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农村公路防排水设计探析

毛美云

(甘肃睿达工程咨询有限责任公司,甘肃 兰州 730050)

【摘要】农村公路设计中的排水系统设计非常重要,它既影响着农村公路的使用性能,而且也决定公路使用寿命的长短。水损害是所有公路的一种常见病害,路面的病害大多是因为水的原因引起的。在农村公路建设中,由于资金有限,如何在有限的资金条件下最大限度的解决排水设计问题,一直是困扰着公路建设者的一个难题。本文通过分析农村公路建设现状,探讨防排水设计问题。

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关键词 农村公路;水损害;防排水措施;优化设计

近年来,国家加大了农村公路建设的投入,但由于国家补助标准相对偏低,省级财政没有相应补贴,市级县级财政的资金也较为困难,所以在资金条件制约下,严重影响着农村公路技术标准和建设质量的提升。农村公路建设中很多的防护排水设施、涵洞构造物在资金制约下,建设不完善,很难有效抵御自然灾害的侵蚀。其中尤以水损害为重,路基沉陷、冲刷、坍塌、翻浆,沥青路面剥落、龟裂、松散,水泥路面唧泥、错台、断裂等病害,都与路面渗水,地表积水和地下水的侵蚀有关。下面就几个主要方面进行简要分析。

1 水是促使路面过早损坏的重要原因

路面的病害大多是因为水的原因引起的。地下水轻者能使路面湿软,降低路基强度;重者会引起冻胀、翻浆或边坡滑塌。地面水对路基产生冲刷和渗透,使土基强度和路面整体承载能力显著下降,甚至形成水毁现象。雨水滞留在沥青面层内,会使沥青膜逐渐地从集料表面剥落,导致集料之间粘接力丧失,而出现松散、剥落、龟裂。雨水通过水泥路面或沥青路面的接缝、裂缝下渗,滞留在基层顶面,在车辆荷载作用下,形成动水压力冲刷基层,形成唧泥、板底脱空、路面坑洞等病害。

在水的不断侵蚀下,会造成路基坍塌、沉陷、翻浆病害,沥青路面的松散、剥落,水泥路面则会导致错台、断裂病害。所以说,水的作用能损坏路基、路面,并缩短了公路使用寿命。

2 形成水害的主要原因

形成道路水害的主要原因有:边沟、截水沟等公路排水设施未能形成完善的排水系统,在边沟、排水沟或截水沟的设计中,尺寸或位置不合理,路面接缝处理不当造成严重渗水,由于对地形、地质的勘探不到位,未能根据地形合理设置排水、截水设施,导致渗入路面结构层内部的雨水不能迅速排除;排水设施施工质量不合格,不能达到设计要求。

3 预防水害的途径

预防水害的途径有两个:一是防止或减少水分进入路基路面,如:采用密实的沥青表面层,降低孔隙率;水泥路面采用优质封缝料,裂缝及时修补等措施,以减少水分的渗入。二是必须做好排水设计,路面使用期间完全没有水分进入是不可能的,必须通过排水设施,尽快将水排出。在排水设计中除了要考虑地形、地质、气象、水文等因素外,还应全面考虑路基、路面、各排水设施的综合情况,注意排水设施和构造物之间的衔接配合,做到排水设计、路基防护、地基处理整体协调,使全线形成一个功能齐全、完善的排水系统。

4 路基排水设计

路基排水设计,首先要以水源不同为区别点,根据路基、路面综合情况因地制宜,整体规划,综合设计。

4.1 路基水的来源

路基水来自降雨(或雪)形成的地面径流以及地下水流。地下水又可分为:上层滞水、层间水、泉水等。

4.2 路基排水设计

路基排水包括三部分:地下排水、地表排水、路基边坡排水。在排水设计中,首先要考虑隔断、疏干影响路基强度和稳定性的地下水,将它引导至路基范围以外;对影响路基稳定的地面水,应排除至路基用地范围之外,同时防止地面水的滞留和下渗。

5 地表排水设施的作用

5.1 边沟

边沟是为汇集和排除路面、路肩及边坡的流水,在路基两侧设置的水沟。挖方地段和填土高度小于边沟深度的填方地段均应设置边沟,一般设置在挖方路基的路肩外侧,或矮路提的坡脚外侧,多于路中心线平行。

5.2 截水沟

截水沟又称天沟,用来拦截并排除路基上方流向路基的地表流径,减轻边沟的水流负担,保证挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷。截水沟一般设置在挖方路基边坡坡顶以外,或山坡路堤上方的适当位置。冲刷影响不大的路段,如降水量较少,坡面雨频繁,山坡覆盖层松软,坡面较高路段,可能设置两道或多道截水沟。

5.3 排水沟

排水沟的主要用途在于引水,将路基范围内各种水源的水流,如边沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近积水,引排到附近自然水道或桥涵,从而形成完善的排水系统。

5.4 跌水与急流槽

跌水与急流槽用于陡坡处的竖向排水,主要是路堤和路垫的坡面排水,沟底纵坡可达45°。由于纵坡大,流速快,冲刷力大,要求结构稳定耐久,通常用浆砌块石或水泥混凝土预制块砌筑,并采取防护加固措施。傍山路线遇有岩石山沟,有的相当于天然急流槽,应予利用。

6 边沟设计

6.1 布设位置

边沟紧靠路基,对挖方路段,设置在路肩外侧;填方路段矮路堤,应在坡脚外侧设边沟,若平坦地区填方路段的路旁规划取土坑,则常与路基排水设计综合考虑,使之兼顾边沟的作用。

6.2 横断面形状和尺寸

边沟一般不需要进行水文和水力计算,可根据沿线情况,选用标准横断面形式。边沟可采用三角形、流线形、梯形或矩形横断面(如下图)。底宽与深度都不应小于0.4m;农村公路受条件限制,需采用矩形断面时,应尽可能在顶面加带槽孔的混凝土盖板,以防止生活垃圾或杂物堵塞边沟。当采用梯形横断面时,边沟内侧边坡坡度按土质类别采用1:1~1:1.5。

6.3 纵向坡度

边沟的纵坡一般与路线的纵坡一致,并不宜小于0.5%。设置超高路段的边沟应予以加深,以保持边沟流水畅通。边沟出口处应做好必要的处理,尤其在边沟水流流出路堑,进入高填方路基边坡坡面时,应以急流槽或跌水形式将水引出高填方坡脚以外,以防止水流冲刷边坡。

7 截水沟设计

7.1 布设位置

截水沟通常设在路垫坡顶5m或路堤坡脚2m以外,截水沟应结合地形和地质条件沿等高线布置,尽量与绝大多数地面水流方向垂直,以提高截水效能和缩短沟的长度。截水沟应保持水流顺畅,就近排向自然沟谷或水道。

7.2 横断面形状和纵向坡度

一般采用梯形横断面,沟底宽度和沟的深度不宜小于0.5m,沟坡坡度为1:1~1:1.5。沟底纵坡不宜小于0.5%。沟底和沟壁要求密实、不渗水、不滞流,不要时予以加固和铺砌。截水沟长度以200~500m为宜;超过500m时,可以在中间适当位置处增设泄水口,由急流槽或急流管分流排引。

8 排水沟设计

8.1 布设位置

排水沟应尽可能远离路基,通常距路基坡脚不宜小于2m。深路堑或高路堤边坡设边坡平台时,在坡面径流量较大的情况下,可设置平台排水沟,以减少坡面冲刷。

排水沟平面上力求顺直,需要转弯时应尽量圆顺,做成弧形,其半径不宜小于10~20m。排水沟水流引入其他水道时,不应使原水道产生冲刷或淤积,通常的做法是,使排水沟与原水道两者锐角相交,有可能时,采用半径为10倍沟宽的圆曲线朝下游与其它水道相交。

8.2 横断面形状和纵向坡度

一采用梯形横断面,断面尺寸根据设计流量确定,且沟底宽度和沟的深度不宜小于0.5m,沟坡坡度可采用1:1~1:1.5。排水沟即应保证水流畅通,又应确保不产生冲刷或淤积,合理的纵坡通过水文水力计算选定。一般情况下,可取0.5%~1.0%。每段排水沟长度一般不超过500m。

9 结束语

以上主要针对我省目前的农村公路,农村公路主要为解决群众的正常生产生活和出行需要,改善群众通行条件,技术方案相对简单,但受资金限制较大,不能像高等级公路一样进行全面的防排水设计,因此,防排水问题主要为地表排水,地表排水采用的又主要为边沟、截水沟等的纵向排水和涵洞、中小桥梁等的横向排水。如何在有限的资金条件下最大限度的延长道路使用寿命,排水问题为重中之重。

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参考文献

[1]姚祖康.公路排水设计手册[M].人民交通出版社,2002,4.

[2]李嘉.公路设计百问[M].人民交通出版社,2003,9.

[3]JTJ 018-97 公路排水设计规范[S].中华人民共和国交通部.

[责任编辑:薛俊歌]

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