟中水排至路基范围外。常用的路面边部排水有以下几种形式:
①排水盲沟+植草
如图1所示,土路肩采用C25砼空心六棱块,六棱块内植草,或者土路肩较硬路肩部分低4 cm,土路肩内设置塑料排水盲沟。该方案能迅速排除路面降水,避免路面积水而影响行车;施工方便;土路肩植草防护,绿化效果好。但该方案后期土路肩草皮需及时养护,要对草进行修整与清理灰尘, 否则排水效果降低,路面排水对边坡有一定冲刷, 对防护有一定要求。

②土路肩硬化
如图2所示,土路肩采用砼预制块或现浇砼硬化,该方案能迅速排除路面降水, 避免路面积水而影响行车。施工方便,后期养护方便,行车视线良好,但路面排水对边坡有一定冲刷, 对防护有一定要求。现浇混凝土存在干缩裂缝,造成路肩渗水。
③排水明沟
如图3所示,土路肩设置沥青砼或水泥预制砼排水明沟,该方案施工方便,可以采用摊铺机一次成型或预制拼装,与路面形成一体。

二、中央分隔带排水设计
根据设计规范要求, 一级公路、高速公路均需设置中央分隔带排水。中央分隔带表面排水有2种方法:一是将中央分隔带顶面做成抛物线, 拱起井全面积种植草皮封盖以尽可能减少雨水下渗;二是将中央分隔带填土夯实,用现浇水泥混凝土封面。如果中央分隔带表面没有采用防水层封面,而是采用回填土绿化、中央分隔带尽管做成了抛物线表面排水,但雨水仍不可避免地会沿回填土下渗。中央分隔带填土的含水量测试表明填土含水量可高达40%,若这些水份不及时排出, 必然侧渗或下渗到路面、路基结构层,造成路面、路基强度降低,因此必须设置中央分隔带内渗水的排出系统。
1. 老路改造工程中央分隔带的设置
中央分隔带排水是路面排水的重要内容,新建中央分隔带的常用形式有凸形、凹形、封闭形等。扩建工程当中央分隔带位于新建位置时,按新建中央分隔带考虑。当中央分隔带位于老路部位时,中央分隔带的设置通常有开挖老路面和不开挖老路面,2种方案见图4,图5。
以上2种方案均可排除中央分隔带水,集水槽及横向管均需开挖老路埋置,其区别在于一般路段不开挖老路面方案设置高缘石,一般较新建路面高出30~40 cm,中央分隔带种植土深度稍浅, 对防炫树的种植有限制。设计中以开挖老路方案为主,部分项目如某扩建工程采用不开挖老路方案, 目前排水效果良好。

2. 中央分隔带排水盲沟及横向管设置
排水盲沟及横向管设置位置是中央分隔带排水的重点,在下列位置适当长度范围内应设置纵向碎石盲沟+横向排水管:
(1)纵坡符号变换的凹形竖曲线底部( 锅底),包括平坡两端的最低点处。
横向管设在最低点处,并在其前后相距3~5 m处各增设1道横向管。
(2)中分带开口或遇桥涵, 中分带渗水被截断处;横向管设在上游( 来水方向)的最低点处,并在其前适当位置增设1道横向管。
(3)纵坡过长,横向管的出水口宜设置洞口建筑(出水口宜设一节刚性管),醒目标示,便于管养。
横向出水口有困难时,可考虑顺合成坡方向设置。有条件时,中分带渗水可顺中分带排入桥涵内。
三、超高段排水设计
设置中央分隔带时,路面超高路段为排除路面水,需设置超高排水设施,通常有以下2种方式。
(1)漫流
当改造后的路面汇水面积不大时(一般小于双向4车道),为尽量避免开挖老路,节约工程造价,可采用漫流方式排超高路面水。如某扩建工程,超高外侧路面水通过中央分隔带预留的过水槽漫流过超高内侧路面(见图6)。当路面行车道较宽,汇水面积较大时,超高内侧路面易行车水雾, 影响行车安全。可通过以下方案为避免上侧半幅路面表面积水:①上侧半幅整体抬高1 cm,下侧半幅整体降低1 cm,使中分带形成排水横坡以利排水,增减值在超高渐变段渐变(注意路桥协调);②超高过渡绕路中心线旋转;③在超高内侧ZH点处设置易滑标志。
(2)纵向排水沟
这种方案通过在超高外侧行车道左侧路缘带内设置纵向排水沟,超高外侧路面水流入纵向排水沟后由集水井集中排至路基外, 排水顺畅,行车安全性好。但该方案工程造价高,尤其在老路利用部分,需大量开挖老路路面,一般在扩建后路面车道数大于4车道或汇水量较大时采用。纵向排水沟方式见图7。

四、论文结语
文章通过对路面排水设计中常用方案的分析,列举各种方案的优缺点及各自适用情况,为今后升级改造工程的路面排水设计提供参考。