公路路基排水設(shè)計及施工中存在的問題

韓肖雄

山西誠達公路勘察設(shè)計有限公司晉中分公司 山西晉中 030600

1 公路路基常見病害

1.1 路基沉降

首先，路基沉降是由于路基的壓縮沉降引起的，或者當路基的承載力不能承受路面上車輛荷載時，造成擠壓沉降。

1.2 邊坡坍落度

由于水侵蝕、結(jié)構(gòu)不合理、路堤邊坡陡峭或邊坡支護侵蝕，或料位布置不當。崩塌邊坡風(fēng)化巖面溫度、濕度的相互作用以及降雨、地表巖石或大型巖石從邊坡上墜落的動力作用[1]。

1.3 路基滑動

該坡度填充在陡峭的山丘上，路基被雨水浸濕而形成滑動面，并且在斜坡上沒有提供必要的支撐，從而造成路基滑落。地下水的變化會降低路基的穩(wěn)定性。因此，必須采取措施改變地下水的形態(tài)或數(shù)量。如地下水位較高，路堤填料為粘土?xí)r，水會通過毛細作用進入路堤，從而增加填料的含水量，降低強度。其次，如果管溝段開挖的管溝低于地下水位，如果管溝邊坡土體為細土，則邊坡的穩(wěn)定性會受到地下水滲漏動水壓力的影響。如果切割體是破碎的巖塊，如果地下水從裂隙或含水層中流出，水中的碎屑也會被清除，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性降低。地表水對路基的影響主要體現(xiàn)在以下兩個方面。一是對公路行車安全的影響，二是對路基使用質(zhì)量和使用壽命的影響。

2 路基排水設(shè)計原則

2.1 實地調(diào)查與分析

道路路基排水系統(tǒng)設(shè)計前，設(shè)計人員應(yīng)首先調(diào)查道路所在區(qū)域的周圍環(huán)境、氣候條件、水文地質(zhì)條件和農(nóng)業(yè)發(fā)展情況，詳細調(diào)查記錄道路沿線現(xiàn)有水系和排水溝，了解周邊道路工程的排水系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)各路段的水文地質(zhì)條件和道路結(jié)構(gòu)，結(jié)合路基排水與橋涵布置的協(xié)調(diào)，對道路排水系統(tǒng)進行綜合規(guī)劃，并通過各種排水溝平面布置與豎向布置的協(xié)調(diào)，科學(xué)合理地設(shè)計排水設(shè)施的位置。

2.2 因地制宜，合理規(guī)劃，科學(xué)布局，綜合治理

因地制宜是設(shè)計的主要原則。盡量利用地形，不破壞原有水系，盡量不占用農(nóng)田排水，避免資源浪費。通過系統(tǒng)分析，理清排水系統(tǒng)的主次重點，確定道路路基排水系統(tǒng)的總體思路[2]。

2.3 結(jié)合道路橫、縱、橫向線形設(shè)計

排水系統(tǒng)應(yīng)充分考慮道路等級和用途，在選擇道路路線時也應(yīng)充分考慮路基排水要求，避免因路基設(shè)置在排水不利的位置而引起路基泛水和失穩(wěn)。排水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)合理利用道路橫斷面和縱斷面。

2.4 特異性

路基排水設(shè)施應(yīng)具體，不得用于其他用水目的。路基排水設(shè)施最基本、最重要的功能應(yīng)該是實現(xiàn)路基積水的排水。特別是路基排水溝不應(yīng)與灌溉溝共用。路基排水系統(tǒng)主要按照農(nóng)田灌溉水不影響道路路基的基本原則進行規(guī)劃。

2.5 環(huán)境友好性

道路路基排水設(shè)計還應(yīng)遵循保護周邊生態(tài)環(huán)境的原則。在考慮排除路面和地下水的同時，還應(yīng)注意減少和防止沿線水土流失和水污染，盡量減少對路基和路面的破壞。為了追求排水效率，對環(huán)境的破壞不容忽視。排水設(shè)計應(yīng)充分考慮當?shù)丨h(huán)境，使排水系統(tǒng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，排水設(shè)計應(yīng)與自然因素有機結(jié)合。

2.6 經(jīng)濟性

路基排水設(shè)計要注重就地選材理念，充分利用道路周邊可利用的建筑材料，節(jié)約成本；不斷總結(jié)經(jīng)驗，采用新材料、新技術(shù)、新工藝以降低成本；重視臨時排水設(shè)施與永久排水設(shè)施的通用性，節(jié)省投資。

3 公路路基排水設(shè)計及施工要點

3.1 路基排水設(shè)施設(shè)計要點研究

3.1.1 邊溝

邊溝一般設(shè)置在挖方坡腳，也可用于低路堤坡腳。邊溝的作用是收集和排放路基范圍內(nèi)的地表水。應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件采用相應(yīng)的斷面形式。如一般挖方、低填方地段可采用矩形斷面或梯形斷面，石方開挖地段可采用L形斷面，穿越村鎮(zhèn)地段可采用矩形斷面帶蓋板邊溝，以保證安全，斷面形式應(yīng)合理盡量統(tǒng)一。邊溝縱坡應(yīng)與線路縱坡一致，且不小于0.3%。邊溝出口應(yīng)因地制宜設(shè)置在自然坡面上。當條件限制時，可與排水溝連接。邊溝長度不宜過長。可設(shè)置邊溝跌水井，將邊溝內(nèi)的水引至涵洞內(nèi)排放[3]。

3.1.2 截水溝

截水溝的作用是攔截坡頂?shù)乃鳎乐顾鳑_刷坡頂。截水溝根據(jù)地形條件和匯水面積設(shè)計，分為坡頂截水溝和平臺截水溝。路塹邊坡頂部截水溝距溝槽不小于5m。截水溝外側(cè)設(shè)土樁進行防滲處理。同時，要根據(jù)地形合理布置。石方開挖邊坡可不設(shè)平臺截水溝，土石方開挖邊坡應(yīng)在邊坡平臺上設(shè)截水溝，攔截收集坡面上的水，并通過溜槽排入下一平臺截水溝，以防沖刷下一個坡面。

3.1.3 升降槽

跌水槽適用于坡度大于10%或水頭差大于1m的陡坡地段，是一種特殊的地表排水溝形式，可有效避免流速過快對路基的沖刷。溜槽的設(shè)置應(yīng)因地制宜，并與地形相結(jié)合。為保證溜槽的穩(wěn)定性，應(yīng)采取防滑措施，如設(shè)置防滑平臺或榫頭，以保證溜槽不會滑動。出水口可用片石混凝土加固，并設(shè)置消能措施，防止水流過大沖擊。

3.1.4 排水溝

排水溝的主要功能是將邊溝、截水溝、低洼處的水排出路基范圍外，并與其他排水設(shè)施連接通暢。溝底縱坡不宜小于0.3%，長度不宜大于500m，一般采用梯形斷面，斷面尺寸根據(jù)水流情況確定。對易受水流沖刷的排水溝應(yīng)進行防護加固。

3.1.5 蒸發(fā)池

在氣候干旱、排水困難的低洼路段可設(shè)置蒸發(fā)池。蒸發(fā)池的設(shè)計應(yīng)注意以下幾點：蒸發(fā)池與路基之間應(yīng)保持合理的距離，不應(yīng)小于5m，位于濕陷性黃土地區(qū)時，應(yīng)不小于黃土的濕陷半徑，以保證路基的穩(wěn)定和安全；蒸發(fā)池設(shè)計水位應(yīng)低于排水溝底高程，蒸發(fā)池設(shè)計庫容應(yīng)結(jié)合當?shù)貧夂驐l件計算，保證不發(fā)生沼澤化、鹽堿化；蒸發(fā)池周圍應(yīng)設(shè)置防護措施，防止發(fā)生溺水事故。

3.2 明渠和排水渠

當?shù)叵滤簧疃容^淺或沒有固定的水層時，開放式水道和排水通道通常是合適的。使用開放式溝渠和排水管時，注意不要在溫度過低的地方使用。在明渠施工過程中，有必要增加明渠的縱向坡度，以確保及時的水流。在開挖溝槽的過程中，檢查控制基座的高度，控制橫截面的大小，并使用人機協(xié)作進行相關(guān)的挖掘。在測量和設(shè)置開放式溝渠時，應(yīng)使用經(jīng)緯儀或全站儀，并且在進行設(shè)計時，必須根據(jù)設(shè)計圖的規(guī)則進行科學(xué)工作。在整個過程中，開放溝槽的泄漏孔的結(jié)構(gòu)應(yīng)保持垂直，并且保證其沒有阻塞[4]。

3.3 暗溝

地下排水溝通常安裝在地下，在不引起洪水和集水的情況下引導(dǎo)水到地下排水溝。適用于城市下水道、雨水管道及公路路基排水。

地下溝的主要功能是引導(dǎo)地下水流，控制地下水位高度。室外暗渠的施工通常由進水暗渠的容積上蓋板組成。地下排水溝設(shè)備的斷面多為矩形結(jié)構(gòu)，根據(jù)實際施工面積，有時為梯形結(jié)構(gòu)。在實際施工過程中，溝槽寬度控制在0.3m～0.5m，高度控制在1m～1.5m，根據(jù)實際施工區(qū)域泉水的具體位置和高度，盡量選擇排水路徑最短的路基。同時，在開挖過程中要注意防水工作，泉水必須及時排除，防止堵塞的發(fā)生。在開挖過程中，相關(guān)人員應(yīng)及時檢查地基承載力。如果地基承載力不強，需要采取一些加固措施。在修建盲溝時，必須注意確保沉淀物、土壤和石頭不會落入溝或壓蓋中，以防堵塞。

3.4 滲水溝

目前滲水溝有三種類型：管滲水溝、集石滲水溝和溶洞滲水溝。管溝主要用于地下水長、流量大的地區(qū)。當管溝長度為100m～300m時，必須設(shè)置水平排水段，排放地下水。從選材角度看，貫流管排水管可采用陶瓷、混凝土、水泥等材料，排水孔宜設(shè)在排水管壁上。排水孔的分布要有一定的順序，縫隙不宜過大，一般不超過20厘米。堆石滲漏溝只適用于滲漏距離長、坡度小于1%的地段。截面通常為矩形或梯形。堆石滲漏溝埋深不得低于原地下水位。巖石溝槽底部和中心填充有漂石或礫石，具體比例取決于漂石或礫石的兩側(cè)和頂部，形成兩部分，厚約15cm，填充有粒徑。空心溝主要用于水域。洞溝的墻通常是磚砌的。孔的頂部必須用蓋板蓋住，以防異物進入。在公路排水施工設(shè)計中，這三種不同類型的沉管溝通常是有效結(jié)合的。根據(jù)實際情況設(shè)計了不同的排水溝和排水溝，以減少排水溝和排水溝對地下水的侵蝕量。

4 結(jié)語

公路路基排水對于我國公路建設(shè)的質(zhì)量起著至關(guān)重要的決定性作用。因此加強對于排水技術(shù)的改革與控制，對于促進中國公路運輸?shù)某掷m(xù)發(fā)展至關(guān)重要。本文通過水對公路的病害研究，分析了幾種排水設(shè)計方案，并針對公路路基排水設(shè)計與施工的要點問題進行了探討，供同類工程參考[5]。