公路土質(zhì)路基施工中的臨時(shí)防排水方案研究

趙果萍

（山西交通控股集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

對(duì)公路土質(zhì)路基而言，水是誘發(fā)其病害和影響其強(qiáng)度、穩(wěn)定性的主要因素之一。影響路基的水有地表水、地下水兩種，地表水主要有大氣降水、河、湖、海和水庫(kù)水等；地下水主要有土層滯留水、潛水和層間水等。地表水的來(lái)源主要是大氣降水，若排除不及時(shí)將形成積水，滲入路面及路基，加上車輛荷載的作用，會(huì)造成路面結(jié)構(gòu)整體受損，降低其承載能力。地下水主要影響路基濕度，地下水位上升，增加路基填料的孔隙水，導(dǎo)致路基含水率和壓縮性增大，使路基承載力下降，極易發(fā)生翻漿、坍塌等病害[1]。

公路設(shè)計(jì)時(shí)，按照防、排、疏結(jié)合的原則，進(jìn)行完善的防排水設(shè)計(jì)，其目的是迅速排除路基范圍內(nèi)的地表水，攔截路基范圍外的地表水并防止其滯留、下滲或漫流，隔斷、疏干和降低影響路基穩(wěn)定性的地下水并將其引導(dǎo)至路基范圍以外，確保路基具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。路基地表排水設(shè)施有邊溝、截水溝、排水溝、跌水與急流槽、蒸發(fā)池等，地下排水設(shè)施有墊層、隔離層、暗溝、暗管、滲溝等。

盡管在勘察設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了詳盡的排水設(shè)計(jì)，但在跨年度或地理、地質(zhì)復(fù)雜的路段施工，仍難保證土質(zhì)路基施工質(zhì)量不受大氣降水的影響，特別是汛期或持續(xù)強(qiáng)降雨時(shí)施工對(duì)土質(zhì)路基穩(wěn)定性影響較大[2]。若在施工中不注重臨時(shí)排水設(shè)計(jì)，遭遇暴雨時(shí)很容易造成地表水對(duì)土質(zhì)路基產(chǎn)生沖刷和滲透，影響路基整體承載能力，導(dǎo)致路面裂縫、下陷或出現(xiàn)不均勻沉降。

關(guān)于公路路基排水，國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)大多集中在排水設(shè)施的設(shè)置位置、結(jié)構(gòu)、材料等方面，但對(duì)于路基施工的臨時(shí)排水，特別是永臨結(jié)合方面，雖有零星研究但尚未系統(tǒng)梳理。本文結(jié)合永久性排水設(shè)施，通過(guò)研究不同類型土質(zhì)路基施工過(guò)程中的排水需要，探討大氣降水對(duì)土質(zhì)路基施工的影響及臨時(shí)防排水方案，為類似工程實(shí)施提供一定的借鑒。

1 土質(zhì)路基施工中的臨時(shí)防排水需要

路基分為路堤、路塹和填挖結(jié)合共3種類型。考慮到填挖結(jié)合路基是路堤和路塹的結(jié)合，故僅分析土質(zhì)路堤、路塹施工中的防排水需要。

1.1 土質(zhì)路堤施工中的臨時(shí)防排水需要

路堤施工一般分為準(zhǔn)備、施工、整修驗(yàn)收共3個(gè)階段，其中準(zhǔn)備階段包含施工準(zhǔn)備、清表和基底處理等；施工階段包含分層填筑、攤鋪平整、灑水晾曬、碾壓夯實(shí)、檢驗(yàn)等；整修驗(yàn)收包含路基整修等。路基填筑一般按橫斷面全寬縱向水平分層壓實(shí)，每200 m或相鄰結(jié)構(gòu)物之間劃分為一個(gè)施工區(qū)，便于控制壓實(shí)度。由于路堤并不是一次成型，在汛期施工或者遭遇持續(xù)降雨時(shí)，大氣降水極易影響土質(zhì)路堤施工。若排水組織不及時(shí)或不合理，形成雨水滯留、下滲路堤或沖刷邊坡，會(huì)影響路基強(qiáng)度、穩(wěn)定性等。

一般情況下，在做好清表和基底處理后，即可采用分層填筑且最大松鋪厚度不超過(guò)30 cm進(jìn)行土質(zhì)路堤施工。考慮到地基一般為帶一定坡度的斜坡，路堤施工期遇到臨時(shí)大氣降水時(shí)，雨水一方面沿路拱和邊坡排至斜坡低側(cè)后排出路基范圍；另一方面沿路拱和邊坡排至斜坡高側(cè)，與路基范圍外的斜坡來(lái)水形成積水浸泡路基，如圖1所示。因此，土質(zhì)路堤施工臨時(shí)排水需要注意：a）及時(shí)排出路基范圍內(nèi)的水，避免雨水下滲或其對(duì)邊坡沖刷；b）及時(shí)疏干斜坡上游來(lái)水與路基范圍水形成的積水。

圖1 土質(zhì)路堤施工過(guò)程中的大氣降水流向圖

1.2 土質(zhì)路塹施工中的臨時(shí)防排水需要

根據(jù)路塹深度和縱向長(zhǎng)度，土質(zhì)路塹開(kāi)挖一般分為橫挖法、縱挖法及混合式開(kāi)挖法等。橫挖法有一層橫向全寬挖掘法、多層橫向全寬挖掘法兩種，一層橫向全寬挖掘法適用于開(kāi)挖深度淺且短的路塹；多層橫向全寬挖掘法適用于開(kāi)挖深度深且短的路塹。縱挖法有分層縱挖法、通道縱挖法、分段縱挖法3種，其中分層縱挖法適用于開(kāi)挖深度不大且縱向長(zhǎng)度較短的路塹；通道縱挖法是利用通道作為機(jī)械通行道路的一種快速施工方法；分段縱挖法適用于路塹過(guò)長(zhǎng)且有適宜分段處的路塹開(kāi)挖。混合開(kāi)挖法是橫挖法和通道縱挖法的結(jié)合，適宜路塹深度和縱向長(zhǎng)度都很大的路塹開(kāi)挖。

以混合開(kāi)挖法為例，開(kāi)挖順序一般如圖2所示按（1）～（9）的順序進(jìn)行。以區(qū)域（1）已開(kāi)挖為例，土質(zhì)路塹施工過(guò)程遇到大氣降水時(shí)，斜坡高側(cè)的路基范圍外來(lái)水，經(jīng)由未開(kāi)挖的地面匯入已開(kāi)挖的路基，若排水不及時(shí)，則很容易造成路塹泡水。因此，土質(zhì)路塹施工臨時(shí)排水需要注意：a）攔截斜坡高側(cè)的路基范圍外來(lái)水，避免沖刷邊坡；b）及時(shí)排除路基范圍內(nèi)的匯水。

圖2 土質(zhì)路塹施工過(guò)程中的大氣降水流向圖

2 土質(zhì)路基施工的臨時(shí)防排水方案

2.1 施工前制定詳細(xì)的臨時(shí)防排水方案、建立不良天氣預(yù)警機(jī)制

臨時(shí)防排水工程是路基施工中的一項(xiàng)重要工作。完善的路基施工臨時(shí)防排水設(shè)施，可確保路基質(zhì)量和施工進(jìn)度，防止或減少路基施工生產(chǎn)安全事故。施工單位進(jìn)駐工地后，應(yīng)盡快熟悉、復(fù)核、掌握設(shè)計(jì)圖紙；根據(jù)施工工藝、流程制定詳細(xì)的臨時(shí)防排水方案并評(píng)估方案的可行性、科學(xué)性，必要時(shí)與建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位一起進(jìn)行方案會(huì)審，力求形成完善合理的施工防排水系統(tǒng)，并與當(dāng)?shù)刈匀凰岛侠磴暯覽3]。

除了制定詳細(xì)的臨時(shí)防排水方案，施工準(zhǔn)備時(shí)還應(yīng)收集區(qū)域氣候條件，熟悉施工區(qū)天氣情況；并與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T建立防洪防汛聯(lián)絡(luò)關(guān)系，確保暴雨或大暴雨預(yù)報(bào)時(shí)能及時(shí)得到通知；施工過(guò)程中時(shí)刻關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，根據(jù)天氣情況合理安排勞動(dòng)力、機(jī)具，適當(dāng)縮短雨期工作面，盡量做到當(dāng)天完工作業(yè)面，避免全線填筑、開(kāi)挖和盲目趕工期[4]。

2.2 提前施工永久性排水設(shè)施，路基施工區(qū)外形成完善的防排水系統(tǒng)

研究設(shè)計(jì)圖紙，并對(duì)截水溝、改溝、改渠和涵洞等部分永久性排水設(shè)施進(jìn)行提前施工，在路基施工區(qū)外形成完善的防排水系統(tǒng)，避免路基施工范圍內(nèi)的地表水無(wú)法排出或者范圍外的地表來(lái)水影響施工。

提前施工截水溝，攔截路基施工區(qū)范圍外地表來(lái)水，防止其對(duì)邊坡造成浸泡或沖刷。截水溝應(yīng)與橋涵進(jìn)出口或天然溝渠相接，在路基施工區(qū)外建立完善的防水系統(tǒng)。

按照設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、施工便道和當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)要求，對(duì)全線的改溝、改渠、涵洞進(jìn)行梳理，提前施工與臨時(shí)排水需要有關(guān)的改溝、改渠或涵洞等，并與天然水系相接。在路基施工區(qū)外建立完善的排水系統(tǒng)。

2.3 設(shè)置不同的臨時(shí)排水設(shè)施，降低大氣降水對(duì)土質(zhì)路基施工區(qū)的影響

2.3.1 土質(zhì)路堤施工

為防止排水不暢造成滯留、下滲或者任意流淌沖毀邊坡，結(jié)合施工工藝可采用以下排水方案和施工措施：a）路基清表后、填筑前，在路基紅線范圍內(nèi)側(cè)縱向挖60 cm×60 cm土臨時(shí)排水溝，臨時(shí)排水溝與施工區(qū)外的排水系統(tǒng)相接。b）分層填筑路堤，每一壓實(shí)面路拱橫坡控制在2%～4%；每次作業(yè)收工前將鋪填的松土層壓實(shí)完畢，并保持路基頂和路堤邊坡平整度較好。c）路基頂土路肩位置設(shè)置攔水埂，間隔50 m或在凹形豎曲線底部開(kāi)口設(shè)臨時(shí)急流槽以免沖刷邊坡[5]。攔水埂可采取非滲水土填筑或易裁撤材料漿砌，在施作上層填料前即時(shí)清除潔凈。急流槽可采用厚塑料布鋪底或易裁撤材料漿砌。d）雨后路基面必須晾曬，刮除表面浮土并進(jìn)行復(fù)壓，經(jīng)抽檢合格才能繼續(xù)施工。土質(zhì)路堤施工中的臨時(shí)排水設(shè)施詳見(jiàn)圖3。

2.3.2 土質(zhì)路塹施工

為防止路拱排水不暢造成滯留、下滲，影響路基強(qiáng)度和邊坡穩(wěn)定性，結(jié)合施工工藝可采用以下排水方案和施工措施：a）將施工路拱橫坡控制在2%～4%，以利排水；b）已開(kāi)挖路基兩側(cè)設(shè)臨時(shí)排水溝，并與施工區(qū)外排水系統(tǒng)相接；c）每一級(jí)開(kāi)挖完成后，及時(shí)施作平臺(tái)截水溝。土質(zhì)路塹施工中的臨時(shí)排水設(shè)施詳見(jiàn)圖4。

圖4 土質(zhì)路塹施工過(guò)程中的臨時(shí)排水設(shè)施圖

2.4 加強(qiáng)施工過(guò)程管控，盡快形成永久性排水系統(tǒng)

在施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)根據(jù)天氣情況、施工環(huán)節(jié)，選擇適宜的機(jī)械類型，管控施工進(jìn)場(chǎng)材料，合理組織施工過(guò)程。做到隨挖、隨運(yùn)、隨填、隨壓，指定專人負(fù)責(zé)疏導(dǎo)排水，必要時(shí)在路基頂和邊坡上覆蓋彩條布以防雨。及時(shí)展開(kāi)路基后續(xù)從屬邊坡防護(hù)及排水的圬工施作，盡快形成永久性排水系統(tǒng)。

3 結(jié)語(yǔ)

路基的強(qiáng)度、穩(wěn)定性與水息息相關(guān)。在跨年度或者汛期施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙中的永久性排水設(shè)施，制定和設(shè)置詳細(xì)的施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)排水設(shè)施，并定期或者雨后及時(shí)檢查，才能形成有效的路基排水系統(tǒng)，確保路基的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。