福泉高速公路擴建后路表面積水問題及處治

林 鑫

(福建省福泉高速公路有限公司 福建福州 350000)

0 引言

隨著福建省海峽西岸經濟區的蓬勃發展以及交通流量的逐年遞增，1999年修建的福泉高速公路已經逐漸不能滿足交通需求。為提高車輛通行能力、提升高速公路服務水平、降低交通事故率，福泉高速公路4車道改8車道擴建工程于2011年完成通車運營。盡管在高速公路擴建過程，對于路面表面積水問題也采取了不少措施，但擴建后路表面積水問題依然嚴峻。路表面積水主要是由于水介質在重力作用下沿著最大坡度方向運動，在道路表面形成坡面徑流，進而形成水膜。水膜具有良好的潤滑性能，因而車輛高速通過積水路面時，極易發生交通安全事故[1]。據福泉沿線交警部門不完全統計，每年因公路表面積水發生的交通事故占總事故數量25%。如何處理公路表面積水問題已成為提升高速公路的運營效率、降低交通事故率的重中之重。

1 公路表面積水情況調查分析

2016年，針對公路表面積水問題，由福泉公司組織設計、交警、綜合執法等相關部門進行現場排查。經調查分析，全線142.37km共存在19處路段公路表面積水問題，其形成的原因主要歸納為以下3個方面。

1.1 擴建后的中央分隔帶排水系統不完善

在高速公路超高路段上，為了將路表面積水排出，在中央分隔帶內與路面相接邊緣設置縱向排水溝，路面水經排水溝匯集后，再通過集水井、橫向排水管排至填方路堤的邊坡急流槽中，從而引出路基邊坡。但是由于排水設計預見性不強等各方面原因，一方面，擴建后未相應地調整縱向排水溝，導致部分中央分隔帶積水漫流，從而導致局部路面積水無處可排。另一方面，擴建后單幅2車道路面變成4車道路面，路面匯水面積變大，原橫向排水管滿足不了、排水較緩慢，導致積水不能流入縱向排水溝，從而導致超高路段內側車道積水。

1.2 負荷導致部分路面橫縱坡失效

為迅速排除降落到路面的水，公路建設時會將路面做成具有一定橫向坡度或縱向坡度或橫縱向結合的各種形式，以利用橫縱坡到達路面自然排水的目的。福泉高速公路為福建省交通主動脈，2012年晝夜平均車流量達5萬輛以上。隨著交通量的增加和汽車荷載的增大，局部路面面層薄弱位置磨損嚴重、以及部分擴建路面施工質量問題，路面橫坡失效、縱坡輪跡帶下沉等現象，路面橫縱坡失去了路面表面排水的功能。

1.3 超高段排水問題

擴建后的高速公路路面寬度倍增，降雨后雨水排往路面兩側后排至路界以外，在路面的運動路線變長，對行車安全影響變大。尤其是超高緩和段路面路拱橫坡較緩，當縱坡較小時，路表合成坡度小，甚至有零坡度處，路面水排放緩慢；當縱坡較大時，路面水順縱坡路線方向排水徑流長度大，不能迅速排走；因此，無論路面縱坡大小，由于超高緩和段橫坡較緩，超高路段平豎曲線銜接過度段路面排水效果不理想、出現積水問題。

2 路面表面積水處治

通過路面表面積水原因分析，經多方探討及現場測量調查，該項目采取增設中央分隔帶排水設施、恢復失效路面橫縱坡、雙路拱線排水技術，來提高路面表面排水能力。

2.1 中央分隔帶排水

根據現場調查情況，在超高路段未設置排水溝路段增設縱向排水溝(圖1)，每隔30m設置一處清淤井，并在橫向排水管處設置集水井。

圖1 縱向排水溝大樣圖

同時，對縱向排水不及時導致積水情況的路段，增加設置了橫向排水管(圖2)。由于該項目增設6道橫向排水管，數量少、分布范圍散，采用頂管技術機械設備轉廠不便、費用較高、不利施工進度，經考慮多方面考慮，采用了直接開挖安裝工藝。橫向排水管采用C30混凝土預制管，外徑Φ56cm,內徑Φ40cm，設置于路面下方188cm處。橫向排水管橫跨路面4個主車道及應急車道共約23m、排水坡度控制在3%，施工時，為保證高速公路正常運營，采用分段封閉車道進行施工。其施工工藝流程為：1、2車道交通管制→線路放樣→基坑開挖→坡度放樣→澆筑C15砼墊層→安裝C30混凝土預制管→澆筑C15砼基礎→回填壓實→恢復瀝青混凝土路面→清理現場→開放交通；3、4車道及應急車道重復上述工藝流程。

圖2 橫向排水管大樣圖

采用路面切槽施工(圖3)也可以進一步排除路面積水。路面開槽順著水流方向與標線成45°交角，刻槽長162cm、寬5cm、深5cm，刻槽伸入標線內(不含標線)40cm，每道槽相隔10m。路面切槽后排水效果明顯提升。

圖3 路面刻槽后

2.2 路面橫縱坡恢復

路面橫坡、縱坡是路面表面排水的主要形式，道路的橫向縱向坡度越大，路表雨水的排除就越順暢，恢復路面橫縱坡勢在必行。該路段為主要為橫坡失效路段，單一橫坡為2%，路面按2%橫坡進行恢復。路面銑刨后，將路面雜物清理干凈，銑刨立面布設立面防水貼，撒布粘層油后進行攤鋪作業；發現路面坑槽、裂縫等病害時，先對病害進行處理。該項目對1處(1794m2)路面積水路段進行橫坡修復，不僅恢復了路面的使用性能，而且提高了路面排水能力，保障了過往車輛的行駛安全。

2.3 雙路拱排水

本次采用雙路拱排水技術路段位于福泉高速AK2193+900-AK2194+120，該處路段為超高路段緩和段過渡爬坡路段。2015年出現積水情況時，采用了增設中央分隔帶縱向排水溝、集水井、橫向排水管等措施，積水情況得到了一定改善，但仍存在積水問題。考慮路面縱坡不調整，在超高段采用調整單橫坡坡度(提升坡度)進行排水，路拱坡度所產生的水平分力會增加行車的不穩定性，增加車輛側向滑移的危險。在不宜加大路拱坡度來滿足路面排水要求的情況下，采用在行車道中間再增設一道路拱線以減少流水行程，從而減輕路面積水。而且，雙路拱橫坡路面在車輛變道位置形成的“路脊”更利于排水，使得路面在下雨天提供較大的摩擦力，更加利于行車安全[2]。該項目運用雙路拱線排水技術改變整幅路面表面路拱坡度改善積水問題，雖然存在施工難度、工藝復雜，但起到一定效果。

擴建后福泉高速公路的瀝青路面面層結構為：上面層4cm厚SMA-13+下面層6cm厚AC-20。恢復前對現狀路面的標高進行測量，根據設計的標高與現狀的標高差情況進行組織路面恢復，具體如下：當高差在0～3cm(含3cm)時，銑刨老路瀝青面層，加鋪一層SMA-13至設計標高；當高差在3～6cm(含6cm)時，直接加鋪一層SMA-13至設計標高；當高差大于6cm時，銑刨部分老路面，銑刨深度應不小于9cm，然后分2層鋪筑瀝青路面，先鋪一層不小于5cm厚AC-20下面層，再鋪一層4cm厚SMA-13至設計標高。

該項目過渡段漸變長度L為220m，如圖4～圖5所示。路拱橫坡介于-1.5%～+1.5%，路拱線1在第2車道中間，距中央分隔帶邊緣線之間水平距離6.375m(B1)；路拱線2在第3、4車道分界線處，距路拱線1之間水平距離5.625m(B2)，距路面外邊緣線之間水平距離6.750m(B3)，盡量減少平緩區范圍，達到改善路面積水目的。

圖4 單幅4車道路面雙路拱橫斷面圖

圖5 單幅4車道路面雙路拱平面圖

3 結語

2017年完成福泉高速公路19處路表面積水處治，經跟蹤回訪，在養護部門配合下，至今未出現較嚴重積水問題。在處理路面表面積水時，首先要對排水設施進行檢查，檢查其排水設施是否堵塞、損壞、不完善等問題；同時對積水路面橫縱坡進行測量，是否滿足設計要求；最后采用新工藝新技術對路面表面排水進行提升，如本文采用的雙路拱線排水技術。實踐證明，恢復失效路面橫縱坡，增設中央分隔帶排水設施和雙路拱線排水技術，這些措施可改善高速公路擴建后路面表面排水條件變差的問題，提高路面排水能力，有效解決高速公路表面積水問題，可為今后的類似路面病害處理提供借鑒參考。