多雨低洼路面結構水平向排水施工技術應用

林萬福

(福建路港(集團)有限公司,福建 泉州 362000)

0 引 言

隨著國家基礎設施的建設步伐的加快，我國的公路路網程爆發式增長，但公路路面系統中的排水設計基本是在飽和條件下排水?；诜秋柡蜐B流理論通過多方合作交流，研發適用于南方多雨低洼道路的路面結構復合土工材料-碎石墊層水平向增強排水新技術，該技術所采用的復合土工合成排水材料由聚丙烯纖維無紡布和排水網組成，從上而下依次為碎石墊層、水力傳導層、毛細防滲層和隔離層，碎石墊層消除毛細阻滯效應，實現在非飽和狀態下將入滲路面結構基層的水快速有效排除，減輕入滲水對路面結構損傷，同時避免進一步入滲路基土體，提高路基土體承載性能，可減小路堤變形，確保路面結構和路基承載性能。通過工程的應用實踐，能高效的處理粘土地層彈簧土、膨脹土無法壓實等問題，可直接替代盲溝，并消除了盲溝中長期使用后的淤堵問題，具有顯著的經濟效益和社會效益。該技術已在晉江市370縣道(快速通道東石連接線)工程成功應用，具體工藝應用情況如下。

1 工藝特點

(1)適用的粘土地層、彈簧土、膨脹土等，特別是地下水位高孔細滲水豐富的區域。

(2)可以快速高效導排地表水、雨水、滲水及地下水，大大降低水侵蝕對路面結構層與路基的破壞。

(3)施工工藝簡單，工人易于撐握，無需專業培訓。

(4)排水能力強、防淤堵效果佳。

(5)施工規范便捷，對其它施工工序影響小。

(6)施工快、經濟實用、環保。

2 適用范圍

該工藝適用于粘土地層，多雨潮濕地區或粘性膨脹土、凍土區域等，挖填區均可適用。

3 工藝原理

工藝原理：復合土工材料碎石墊層水平向增強排水施工技術，通過在處置路基段設置新型的排水結構層(S型集束排水板包裹土工布)快速的傳導地表水、雨水和下排地下水、滲水，實現路基在非飽和條件下的水平排水功效，從而來達到提高路基承載及結構耐久性的作用。一方面加強水平向排水控制毛細水上升(圖1)，另一方面增強水平向排水最大限度減少路面結構水分積聚(圖2)，防止地下水進入路基承載結構層，同時輸導上部滲水。在霜凍易感區域使用具有增強水平向排水能力的土工織物不僅可以形成毛細阻滯效應，以防止地下水進入霜凍區，還可以將積聚的水排除到路面邊緣(圖3)。

圖1 加強水平向排水控制毛細水上升示意圖[1]

圖2 增強水平向排水最大限度減少路面結構水分積聚示意圖[1]

圖3 增強水平向排水機制在減輕凍脹惡化造成的破壞示意圖[1]

4 工程應用施工工藝流程及操作要點

該工藝技術在晉江市370縣道(快速通道東石連接線)工程A2標段進行實際應用(圖4)，具體工藝流程及操作要點情況如下。

4.1 施工工藝流程(圖5)如下所示。

圖5 施工工藝流程圖

4.2 操作要點

(1)施工準備

①工技術資料及設備物資準備

工程施工前應由設計單位進行設計交底及圖紙會審，發現問題及時向設計單位提出變更修改。

②施工測量放樣及復核

根據測量控制點的坐標和高程，布置現場的測量控制點，并設永久性測量控制點。地面上按業主、設計院提供的控制點定位放線，包括路面結構中樁、邊樁等。

③場地平整

根據測量點位及高程，將路基開挖或回填至設計路床標高。

(2)地下水排水槽開挖

根據施工圖紙所表示的管槽走向、深度進行定位放線，然后進行土方開挖，溝槽底寬30 cm，平均深50 cm，底坡與路基橫坡一致，溝槽內最終引排至最近的雨水井、排水溝或涵洞。

(3)工布、S型排水管材試驗檢測

土工布、S型排水管材試驗檢測是施工過程中的關鍵環節之一，根據設計及試驗規程要求進行材料取樣檢測。組裝后的集束排水管通過現場簡易的性能測試，完全滿足設計與使用要求。

(4)新型集束排水管安裝

在溝槽檢驗完成后，先回填一層5 cm的砂碎石墊層，然后將已加工好的新型集束排水埋設在溝槽中央。該部分的集束排水管加工成直徑7.5 cm的圓管型，由15根S型排水管集束成管，外包土工布；新型集束管之間采用DMG-Φ75型直通、三通、四通進行連接，連接部位應包裹土工布并用膠帶粘緊。

(5)水性材料回填

新型集束管安裝并檢驗完成后，進行透水性材料回填，具體方法可參照盲溝施工方案。透水性材料回填至路床底標高，然后對路床面進行平整壓實，最后在路床面鋪灑一層中粗砂墊層，該墊層用于保護起隔水作用的土工膜。

(6)隔水土工膜鋪設

隔水土工膜的作用有兩個：一方面是防止地下水上升侵蝕破壞路面結構層，另一方面是防止路面雨水下滲浸泡路基土層造成路基水侵破壞[2]。土工膜屬柔性織物，鋪設質量對膜的受力環境有直接影響。為此，在支持層鋪設時，砂墊層應壓平，加強支持層的支持效果。先將膜材放入路床槽內，一端與垂直道路軸線，從下向上展開膜，逐幅粘結[3]。

(7)上部集束排水管安裝

上部的集束排水管加工成10 cm×2 cm的扁條型，由8根S型排水管集束成管，外包土工布。扁條型集束排水管采用相應規格的直通、三通、四通進行連接，連接部位應包裹土工布并用膠帶粘緊。上部集束排水管全部串聯后，再引排至最近的雨水口。

(8)路面結構層施工

上部的集束排水管安裝完成后，進行土工布鋪設，土工布鋪設應平順、搭接長度滿足施工要求，鋪設完成后即可進行路面結構層施工。

5 效益分析

5.1 經濟效益

雨水入滲路面，進入基層，將增大基層含水量，減小基層回彈模量，增大路面結構變形，造成路面結構使用年限縮短。非飽和條件下路面水平排水施工技術是通過設置新型的排水結構層(S型集束排水板包裹土工布)傳導滲水，與常規盲溝排水相較，通過在晉江市370縣道(快速通道東石連接線)工程A2標段項目的試驗段分析，原設計采用的400 mm×400 mm管式盲溝(φ150 mm雙壁打孔波紋管，300 g/m2無紡土工布)造價87.5元/m2，如若進行換填路基處理，換填深度至少需1 m以上計算，換填所需造價85元/m2；而采用新型集束排水管平均每平方成本僅約75元/m2，經濟效益顯著。而采用新型的排水結構層(S型集束排水板包裹土工布)造價僅為75元/m2，施工成本平均成本降低了12.5元/m2，經濟效益十分顯著。

5.2 社會效益

施工工藝更為簡單，技術要求低，且質量更加可靠，具有以下幾個方面的優點：(1)空隙率高，集水與排水性能好；(2)抗壓強度可達每10 t/m2，耐壓性好；柔性好，適應土體變形能力強；耐酸堿腐蝕、抗紫外線、防老化及耐久好；重量輕、施工方便；可適應復雜壞竟下的施工要求，對施工工期更有保障，具有明顯的社會效益。

5.3 節能降耗

本工法解決了盲溝長期使用的淤堵問題，在材料使用上優于常規盲溝排水法，施工便捷，工期短，真正實現了環境保護目標，是一項環保型的施工技術。

6 總 結

南方多雨低洼道路路面結構復合土工材料碎石墊層水平向增強排水施工技術通過在晉江市370縣道(快速通道東石連接線)工程A2標段的應用，一方面實現在非飽和狀態下將入滲路面結構基層的水快速有效排除，減輕入滲水對路面結構損傷，同時避免進一步入滲路基土體；另一方面下層的新型集束排水管實現路床基底地下水的快速排出，具有替代盲溝并優于盲溝功能的良好性能，從結構構造上提高路基土體承載性能，有效減小路堤變形，確保路面結構和路基承載性能。該創新工藝具很好推廣應用價值，可為南方多雨低洼道路項目類似工程提供借鑒。