道路工程中排水管的現(xiàn)存問題及解決方案

孫晟之，夏建平，丁慎寶，商淑杰

1.山東建筑大學(xué)，山東 濟(jì)南 250101；2.齊魯交通發(fā)展集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250101；3.山東泰和公路工程有限公司，山東 淄博 256410；4.山東華鑒工程檢測有限公司，山東 濟(jì)南 250101

在道路工程中，土體失穩(wěn)與眾多因素有關(guān)，其中，地下水是主要因素。為緩解或消除土體失穩(wěn)問題，工程中已形成較為完備的排水體系。本文將列舉排水管在工程應(yīng)用中常見問題與解決方法，并對排水管下一步的研制開發(fā)方向提出自己的見解。

1 排水管在交通工程中現(xiàn)存問題

1.1 凍脹擠壓破裂

大量工程現(xiàn)狀表明，在不考慮個(gè)別外界因素導(dǎo)致排水管破裂的情況下，管道的破裂普遍原因是受到土體凍脹擠壓。當(dāng)管道強(qiáng)度不足以抵抗由于溫度過低發(fā)生體積膨脹的凍土凍脹力時(shí)，土體便會擠壓排水管導(dǎo)致其發(fā)生破裂，進(jìn)而導(dǎo)致排水管失去調(diào)節(jié)地下水位高度的能力，增加土體失穩(wěn)可能性。

1.2 堵塞

堵塞類型主要分為土顆粒淤塞和結(jié)晶物堵塞。前者在路基排水管中出現(xiàn)居多，而后者則是隧道排水管中的常見問題。

田卿燕在進(jìn)行后，發(fā)現(xiàn)排水管淤塞物主要為細(xì)小顆粒黏［1］；謝經(jīng)輝在不同土體中，對土顆粒堵塞排水管的顯著性因素進(jìn)行了模擬分析，試驗(yàn)證明排水管橫截面積影響顯著性較高，而水力梯度影響較小［2］。

堵塞隧道工程排水管的多由溶解于地下水中的化合物結(jié)晶而成。灰?guī)r區(qū)隧道中下設(shè)的管道易受CaCO3結(jié)晶物填充［3］；堿性地質(zhì)隧道中的管道堵塞物主要成分為Ca2+、Mg2+、HCO3-、等離子組合成的硬質(zhì)結(jié)晶物［4］。總結(jié)大量工程經(jīng)驗(yàn)可知，排水管內(nèi)結(jié)晶物若不及時(shí)清理，嚴(yán)重時(shí)將造成隧道排水管堵塞。

1.3 腐蝕

隨著社會工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模擴(kuò)大，雨雪帶有的腐蝕性越來越強(qiáng)，排水管的質(zhì)量也會受到腐蝕性水質(zhì)一定程度的影響。管道內(nèi)外壁在腐蝕作用下，局部或全長范圍內(nèi)會出現(xiàn)厚度變薄，在土體的擠壓下，其變形和受力在厚度不同處產(chǎn)生不均勻性，致使管道變形、破裂或坍塌。

2 排水管的改進(jìn)

2.1 凍脹擠壓破裂解決方法

夏敏通過研究某工程凍害成因，總結(jié)了凍脹產(chǎn)生的多種因素，提出采取截、堵水，排、疏通水，加熱等相應(yīng)配套處置措施可有效緩解高寒地區(qū)凍脹土對排水管的不利影響［5］；蘇航等通過研究高寒地區(qū)隧道工程，表明保溫材料的使用可有效緩解土體凍脹，而其材料的選用多為保溫性能較好的鎂鋁板和硅酸鈣板［6］；

2.2 堵塞解決方法

陳鵬提出排水管開設(shè)進(jìn)水孔一端常采用土工布包裹［7］，一些學(xué)者對排水管結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，毛細(xì)透水管（“排水釘”）就是一種代表性結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于管壁外開設(shè)有縱向凹槽，在虹吸作用下，地下水被“吸”入凹槽內(nèi)，并沿其縱深排至管外，顆粒流失量減少。在預(yù)防排水管內(nèi)結(jié)晶物堵塞研究中，劉寧通過試驗(yàn)，表明納濾膜可有效脫除SO42-成垢離子［8］；王彪表明通電可使沉積離子不易沉積［9］；

2.3 管道的腐蝕解決方法

近年來，聚氨酯噴涂材料在提高排水管耐腐蝕性方面有卓越成效，其特點(diǎn)為粘聚力強(qiáng)，固化時(shí)間快，且該噴涂材料可在管壁上形成一層“保護(hù)膜”，使之免受磨損和腐蝕。研究表明，聚氨酯噴涂厚度較小時(shí)，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：選用強(qiáng)度較高、親水性與耐腐蝕性優(yōu)良的管道材料，研制類似于聚氨酯的無污染、可加強(qiáng)管道強(qiáng)度和耐腐蝕性的新型表面噴涂材料與材料添加劑，亦或是在管壁內(nèi)設(shè)置支撐性良好的“加勁肋”結(jié)構(gòu)，均是改善排水管當(dāng)前存在問題（破裂、堵塞、腐蝕）的主要方向。

（2）新排水理念的探索：借鑒“海綿城市”理念，參考毛細(xì)透水管與纖維束排水管等特殊排水管的設(shè)計(jì)思路，利用毛細(xì)、虹吸或其他物理現(xiàn)象，在保障排水管的排水能力滿足要求的同時(shí)，尋求減少土顆粒的流入量和化合物的結(jié)晶量的方法，仍是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。