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路面排水技術(shù)范文3篇

發(fā)布時(shí)間:2023-01-30 17:34:04

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路面排水技術(shù)范文3篇

路面排水技術(shù)篇1

高速公路路基路面受到水體擾動(dòng)、雨水侵蝕等會(huì)產(chǎn)生變形、位移、裂縫等質(zhì)量病害,嚴(yán)重威脅高速公路通行安全性、舒適度與平穩(wěn)性。因此需要高度重視高速公路路基路面排水施工,提升高速公路工程社會(huì)效益。基于此,本文簡要分析影響高速公路路基路面排水施工的因素,重點(diǎn)從路基、路面兩個(gè)方面探究高速公路路基路面排水施工技術(shù)應(yīng)用方式,以供參考。高速公路是我國交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的核心組成部分之一,承擔(dān)著為公眾提供安全、穩(wěn)定交通出行服務(wù)的重要責(zé)任,對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、貨物運(yùn)輸具有重要意義。由于高速公路所處氣候環(huán)境復(fù)雜多變、長時(shí)間暴露在空氣與雨水之中,因此,其路堤、路面會(huì)受到水體擾動(dòng)與雨水沖刷侵蝕,如果高速公路路基路面材料固結(jié)性不足、施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo),輕則會(huì)導(dǎo)致路面積水、降低路面抗滑性能、為車輛通行埋下安全隱患;重則會(huì)降低高速公路結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)固性及耐久性,誘發(fā)跳車等安全事故。為此有必要把握影響高速公路路基路面排水效果的因素,持續(xù)優(yōu)化路基路面排水施工工藝,提升排水施工技術(shù)水平,以此為高速公路運(yùn)行使用提供質(zhì)量及安全保障。

一、影響高速公路路基路面排水施工的因素

高速公路所暴露的自然環(huán)境較為復(fù)雜多變,外界氣候條件、地質(zhì)條件等都會(huì)對路基路面排水效果及施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。(1)地質(zhì)條件因素,主要包括風(fēng)化、裂痕及巖層分布等,如果高速公路路段地質(zhì)環(huán)境較差、地層承載力偏低,極有可能在水體擾動(dòng)及雨水侵蝕的情況下誘發(fā)滑坡、路堤坍塌等事故,威脅現(xiàn)場施工人員的生命安全。為此應(yīng)高度重視高速公路路基路面排水施工的安全防護(hù),采取適宜的護(hù)坡、加固等措施為現(xiàn)場施工人員提供安全、穩(wěn)定的施工環(huán)境;(2)地理環(huán)境因素。地理環(huán)境主要包括高速公路工程所在地周邊河流、池塘及地下水活動(dòng)等,其中地下水一般存儲(chǔ)在地下不透水層中,如果與高速公路路基路面距離較近、層間水沿縫隙流入路基隔水層,便會(huì)降低路基穩(wěn)定性與固結(jié)性。為此在路基路面排水施工中需綜合考慮上層水、層間水及地下水,采取有效措施避免路基路面受水體擾動(dòng);(3)氣候因素,主要包括降雨量、降雨頻率等,如果高速公路排水設(shè)施不完善便會(huì)導(dǎo)致雨水積聚,滲透至路基內(nèi)部的雨水會(huì)降低高速公路性能。為此需要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件選擇排水措施,保證高速公路路基穩(wěn)定性、路面平整度及抗滑性能。

二、高速公路路基排水施工技術(shù)

1.路基截水溝與邊溝施工技術(shù)截水溝及邊溝是高速公路路基排水施工中常用的工程措施。其中截水溝一般位于山坡路堤上方或挖方路基邊坡頂部,可以截?cái)嘧陨掀铝飨蛳缕碌乃鳎档退鲗β坊臄_動(dòng)程度,進(jìn)而提升高速公路路基穩(wěn)定性。在截水溝施工前需要對工程所在地地質(zhì)條件、水文環(huán)境等進(jìn)行全面細(xì)致的勘察,了解影響截水效果的關(guān)鍵性因素,科學(xué)確定截水溝位置,如果高速公路所在地地質(zhì)條件較好,將截水溝與高速公路主體結(jié)構(gòu)間的距離控制在8m以上。如果工程位于黃土區(qū),截水溝間距以12m以上為宜。在高速公路挖方段的高邊坡位置應(yīng)修建平臺截水溝,能夠截?cái)嗥旅嫠鳎乐蛊旅娣e水流向高速公路。高速公路路基排水施工中,邊溝施工一般采用分階段泄水孔施工工藝,可以提升邊溝排水效果,避免降雨量較大情況下雨水沖刷邊溝損壞其主體結(jié)構(gòu)。邊溝具有多種形式,如梯形、三角形、平曲線結(jié)構(gòu)等,不同邊溝形式對于施工方法、施工技術(shù)有著不同標(biāo)準(zhǔn):(1)梯形結(jié)構(gòu)邊溝施工需要將相鄰泄水孔間距控制在400m范圍之內(nèi);(2)三角形結(jié)構(gòu)邊溝施工中,泄水孔間距以不超過250m為宜;(3)平曲線結(jié)構(gòu)邊溝施工中需把控好曲線連接質(zhì)量,防止出現(xiàn)積水外滲情況。2.路基跌水急流槽與排水溝施工技術(shù)在高速公路路基排水施工中,跌水急流槽與排水溝可以提升路基排水效果,且具有材料易獲取、施工操作便捷、成本價(jià)格低廉等顯著優(yōu)勢。路基跌水急流槽施工前需要全面了解高速公路所在地形、地質(zhì)條件,科學(xué)、合理地利用現(xiàn)場施工材料,以有效降低施工成本。同時(shí),如果高速公路路段地形陡峭、地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜,建議選擇臺階式跌水急流槽結(jié)構(gòu),首先,在溝槽底部鋪設(shè)10cm厚度混凝土作為墊層以提升地基強(qiáng)度與承載力;其次,混凝土澆筑成型且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后鋪設(shè)土工布形成隔水層,并在此基礎(chǔ)上鋪設(shè)孔隙塑料管;最后,回填粒徑為2~4cm的砂石料,夯實(shí)處理并找平至設(shè)計(jì)標(biāo)高。如果跌水急流槽位于路基邊溝下方,需要保持路基縱坡高度與邊溝高度持平,以此保證水流順利進(jìn)入邊溝。在修筑排水溝溝身前,需按照設(shè)計(jì)要求、國家相關(guān)技術(shù)規(guī)范等確定材料級配、配合比與外加劑用量,借助攪拌機(jī)械設(shè)備將材料混合均勻,并嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間、攪拌速度。同時(shí),當(dāng)以片石作為溝身構(gòu)筑材料時(shí),需要選擇無風(fēng)化且堅(jiān)硬的石料,清除石料表面浮渣及殘留雜質(zhì),進(jìn)而通過控制石料質(zhì)量提升溝身堅(jiān)固性。此外,可采用座漿施工工藝修筑溝身,具體方法為:首先采用砂漿灌注溝身。其次,將片石砌筑在溝身上,盡量縮小片石與片石之間的間隙。最后,使用剩余砂漿填充片石間縫隙,并對溝身進(jìn)行養(yǎng)護(hù),保證養(yǎng)護(hù)周期不低于7d。3.路基地下水排水施工技術(shù)由上文論述可知,地下水是影響高速公路路基排水效果及施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。在高速公路路基排水施工中一般采用明溝、暗溝施工技術(shù)降低地下水活動(dòng)對路基的擾動(dòng)程度,避免地下水沖刷侵蝕導(dǎo)致路基失穩(wěn)或變形位移。明溝施工前需勘察土質(zhì)條件,如果土質(zhì)情況較好、地下水位處于溝槽標(biāo)高之下、明溝開挖深度能夠滿足設(shè)計(jì)要求則可以不設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu),反之則需要加強(qiáng)施工安全防護(hù),避免路基塌陷誘發(fā)嚴(yán)重安全事故。暗溝施工一般采用混凝土澆筑施工工藝,首先對溝渠進(jìn)行加固處理,避免水體擾動(dòng)情況下溝渠內(nèi)部出現(xiàn)管涌、坍塌等質(zhì)量病害。其次,把控好溝渠內(nèi)壁滲水孔位置,一般位于暗溝溝渠內(nèi)壁與含水層接觸的位置,可以使高速公路路基內(nèi)部的積水快速排到暗溝中,進(jìn)而提升高速公路路基穩(wěn)定性。明溝與暗溝施工適用條件不同,相對于明溝施工而言暗溝施工難度較高但美觀性較好,明溝施工操作簡單但有可能影響高速公路外觀,在實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合高速公路所在位置、路基排水需求等予以科學(xué)選擇。4.路基滲溝排水施工技術(shù)路基滲溝排水主要以滲流的形式匯集水流,再將其就近排出路基之外,能夠避免滲水沖刷坡面或滲入到路基范圍內(nèi)。路基滲溝排水施工中開挖深度較大,需要避免觸及邊坡以導(dǎo)致邊坡塌方。當(dāng)坡度超過5%時(shí)適宜將基地作成階梯形。同時(shí),當(dāng)土方挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高之上300mm時(shí),以人工方式達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),并且在基地安裝混凝土預(yù)制塊,鋪設(shè)好瀝青防水層,以此避免滲水沿著混凝土預(yù)制塊間的縫隙深入到路基范圍內(nèi),影響路基的穩(wěn)定性與安全性。此外,當(dāng)混凝土底座施工完成后,需要在滲水面鋪設(shè)土工合成材料,材料間的搭接距離不宜低于10cm,并且要保證波紋管之間緊密銜接,調(diào)整好波紋管的轉(zhuǎn)彎角度,以此防止波紋管損壞或淤塞。最后要填碼碎礫石作為透水層,厚度以3~5cm為宜,在透水層上部鋪設(shè)粒徑較小的碎石作為反濾層,并鋪設(shè)、壓實(shí)中粗砂,厚度約為50cm,作為路基滲溝的封閉層。

三、高速公路路面排水施工技術(shù)

1.路面表層排水施工技術(shù)高速公路路面表層排水施工技術(shù)主要包括排水孔與攔水帶兩種類型。其中排水孔施工需綜合考慮單位時(shí)間內(nèi)水流量及水流速度,路面表層排水效果需求,在此基礎(chǔ)上確定排水孔孔徑及布置形式。通常情況下路面表層排水孔以喇叭形狀為主,外徑大于內(nèi)徑,可以保證水流流動(dòng)的通暢與迅速。除此之外,在設(shè)置排水口、排水孔的同時(shí)需要配合橫向排水設(shè)施,把握好排水孔、排水設(shè)施之間的間距,進(jìn)而降低路面雨水徑流、避免路面積水,保證車輛通行的安全性。高速公路路面表層攔水帶施工可對雨水起到攔截作用,在實(shí)際施工中需要保證攔水帶頂部超過路面表層最大積水深度,如果高速公路設(shè)置防護(hù)欄,攔水帶頂部標(biāo)高以15cm為宜。攔水帶施工以混凝土為主要材料,需要保證混凝土材料與路面材料間的密封性,尤其要重視接縫處理,避免雨水沿接縫滲透至路面內(nèi)部。除排水孔、攔水帶之外,高速公路路面表層排水還需要依靠路肩、路面橫坡。因此,應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置暗溝、流水槽,借助路拱及水體的自行漫流作用將路面表層積水排入排水設(shè)施中。2.路面內(nèi)部排水施工技術(shù)高速公路路面內(nèi)部排水施工一般采用填方砌體、植草植土技術(shù)。其一,在路面內(nèi)部、路肩底部填充厚度約為3cm的土層、砂墊層,利用填充土體的滲水性排除路面內(nèi)部積水,再配合排水孔、排水渠等避免雨水沖刷損壞路面結(jié)構(gòu);其二,栽種具有防水固結(jié)效果的植物或填充土體形成防護(hù)段,在路面與路堤接觸位置鋪設(shè)土工布輔助排水,可以有效提升路面內(nèi)部排水效果,防止雨水侵蝕路面,進(jìn)而延長路面使用壽命,降低路面病害發(fā)生概率。3.路面排水結(jié)構(gòu)銜接部位的施工技術(shù)在高速公路路基路面排水施工中,路面排水結(jié)構(gòu)間銜接部分的科學(xué)處理尤為重要。其一為橫向排水管與邊溝間的銜接,需要在邊溝墻體上預(yù)留好孔洞,將橫向排水管由邊溝引入集水區(qū),保證橫向排水管與邊溝間無縫隙。其二為邊溝與縱向排水溝間的銜接。因邊溝開挖深度較大,當(dāng)坡度較小時(shí)有可能導(dǎo)致盲溝排水不暢,所以要適度加大邊溝的長度,在邊溝底部的位置與縱向排水溝相互銜接,以此保證排水通常。其三為橫向排水溝與滲溝的銜接。需要將中分帶的滲水軟管插入到橫向排水溝中,保證排水過程暢通無阻,以此提升路面排水效果。4.路面結(jié)構(gòu)排水施工技術(shù)路面結(jié)構(gòu)排水是指在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工階段便充分考慮道路排水需求,通過路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,路面坡度及層次參數(shù)的調(diào)整以提升路面排水效果,有效避免路面積水或下滲至路基范圍。首先,需要根據(jù)施工圖及設(shè)計(jì)文件確定好路拱的橫坡度,一般以1.5%為宜。當(dāng)路面結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定時(shí),需要將路拱橫坡度擴(kuò)大到2%或2.5%。其次,要在路面面層下設(shè)排水基層,其厚度一般為10~15cm,應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況及排水需求確定好排水基層的材料集配,控制好材料之間的空隙率,一般不應(yīng)低于20%。再次,為阻滯路面積水滲透至路基范圍內(nèi),需要對路基結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行處理,如鋪設(shè)無紡?fù)凉げ肌r青混凝土薄層等。最后,為排出路面結(jié)構(gòu)層層間積水,需要設(shè)置間距在20~40cm范圍內(nèi)的縱向排水管,并使其與邊坡泄水槽連接。同時(shí)要在路面集水溝處設(shè)置反濾層,進(jìn)一步提升路面的排水效果,降低安全事故的發(fā)生概率。

四、結(jié)語

高速公路路基路面施工中,影響其排水效果與施工質(zhì)量的因素主要包括地質(zhì)因素、地理因素與氣候因素。尤其是在自然環(huán)境、地形地貌復(fù)雜多變的路段,路基路面在水體沖刷、雨水侵蝕的情況下會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的病害,并威脅公路通行的安全性、穩(wěn)定性。當(dāng)前高速公路路基路面排水施工中常用的技術(shù)包括截水溝及邊溝施工技術(shù)、跌水急流槽排水溝技術(shù)、路基地下水排水技術(shù)、路基滲溝排水施工技術(shù)、路面表層及內(nèi)部排水技術(shù)、路面排水結(jié)構(gòu)銜接部位施工技術(shù)、路面結(jié)構(gòu)排水施工技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中需要結(jié)合地質(zhì)勘察資料、路基路面排水施工要求、排水施工技術(shù)規(guī)范等予以科學(xué)、合理地選擇,并采用綜合性排水施工技術(shù)措施、工程措施、綠化措施等提升排水效果,為高速公路正常通行、安全使用提供堅(jiān)實(shí)、有力的保障。

作者:崔建奇 單位:山西路橋第四工程公司

路面排水技術(shù)篇2

1水對路基路面結(jié)構(gòu)的影響

水是影響路基路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素。依據(jù)水的不同來源,可將水分為地下水、地面水兩種[1]。其中,地面水會(huì)反復(fù)不斷地對路基產(chǎn)生沖刷,進(jìn)而導(dǎo)致路基穩(wěn)定性下降,出現(xiàn)水毀;水滲入路基內(nèi)的土層,含水量高的土層強(qiáng)度會(huì)逐漸下降,也會(huì)出現(xiàn)水毀。地下水包括滯留水、潛水等,這類水對路基路面結(jié)構(gòu)的損壞程度因條件不同而各異,輕者導(dǎo)致路基軟化、強(qiáng)度下降,重者會(huì)導(dǎo)致路基坍塌、凍脹,甚至出現(xiàn)路基傾斜現(xiàn)象。

1.1水影響路基穩(wěn)定性水對地下土層及路基穩(wěn)定性的影響表現(xiàn)為滲入及所產(chǎn)生的一系列作用,這種作用既有原始的,也有繼發(fā)的。水滲入土層會(huì)導(dǎo)致土的濕度發(fā)生改變,水的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)而發(fā)生改變,因水的浸濕,公路各結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性會(huì)受到影響,進(jìn)而導(dǎo)致地基土的強(qiáng)度下降,隨之會(huì)出現(xiàn)濕陷、滑坡、凍脹、鹽漬等現(xiàn)象。

1.2水影響路基強(qiáng)度滲入路基路面的水包含多種狀態(tài),如氣態(tài)水、附著水、毛細(xì)水等,但無論是哪種形式的水,只要它們存在,就會(huì)導(dǎo)致路基路面各結(jié)構(gòu)層的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變。由于受到水氣壓、重力壓的作用,使得水汽在路基路面結(jié)構(gòu)層的空隙介質(zhì)中流動(dòng),但在粒狀材料中水主要因?yàn)橹亓憾鲃?dòng),因此,從工程實(shí)用的角度來說,不考慮其他水形式的影響,僅考慮重力水,符合流體力學(xué)滲流原理,可應(yīng)用達(dá)西定律公式(1)來分析路基路面的排水事件。V=K·i(1)式(1)中:V表示水的滲透速度(cm/s);K表示材料滲透系數(shù)(cm/s);i表示水力梯度,通過兩點(diǎn)間水頭損失和兩點(diǎn)距離之間的比值進(jìn)行計(jì)算。滲入路面結(jié)構(gòu)的重力水,通常會(huì)自高向低、自上而下,順著路基及其路肩排出,但路基基層的滲透性一般較差,排水所需時(shí)間長。研究發(fā)現(xiàn),滲透系數(shù)不超過10~5cm/s時(shí),排出0.1m3的重力水,所需的時(shí)間超過24h,滲透系數(shù)不足10~7cm/s時(shí),排出0.1m3的重力水,所需的時(shí)間超過10天。在這一過程中,水會(huì)長時(shí)間停留在路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部,如此便容易導(dǎo)致多種損壞。第一,水滲入瀝青結(jié)構(gòu)后,會(huì)逐漸消除瀝青與碎石的黏結(jié)性,加之長時(shí)間受到行車作用力的影響,會(huì)出現(xiàn)瀝青膜剝落、路基路面強(qiáng)度下降的問題[2]。第二,滯留于瀝青上層結(jié)構(gòu)空隙中的水,會(huì)受到行車荷載的反復(fù)擠壓,這便相當(dāng)于真空抽吸作用,在高空隙水壓的作用下,瀝青層便極易出現(xiàn)剝落、松散等現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致路面出現(xiàn)坑洼。第三,降雨時(shí)段,自由水會(huì)滲入并滯留于路面的表層、中間層之間,在較為薄弱的中間層,在大負(fù)荷行駛的汽車作用下,很容易導(dǎo)致瀝青碎石剝落,造成路面網(wǎng)裂、下沉等。第四,當(dāng)自由水滯留于基層頂面時(shí),在長時(shí)間行車負(fù)荷的作用下,會(huì)形成高壓水流,并反復(fù)沖刷基層細(xì)料,導(dǎo)致細(xì)料漿被擠壓,進(jìn)而導(dǎo)致裂縫處出現(xiàn)唧漿,長此以往,瀝青受力狀況發(fā)生改變,導(dǎo)致路面出現(xiàn)下沉、斷裂等病害。

2路基路面水損害原因

路基路面排水系統(tǒng)的作用是將影響路基路面穩(wěn)定性的地面水、地下水及時(shí)排出,同時(shí)降低地下水水位,以此營造一個(gè)干燥、穩(wěn)定、堅(jiān)實(shí)的路基路面環(huán)境。因此,合理設(shè)置排水系統(tǒng),是確保路基路面穩(wěn)定性、保證公路使用質(zhì)量的關(guān)鍵,保證路基路面具有良好的排水性能,是確保路基路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要前提。但由于路線范圍的排水問題通常隱匿于路面之下,如果不是出現(xiàn)大范圍的路基失穩(wěn)現(xiàn)象,這類問題一般難以被及時(shí)發(fā)現(xiàn),且這類問題在山區(qū)高速公路地段更為突出,這也說明在相關(guān)工程的設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)中,很多單位對排水問題的重視度不足。根據(jù)實(shí)踐及相關(guān)調(diào)查,路基路面水損害原因主要包括以下幾個(gè)方面:首先,現(xiàn)場勘測疏漏,忽略了當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì),尤其是山區(qū)高速公路地段,存在大量地下水的挖方地段,地下水量足,裂縫處被水位抬升,環(huán)境溫度下降后,很容易產(chǎn)生聚冰現(xiàn)象,晝夜溫差大的情況下,聚冰反復(fù)凍融,會(huì)進(jìn)一步加劇路基路面的破壞程度和破壞范圍,導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的整體性被破壞。其次,在實(shí)際的路基排水層、隔水層施工過程中,因路床頂面“人”字排水通道施工控制不力,導(dǎo)致引、排水堵塞,阻礙地下水外引,造成排出障礙;或因外部縱向透水管受損嚴(yán)重,極大地影響滲溝的引水作用,導(dǎo)致地下水大量蓄積,進(jìn)而在地下水損害的直接或間接作用下,使路基出現(xiàn)坍塌、下沉等病害,嚴(yán)重影響公路的正常使用。再次,排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論脫離實(shí)際。排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要結(jié)合施工地段的水文環(huán)境、實(shí)際水流量等情況綜合設(shè)計(jì),在山區(qū)高速公路排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上,更要全面考慮這些因素[3]。并且,排水系統(tǒng)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程,各排水設(shè)施都不是獨(dú)立的,而是緊密聯(lián)系的,在設(shè)計(jì)過程中需要綜合考慮,如此才能設(shè)計(jì)出科學(xué)的排水系統(tǒng)。但在實(shí)際的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,存在一定的問題,有些設(shè)計(jì)人員特別注重理論,未能很好地結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì),導(dǎo)致匯水面積計(jì)算不精確;有些設(shè)計(jì)人員根據(jù)既有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì),忽略了對設(shè)計(jì)結(jié)果的演算,這容易導(dǎo)致大面積的設(shè)計(jì)浪費(fèi),使得排水系統(tǒng)不能充分發(fā)揮自身的引水外排作用,難以滿足實(shí)際的排水需求;除此之外,還有些設(shè)計(jì)人員對施工地段的水文環(huán)境情況考慮不周,照搬硬套已有設(shè)計(jì)方案,導(dǎo)致排水系統(tǒng)難以適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境,完全達(dá)不到預(yù)期的排水效果。上述問題的存在,很容易導(dǎo)致山區(qū)高速公路路基路面受到水損害。最后,忽略養(yǎng)護(hù)。調(diào)查顯示,很多地區(qū)的相關(guān)單位重點(diǎn)關(guān)注高速公路的施工質(zhì)量,一定程度上忽略了后續(xù)的養(yǎng)護(hù)管理工作,對路基路面排水系統(tǒng)的重要性認(rèn)識程度不足,使得養(yǎng)護(hù)管理工作落實(shí)不到位,排水系統(tǒng)出現(xiàn)故障的頻率較高,這種現(xiàn)象在山區(qū)高速公路地段更為明顯。此外,排水設(shè)施不完善,遇到大量降雨,也可能引發(fā)路基路面水毀現(xiàn)象。

3路基路面排水施工技術(shù)

3.1邊溝施工技術(shù)邊溝是高速公路排水系統(tǒng)的重要組成部分。邊溝一般指路基邊緣的排水溝,主要用于引出和排出路面上的少許地表水。山區(qū)高速公路一般為土質(zhì)邊坡,在開展邊溝施工時(shí),應(yīng)做好土體坍塌防護(hù),防止坍塌土掉入邊溝,可以考慮在邊溝設(shè)置碎落臺,于碎落臺、土路間設(shè)置縱向流水槽,用少許草皮或其他灌木進(jìn)行覆蓋,此舉在防止異物掉落堵塞的同時(shí),能夠有效防止雨水沖刷[4]。此外,為保證及時(shí)排水,可采用梯形斷面邊溝形式,合理設(shè)計(jì)坡度,并在邊溝上方設(shè)置帶孔的蓋板,以保證行車安全。

3.2截水溝施工技術(shù)在降水量充足的山區(qū)地段,尤其是在路塹邊坡坡頂外側(cè)200cm的地方,應(yīng)設(shè)計(jì)截水溝,用于收集山坡匯水[5]。一般采用梯形截水溝,根據(jù)山區(qū)地段的實(shí)際降水量確定截水溝面積。如果該地段有一定的廢土存放,在截水溝邊緣、土樁間應(yīng)留有一定的距離,以防廢土坍塌而造成排水系統(tǒng)堵塞,更好地保證高速公路路基路面的排水施工效果。結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn),土樁腳與路基斜坡頂之間的距離需要超過10m,并于土堆上方設(shè)置超過2%的傾斜角,便于將雨水順利引入橫坡。截水溝長度一般在0.3~0.5km,若長度大于0.5km,應(yīng)適當(dāng)增設(shè)排水口,方便排水井排水。為防止公路被雨水反復(fù)沖刷,建議采用高滲透率的材質(zhì),同時(shí)加強(qiáng)溝渠的堅(jiān)固性,防止其受雨水侵蝕。此外,在現(xiàn)場施工期間,要做好實(shí)地勘測工作,在順坡處做好截水溝、邊溝的有效銜接。

3.3排水溝施工技術(shù)地下水位超高時(shí),應(yīng)采用排水溝施工技術(shù),保證排水通暢。排水溝主要用于排出地表水,天氣寒冷時(shí),排水溝則會(huì)失去地下水排出的作用。若采用混凝土進(jìn)行排水溝施工,需要在含水量高的地方設(shè)置相應(yīng)的滲水孔,并做好溝壁接觸,對于溝壁的外側(cè),可考慮應(yīng)用土木合成材料設(shè)置反濾層,同時(shí)每間隔一段距離應(yīng)設(shè)置相關(guān)的沉降縫隙;排水溝應(yīng)盡量采用線性形狀,盡可能采用弧形設(shè)計(jì),實(shí)際施工過程中,需保持4m以上的路基坡腳距離,如果排水溝的距離太長,應(yīng)考慮分開設(shè)計(jì),同時(shí)進(jìn)行砌筑,并根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)適宜高度的臺階。

3.4急流槽施工技術(shù)有別于公路路面其他部位的材料,急流槽部位的施工材料較為特殊,連接處極可能存在裂縫[6]。以往,常采用建筑砂漿對急流槽連接處進(jìn)行填充,但填充效果不佳,使用壽命短。而目前多采用非剛性修補(bǔ)手段,修復(fù)后一般不會(huì)有裂紋,使用壽命長。具體施工方法如下:將卷材剪成條狀,塞入裂縫處,而后在裂縫處填充未乳化的瀝青。實(shí)踐表明,采用這種連接方式,使用3~4年后,急流槽連接處不會(huì)出現(xiàn)滲透裂縫。在急流槽施工中,應(yīng)注意在急流槽出入口、主槽段連接過渡區(qū)域采取相關(guān)措施,如設(shè)置消力坎等,以減少水槽流量,并盡可能采用粗糙的槽體,以降低水的流速。

3.5地下排水設(shè)施施工技術(shù)常見的地下排水設(shè)施包括:暗溝、滲溝、滲井等。其中,暗溝主要是引導(dǎo)路基范圍內(nèi)泉水,需要根據(jù)地下排水需求合理設(shè)置,常采用砌石蓋板結(jié)構(gòu)作為斷面,板頂填土大于等于0.5m;滲溝主要用于匯集地下水,并將其排出范圍外,降低地下水位,由碎石、反濾層、封閉層組成,根據(jù)地下水位分布情況,設(shè)置于邊溝、路肩等位置,走向與地下水流相反;滲井屬于立式地下排水結(jié)構(gòu),當(dāng)路基上部含水量低、排水量小時(shí),難以設(shè)置平式滲溝,此時(shí)采用滲井,一般口徑為50~60cm,距離路基坡腳超過10m。

4公路路基路面排水施工改進(jìn)建議

結(jié)合已有施工經(jīng)驗(yàn),通過施工設(shè)計(jì)資料統(tǒng)計(jì),針對山區(qū)高速公路提出相關(guān)的路基路面排水施工改進(jìn)建議。由于急流槽內(nèi)水流較大,混凝土或漿砌片石材質(zhì)的急流槽長期暴露于自然環(huán)境中,容易降低耐久性,出現(xiàn)材料脫落現(xiàn)象,可考慮采用塑料波紋管材料,提高耐久力,防止脫落,避免急流槽內(nèi)堵塞。此外,塑料波紋管的強(qiáng)度高,有很好的抗沖擊力,防滲透效果好,在外界負(fù)荷的作用下,也不易變形,且內(nèi)部結(jié)構(gòu)為圓形,能夠較好地保持水的流動(dòng)性,且該材料施工方便,銜接方便、穩(wěn)固,能夠有效防止進(jìn)出口被沖刷破壞。

5結(jié)語

近年來,我國高速公路網(wǎng)覆蓋面不斷擴(kuò)大,山區(qū)高速公路里程逐年增長,行車量也逐年遞增,這在一定程度上加劇了山區(qū)高速公路路基路面水損害問題。基于此,本文從水對路基路面結(jié)構(gòu)的影響入手,分析水對路基路面穩(wěn)定性和強(qiáng)度的影響,探究路基路面水損害原因,以此說明路基路面排水設(shè)計(jì)的重要意義,分析高速公路邊溝、截水溝、排水溝、急流槽、地下排水設(shè)施施工技術(shù),為更高效地排除高速公路地下、地表水,保證高速公路的安全、穩(wěn)定通行。

作者:李芳宇 單位:江西省天馳高速科技發(fā)展有限公司

路面排水技術(shù)篇3

在長期使用過程中,瀝青路面受到溫度變化和雨水滲透的作用,易產(chǎn)生裂縫、沉陷、坑洞等病害,縮短路面使用壽命。為減輕瀝青路面水損壞程度,可以采用剛性排水基層替代傳統(tǒng)的水泥碎石穩(wěn)定基層,借助多孔混凝土的骨架空隙結(jié)構(gòu),達(dá)到快速排出滲水的目的,使?jié)B水從底基層與基層之間的封層順利流出,從而提高基層的排水能力,減輕路面積水對面層結(jié)構(gòu)的破壞,延長公路路面使用壽命。

1工程概況

某二級公路工程位于高溫多雨地區(qū),原路面結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土路面+水泥穩(wěn)定基層,路面寬7.0m,土路肩寬1.0~2.5m。公路投入使用多年,隨著交通量的增大,路面產(chǎn)生了網(wǎng)裂、沉陷、龜裂、翻漿、橫縱裂縫等不同嚴(yán)重程度的病害。在公路養(yǎng)護(hù)工程中,本工程選取K104-K105路段作為瀝青路面剛性排水基層施工試驗(yàn)路段,制定全寬式排水基層施工方案,進(jìn)行多孔混凝土排水基層施工。

2瀝青路面剛性排水基層施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1多孔混凝土配合比設(shè)計(jì)

在試驗(yàn)路段剛性排水基層施工中,多孔混凝土性能是影響基層施工質(zhì)量的關(guān)鍵要素,為此需在施工前合理確定多孔混凝土配合比,保證基層施工材料質(zhì)量。配合比設(shè)計(jì)流程為:選擇原材料→確定級配→確定水灰比、目標(biāo)空隙率、集料用量、單位水泥用量、水用量→試制多孔混凝土→評定拌和物稠度→振動(dòng)成型→測定抗壓強(qiáng)度、空隙率→確定配合比[1]。

2.1.1選擇原材料(1)水泥。試驗(yàn)路段基層施工采用42.5級普通硅酸鹽水泥,試驗(yàn)檢測水泥各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),檢測結(jié)果如下:水泥初凝時(shí)間為250min,終凝時(shí)間為340min,細(xì)度為338m2/kg,3d抗折強(qiáng)度為6.4MPa,3d抗壓強(qiáng)度為28.5MPa,28d抗折強(qiáng)度為9.3MPa,28d抗壓強(qiáng)度為46.7MPa。(2)粗集料。多孔混凝土材料要具備較強(qiáng)的黏結(jié)力,形成穩(wěn)定的骨架空隙結(jié)構(gòu),所以在選擇粗集料時(shí)不允許材料中含有風(fēng)化物、有機(jī)質(zhì)等質(zhì)地軟弱的雜質(zhì)。試驗(yàn)路段基層施工選取的粗集料性能檢測結(jié)果如下:堆積密度為1.6g/cm3,含泥量為4%,針片狀含量為6%,壓碎值為99%。(3)細(xì)集料。多孔混凝土材料中的水泥用量小,對細(xì)集料的性能指標(biāo)要求較高,以保證混合料具備良好的和易性。試驗(yàn)路段基層施工選用機(jī)制砂作為細(xì)集料,在細(xì)集料中摻入少量粉煤灰,改善集料級配[2]。(4)水。多孔混凝土拌和中需用大量的水,以滿足混合料壓實(shí)質(zhì)量的要求。試驗(yàn)路段將飲用水作為多孔混凝土拌和用水。

2.1.2確定級配對試驗(yàn)路段集料進(jìn)行試驗(yàn)篩分,確定采用的多孔混凝土集料級配為9.5~19mm碎石、4.75~13.2mm碎石和砂,當(dāng)篩孔尺寸分別為26.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm時(shí),集料通過率的實(shí)測值分別為100%、98.9%、94.9%、86.6%、35.8%、4.2%、3.0%,符合設(shè)計(jì)要求。

2.1.3確定性能指標(biāo)(1)目標(biāo)空隙率取23%,集料緊密堆積密度為1673kg/m3,表觀密度為2695kg/m3,水密度為1000kg/m3,水泥表觀密度為3008kg/m3;根據(jù)集料緊密堆積密度和折減系數(shù),計(jì)算出單位體積多孔混凝土集料用量,計(jì)算結(jié)果為1640kg/m3。(2)當(dāng)水灰比分別取為0.33、0.36、0.39、0.42、0.45時(shí),對應(yīng)的單位體積多孔混凝土中水泥用量分別為243.78kg/m3、233.2kg/m3、223.5kg/m3、215.9kg/m3、205.7kg/m3,水的用量分別為79.8kg/m3、82.7kg/m3、86.7kg/m3、90.1kg/m3、92.9kg/m3。

2.1.4評定拌和物稠度不同水灰比條件下,試拌多孔混凝土,對五個(gè)試件的稠度進(jìn)行評價(jià),具體如下:當(dāng)水灰比取0.33時(shí),混凝土拌和物呈分散狀,干澀;當(dāng)水灰比取0.36、0.39時(shí),混凝土拌和物的整體性較好,有光澤;當(dāng)水灰比取0.42時(shí),混凝土拌和物的漿體較多,有明顯光澤;當(dāng)水灰比取0.45時(shí),混凝土拌和物崩塌。

2.1.5確定配合比根據(jù)拌和物稠度評價(jià)結(jié)果,確定水灰比為0.36、0.39時(shí)的拌和物質(zhì)量符合施工要求。在此基礎(chǔ)上,取水灰比0.36、0.37、0.38、0.39,再次評價(jià)拌和物狀態(tài),根據(jù)評價(jià)結(jié)果可知,當(dāng)水灰比取0.38時(shí)的拌和物整體性最好,7d抗壓強(qiáng)度為4.5MPa,空隙率為24%。

2.2施工關(guān)鍵技術(shù)

多孔混凝土排水基層施工工藝流程為:施工準(zhǔn)備→施工放樣→瀝青封層施工→混合料拌和→混合料運(yùn)輸→混合料攤鋪→混合料整平→混合料碾壓→養(yǎng)生→切縫[3]。

2.2.1施工準(zhǔn)備(2)在施工前準(zhǔn)備齊全施工機(jī)械設(shè)備,做好機(jī)械設(shè)備調(diào)試、保養(yǎng)工作,確保施工機(jī)械設(shè)備處于良好的技術(shù)狀態(tài);檢查高精度檢測儀器的技術(shù)性能狀況,提前配備必要的易損部件,以備在檢測儀器部件發(fā)生損壞時(shí)更換使用。(1)配置1套混合料拌和樓,要求拌和樓的生產(chǎn)能力與攤鋪施工進(jìn)度相匹配;配置1臺多功能攤鋪機(jī),1臺14t振動(dòng)壓路機(jī),1臺18t壓路機(jī),1臺切縫機(jī),5輛自卸汽車,1輛灑水車。

2.2.2施工放樣根據(jù)施工圖紙放樣確定基層鋪筑范圍,在路段邊緣處打入中樁、邊樁,做好標(biāo)記;測量基層鋪筑高程,布設(shè)高程控制樁。

2.2.3瀝青封層施工(1)本工程在底基層與排水基層之間鋪設(shè)隔水層,隔水層材料為熱瀝青稀漿,將隔水層作為多孔混凝土基層滲入水的排水面封層,避免滲水繼續(xù)下滲到底基層中[4]。(2)試驗(yàn)路段的瀝青封層施工采用瀝青灑布車噴灑熱瀝青,噴灑前打掃干凈基層表面,保證基層表面無雜物;待熱瀝青噴灑后撒鋪石屑,撒鋪厚度為5mm,用掃帚掃平石屑表面。

2.2.4混合料拌和(1)根據(jù)確定的水灰比試拌多孔混凝土,試料的整體性較好,表面有光澤,在粗集料表層形成穩(wěn)定的膠結(jié)層,符合剛性排水基層施工對多孔混凝土的質(zhì)量要求。(2)試驗(yàn)路段混合料拌和采用集中拌和法,控制水泥用量、集料用量和水灰比;拌和時(shí)長為90s,比普通混合料拌和時(shí)間長1.5倍左右;利用拌和樓的自動(dòng)化控制系統(tǒng),精確控制水泥、集料、水的用量和投放時(shí)間,保證混合料質(zhì)量。(3)多孔混凝土排水基層與普通基層結(jié)構(gòu)相比,其水分散失較快、空隙率較大,所以混合料拌和中適當(dāng)提高實(shí)際用水量,比設(shè)計(jì)值高出2%左右。(4)當(dāng)白天氣溫高達(dá)30℃以上時(shí),為保證混合料的拌和質(zhì)量,減少水分蒸發(fā)量,要將白天的混合料拌和任務(wù)改為溫度較低的夜間拌和[5]。

2.2.5混合料運(yùn)輸(1)混合料拌和后卸入自卸汽車的車廂內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸,合理規(guī)劃運(yùn)輸路線,運(yùn)距控制在10km范圍內(nèi),保證混合料自出廠到碾壓成型的用時(shí)不超過2h。(2)在自卸汽車車廂上嚴(yán)密覆蓋土工布,減少混合料的水分散失;當(dāng)運(yùn)輸時(shí)間較長時(shí),可以在混合料拌和時(shí)加入適量緩凝劑;自卸車輛要?jiǎng)蛩倨椒€(wěn)行駛,路途中不能停留過長時(shí)間。

2.2.6混合料攤鋪整平(1)在攤鋪前灑水潤濕底基層,將混合料均勻攤鋪到指定位置,松鋪系數(shù)為1.2;攤鋪過程中檢查基層平整度,攤鋪后按照米字形整平基層[6]。在攤鋪過程中,派專人現(xiàn)場指揮運(yùn)料車卸料。(2)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)后在基層上覆蓋塑料薄膜,防止因氣溫、風(fēng)速等環(huán)境因素造成水分蒸發(fā)過快。覆蓋薄膜后,當(dāng)需要碾壓此作業(yè)段時(shí),再將薄膜掀開碾壓,碾壓后繼續(xù)覆蓋薄膜。

2.2.7混合料碾壓(1)使用噸位偏小的壓路機(jī),采用小幅振動(dòng)方式壓實(shí)混合料,具體施工方案為:采用18t光輪壓路機(jī)碾壓1遍,再用振動(dòng)壓路機(jī)靜壓1遍,消除碾壓輪跡;碾壓作業(yè)順序?yàn)橛蛇厒?cè)向中心碾壓。(2)碾壓施工中,不允許壓路機(jī)在基層上急剎車、調(diào)頭操作,以免破壞基層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.2.8養(yǎng)生(1)在碾壓施工后,檢驗(yàn)基層標(biāo)高、厚度、壓實(shí)度、平整度是否達(dá)到質(zhì)量驗(yàn)收要求,質(zhì)量驗(yàn)收合格后覆蓋塑料薄膜,進(jìn)入養(yǎng)生階段;在養(yǎng)生期間定時(shí)灑水,每間隔4h灑水1次,養(yǎng)生7d以上。(2)在路面塑料薄膜上方撒上細(xì)土,以避免薄膜被風(fēng)吹走;養(yǎng)生期間跟蹤檢查薄膜完好情況,及時(shí)修補(bǔ)破裂的薄膜;養(yǎng)生期間,禁止一切車輛通行,避免雜物堵塞排水空隙[7]。

2.2.9切縫養(yǎng)生后,在多孔混凝土排水基層每間隔15m處設(shè)置1道切縫,切縫時(shí)不能損壞邊角,控制切縫深度,并用土工布處理切縫處。

2.3層間處治技術(shù)

2.3.1基層與底基層之間的處治技術(shù)(1)試驗(yàn)路段的底基層采用密級配水泥穩(wěn)定集料底基層,采用透水性好、抗沖刷能力強(qiáng)的集料;密級配水泥穩(wěn)定集料底基層能夠使?jié)B下來的水沿著底基層表面向道路兩側(cè)排出,保證公路基層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不會(huì)受到破壞。(2)在底基層上鋪設(shè)封層,試驗(yàn)路段封層采用熱瀝青稀釋封層材料,增強(qiáng)底基層的抗?jié)B性,保證基層順利排水。(3)除采用封層處治技術(shù)之外,還可以采用復(fù)合土工織物作為底基層與基層之間的防水隔離層,要求復(fù)合土工織物具備足夠的強(qiáng)度,屬于非降解型材料,不宜在施工中遭到破壞。

2.3.2基層與面層之間的處治技術(shù)(1)試驗(yàn)路段的剛性排水基層施工在基層上灑布一層透層油,增加多孔混凝土基層與瀝青面層之間的黏結(jié)力。透層油材料采用乳化瀝青,用量控制在0.3~0.4kg/m2[8]。(2)在灑布乳化瀝青后,當(dāng)瀝青破乳時(shí)要立即鋪筑瀝青混合料。由于多孔混凝土排水基層的表面比普通半剛性基層的表面更加粗糙,有利于增加基層與面層的黏結(jié)力,所以可適當(dāng)減少乳化瀝青的灑布量。

2.4施工質(zhì)量檢測

2.4.1平整度檢測路基施工中采用3m直尺法檢測路面平整度,每間隔200m設(shè)置2個(gè)檢測點(diǎn),本工程試驗(yàn)路段全部檢測點(diǎn)的平整度平均值為4.6mm,滿足二級公路基層平整度要求。

2.4.2彎沉檢測在試驗(yàn)路段施工完畢7d后,采用貝克曼梁法測量彎沉值,平均彎沉值為14.6(0.01mm),代表彎沉值為20.41(0.01mm),符合二級公路基層施工技術(shù)規(guī)范要求。

2.4.3空隙率檢測在試驗(yàn)路段施工完畢7d后,采用鉆芯取樣方法檢測基層空隙率、劈裂強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度。檢測結(jié)果顯示,試驗(yàn)路段空隙率平均值為21.2%,劈裂強(qiáng)度平均值為1.67MPa,抗壓強(qiáng)度平均值為4.45MPa,三項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。

2.4.4排水能力檢測根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范規(guī)定,剛性多孔混凝土基層滲流路徑長度不得超過45m,滲透時(shí)間不得超過2h。試驗(yàn)路段的剛性排水基層厚度為20cm,路面縱坡為0.01,橫坡為0.02,表面滲水量為1.05m3/(d·m),計(jì)算得出滲流路徑長度為3.91m,自由水在排水層的滲流時(shí)間為0.93h,符合技術(shù)規(guī)范要求。

3結(jié)語

在瀝青路面施工中,采用剛性排水基層施工技術(shù)能夠有效提高基層排水能力,減輕路面水損壞程度,減少公路養(yǎng)護(hù)成本支出。在剛性排水基層施工中,要合理確定多孔混凝土配合比設(shè)計(jì),嚴(yán)格把控原材料選取關(guān),規(guī)范實(shí)施基層施工工藝流程,并且在基層與底基層之間設(shè)置封層,在基層與面層之間鋪設(shè)透層油,進(jìn)而保證多孔混凝土排水性能達(dá)到空隙率和滲透系數(shù)指標(biāo)要求,確保基層順利排水。

作者:魯寒 單位:石家莊市交建高速公路建設(shè)管理有限公司石衡分公司

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