淺談公路排水設計

`淺談公路排水設計CHANGSHHAUNIIVERSIITYOFFSCIEENCE&&TECHHNOLOGGY題目：淺談公路路排水設計小組組長：蘇行1611010400078小組成員：張文文杰小組成員:唐昊龍2016年10月淺談公路排水設設計摘要：公路排水水設計在公路路工程中占有有十分重要的的地位，必須須引起相關部部門的足夠重重視。本文主主要探討了公公路路基路面面排水的設計計，并不斷完完善排水系統(tǒng)統(tǒng)，以全面提提高公路的使使用壽命。關關鍵詞：公路路；路基；路路面；排水設設計前言隨著著交通事業(yè)的的不斷發(fā)展和和交通科學技技術的迅猛發(fā)發(fā)展，公路的的數量和質量量都在提高，同同時，對于道道路排水設計計越來越重視視，對它的要要求也越來越越高，我國公公路排水工程程的發(fā)展經歷歷了從無到有有到逐步完善善的過程。建建國初期及其其后2年，由于我我國經濟比較較落后，建成成的公路技術術等級低，使使用品質差，且且由于缺乏必必要的排水設設施，公路抵抵御自然災害害的能力很弱弱。進入2世紀8年代，公路路排水問題逐逐步被人們所所認識。在該該時期出版的的路基路面設設計手冊中，對對公路排水設設計進行了一一些分析與計計算，提出了了路基路面排排水設計的要要求與規(guī)定；；在施工手冊冊中，對路基基路面的排水水施工提出了了具體的要求求和規(guī)定，闡闡明了各項排排水設施施工工時應注意的的事項。這些些手冊在相當當長的一段時時間內作為指指導公路排水水工程設計與與施工的工具具，在公路設設計與施工中中起到了十分分重要的作用用。20世紀90年代后，隨隨著高速公路路的飛速發(fā)展展，排水工程程的設計、施施工和養(yǎng)護愈愈來愈引起人人們的重視，排排水工程被提提到了一個相相當重要的高高度。1998年我國制定定并發(fā)布了《公公路排水設計計規(guī)范(JTJ118—97)》，它不僅僅全面系統(tǒng)地地介紹了各種種排水設施的的設計要領，而而且在路基路路面排水的基基礎上，增加加了路面結構構內部排水及及公路構造物物及下穿道路路排水的內容容，使公路排排水工程更趨趨完善和合理理。這里筆者者就水對道路路的作用及危危害、道路排排水的目的和和要求、道路路排水設計的的前景進行詳詳述。公路排排水設計是高高速公路設計計的重要內容容之一。在高高速公路的排排水設計前，應應充分了解當當地的實際情情況，遵循公公路排水設計計的原則和規(guī)規(guī)范來設計。因因此，在高速速公路的設計計中，對于路路面的排水設設施要進行特特別的設計與與研究，才能能確保高速公公路的穩(wěn)定和和行車的安全全，同時應達達到與周圍環(huán)環(huán)境協(xié)調、美美化高速公路路的效果。一、水對道路的的作用及危害害路基和路面結構構外露在地表表，直接感受受自然因素的的影響。水是是道路上常見見的自然物質質，由于它的的存在，會直直接或間接影影響到道路的的濕度從而會會影響到道路路的使用質量量與行車安全全，主要體現現在地面水對對地表的侵蝕蝕與地下水對對地基的破壞壞。(1)雨雪形成成的大氣降水水輕微會導致致地面積水影影響正常交通通，嚴重會造造成地面的重重病害——可以直接沖沖毀路肩、邊邊坡和路基；；滲入路基內內部的水會使使土基濕軟從從而引起路基基凍脹、翻漿漿或邊坡塌方方、泥石流，甚甚至整個路基基沿傾斜基底底滑動；進入入結構層內的的水分可浸濕濕無機結合料料處治的粒料料層，導致基基層強度下降降，使瀝青面面層出現剝落落和松散；水水泥混凝土路路面由于接縫縫多，從接縫縫中滲入的水水分聚集在路路面結構中，在在重載的反復復作用下，產產生很大的動動水壓力，導導致接縫附近近的細顆粒集集料軟化，形形成唧泥，產產生錯臺、斷斷裂等病害。(2)海、河、湖湖、水渠及水水庫水會影響響離這些水源源較近的道路路的使用，長長時間作用就就會造成臨近近道路路面的的嚴重積水，降降低路面材料料的強度，形形成各種各樣樣影響交通的的病害；如果果地上排水不不充分會使水水流進入封閉閉性不好的道道路內部形成成松軟土層，造造成路基沉陷陷；遇到易發(fā)發(fā)洪水季節(jié)甚甚至會沖毀路路基及周邊的的附屬工程構構造物。(3)位于地下下上層相對不不透水層一帶帶的滯水，會會軟化路基，使使路基潮濕，降降低路基的強強度。(4)在地面以以下第一個隔隔水層以上的的含水層的潛潛水，距地面面較近，在重重力作用下可可沿土層以薄薄膜形式從含含水量高的位位置向含水量量低的地方流流動，從溫度度高的地方向向溫度低的凍凍結中心周圍圍流動，會形形成水分集中中，造成路基基局部損壞，影影響路基的整整體強度和水水溫穩(wěn)定性，重重者會引起凍凍脹、翻漿或或邊坡滑坍，甚甚至整個路基基沿傾斜基底底滑動，水還還可能造成摻摻有膨脹土的的路基工程毀毀滅性的破壞壞。(5)在地面以以下任何兩個個隔水層之間間含水層中的的層間地下水水，當水源高高于地面時，可可以通過巖層層裂縫冒出地地面而成泉水水，上升到路路基，導致路路基濕軟，強強度降低，重重者也會引起起路基的整體體破壞。總之，路基、路路面的強度與與穩(wěn)定性同水水的關系十分分密切。路基基、路面的病病害有多種，形形成病害的原原因也有很多多，但水的作作用是主要因因素，無不都都與地面水和和地下水的浸浸濕和沖刷破破壞有關。水水的作用加劇劇了路基路面面結構的損壞壞，加快了路路面使用性能能的變壞，縮縮短了路面的的使用壽命。據據新聞網上有有關報道：“近幾年由于于我國連續(xù)發(fā)發(fā)生了幾次歷歷史上罕見的的特大洪水，公公路水毀損失失十分嚴重，據據不完全統(tǒng)計計，僅在1991年-1998年間，公路路水毀損失達達2多億元，某某些省份平均均每年水毀損損失都達億元元。”這固然有洪洪水兇猛人力力不可抗拒的的因素，但公公路本身抗災災能力差，排排水設施不齊齊全，排水系系統(tǒng)不配套也也是造成水毀毀損失的一個個重要原因。因因此充分認識識水對公路的的破壞性，認認真做好公路路排水系統(tǒng)的的設計、施工工和養(yǎng)護已是是一項十分嚴嚴峻而緊迫的的任務。二、道路排水的的目的和要求求(1)道路排水水設計的目的的。就是要考考慮道路等級級、地形、地地質、氣候、年年降雨量、地地下水等條件件，考慮不同同的水源，設設置相應的排排水設施，使使路基、路面面形成良好的的排水系統(tǒng)。把把影響路基強強度和穩(wěn)定性性的水排到路路基范圍以外外適當的地點點，并防止地地面水漫流、滯滯積或下滲，對對影響路基穩(wěn)穩(wěn)定性的地下下水，則應予予以隔斷、疏疏干、降低，并并引到路基范范圍以外適當當的地點，將將土基濕度降降低到一定范范圍內，保持持路基常年處處于干燥狀態(tài)態(tài)，確保路基基、路面的強強度和穩(wěn)定性性不受地下水水和地表積水水的影響。還還必須將路面面排水和路基基排水結合起起來綜合考慮慮，將地上排排水和地下排排水結合考慮慮，將臨時性性排水設施與與永久性排水水設施結合考考慮，將道路路排水與農田田灌溉、周圍圍環(huán)境保護綜綜合考慮，將將道路排水工工程與防護加加固工程綜合合考慮。一般把道路排水水分為地面排排水和地下排排水。路界地地面排水包括括路面(含路肩、中中央分隔帶)排水、路基基邊坡排水、溝溝渠排水等。地地下排水包括括路基地下排排水、中央分分隔帶地下排排水和縱向填填、挖方交界界處地下排水水等。(2)道路排水水設施施工的的目的。首先先應校核全線線排水系統(tǒng)的的設計是否完完備和妥善，必必要時予以補補充或修改，應應重視排水工工程的質量和和使用效果。此此外，應根據據實際情況，設設置施工現場場的臨時性排排水措施，保保證路基土石石方及附屬結結構在正常條條件下進行施施工作業(yè)，消消除路基基底底和土體內與與水有關的隱隱患，保證路路基工程質量量。(3)道路排水水設施養(yǎng)護的的目的。應該該對排水設施施進行日常性性、經常性、季季節(jié)性的養(yǎng)護護，若發(fā)現有有排水不暢，淤淤積，堵塞現現象，一定要要及時對排水水設施予以補補充或修改，保保持排水設施施的正常使用用，水流暢通通，并根據實實際情況不斷斷改善路基排排水條件。(4)道路排水水設計的要求求。①排水設計要要因地制宜、全全面規(guī)劃、因因勢利導、綜綜合整治、講講究實效、注注意經濟，充充分利用有利利地形和自然然水系。一般般情況下，地地面和地下設設置的排水溝溝渠宜短不宜宜長，以使水水流不致過于于匯集，做到到及時疏散、就就近分流。②各種路基排排水溝渠的設設置，應注意意與農田水利利相配合，必必要時要適當當增設涵管或或加大涵管孔孔徑，以防農農業(yè)用水影響響路基的穩(wěn)定定性，并做到到路基排水有有利于農田灌灌溉。路基邊邊溝一般不用用作農田灌溉溉渠道，兩者者必須合并使使用時，邊溝溝的斷面應加加大，以防止止水流危害路路基。③設計前必須須進行調查研研究，查明水水源與地質條條件，重點路路段要進行排排水系統(tǒng)的全全面規(guī)劃，考考慮路基排水水與橋涵布置置相配合、地地面排水與地地下排水相配配合、各種排排水溝渠的平平面布置與豎豎向布置相配配合，做到綜綜合整治，分分期修建。對對于排水困難難和地質不良良的路段，還還應和路基防防護與加固工工程相配合，并并進行特殊設設計。④路基排水要要注意防止附附近山坡的水水土流失，盡盡量不破壞天天然水系，不不輕易合并自自然溝溪和改改變水流性質質，盡量選擇擇有利地質條條件布設人工工溝渠，減少少排水溝渠的的防護與加固固工程。對于于重點路段的的重要排水設設施，以及土土質松軟和縱縱坡較陡地段段的排水溝渠渠，應進行必必要的防護與與加固。⑤路基排水要要結合當地水水文條件和道道路等級等具具體情況，注注意就地取材材，以防為主主，既要穩(wěn)固固適用，又必必須講究經濟濟效益。⑥為了減少水水對路面的破破壞作用，應應盡量阻止水水進入路面結結構，并提供供良好的排水水設施，以便便迅速排除路路面結構內的的水，亦可修修筑具有能夠夠承載荷載和和雨水共同作作用的路面結結構。三、路基排水設設計進行路基基排水設計的的目的就是將將影響路基強強度及穩(wěn)定性性的地下水及及地面水及時時排出公路范范圍。路基排排水設施主要要由排水墊層層、邊溝、排排水溝、截水水溝、盲溝、滲滲溝、涵洞等等組成，并與與原有溝渠、河河流等相連。設設計應遵循塘塘路分家、路路田分家的原原則，使高速速公路排水系系統(tǒng)自成體系系。（1）地面排水水設計路基地地面排水主要要是通過全線線貫通的邊溝溝來進行的，一一般采用0.6m××0.6m的梯形邊溝溝，邊坡1：1，以25cm厚的7.5號漿砌片石石鋪砌，邊溝溝縱坡一般不不小于0．3％，坡長小小于300m，邊溝水均均應引離路基基，排入原有有水系中的河河流、排水渠渠及取土坑內內，但不排入入魚塘內，當當邊溝與涵洞洞、通道發(fā)生生交叉時，一一般將邊溝水水直接排入涵涵洞，或在灌灌溉涵、通道道處讓路基邊邊溝向兩側排排走或設邊溝溝倒虹吸涵通通過。在挖方方地段，還應應設置0．4m×0．4m的梯形平臺臺截水溝，并并在坡頂外側側設0．6m×0．6m的矩形地面面截水溝，以以排除坡面水水。截水溝均均以25cm厚的7．5號漿砌片石石鋪砌。(22)地下排水設設計邊溝設計計在高速公路路排水設計中中占有很大的的比重，設計計人員都給予予高度重視，但但在設計過程程中往往會忽忽視一些施工工中的問題。另另外當地鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)常常要求增增加、改移和和調整小型構構造物設置位位置。還有一一點就是設計計中沒有充分分考慮利用高高速公路施工工中超寬填土土土方等。a.一般路段。一一般路段路基基邊溝設計主主要以填筑式式邊溝為主，盡盡量減少路基基邊溝積水現現象的發(fā)生。這這主要是吸取取已建成的高高速公路中的的教訓：一是是部分路段在在汛期內路基基水不能及時時排除。二是是地方群眾干干擾路基水排排入灌溉涵洞洞內。b.軟基處理段段。如是淤泥泥質軟土層，地地下水含量較較大，為保證證軟土段路基基的穩(wěn)定，迅迅速排除地下下水至關重要要。設計應采采取：板+砂墊層+超載預壓的的深層。塑料料排水實踐證證明：這些措措施可有效地地處理及砂墊墊層+超載預壓的的淺層排水處處理等措施。排排除軟土段地地下水。值得得注意的是為為確保軟土段段地下水迅速速由砂墊層排排入邊溝，需需在砂墊層與與邊溝相接的的斜面上做15cm厚的級配碎碎石(粒徑2-4cmm)反濾層，在在砂墊層底部部位置預留截截面為5cmx55cm、縱向間距距為l0m的泄水孔，且且泄水孔出口口應高于邊溝溝底30cm。c.低矮路堤。低低矮路堤設計計應采取護坡坡道下挖和邊邊溝加深的措措施，護坡道道高程(m)=設計高程(m)－1.8m，實際使用用效果良好,但應注意邊邊溝出水口不不應低于常水水位標高或利利用的排水溝溝渠的底面標標高。對邊溝溝標高及縱坡坡方向的問題題：根據路線線縱斷面和沿沿線自然地形形情況綜合確確定，通常以以沿線自然地地形為主確定定排水方向。邊邊溝底標高控控制應以該段段路肩邊緣最最低點標高以以下大于1.7m為宜，原因因是考慮到路路線中央分隔隔帶橫向排水水管不能因邊邊溝積水而引引起倒灌。對對于個別特殊殊路段不能滿滿足1.7m要求的,可放寬至1.4～1.5m，若另一側側邊溝較低時時應優(yōu)先采用用單側布設橫橫向排水管。d.挖方路段。對對于挖方段應應考慮到中央央分隔帶橫向向排水管排水水要求，邊溝溝底標高不低低于路肩標高高1．2m，同時要求求邊溝縱坡不不小于0．5％。施工期期要求各施工工單位必須首首先在挖方段段邊坡頂開挖挖截水溝以防防止路基外側側水進入路基基，并且應做做好挖方段本本身臨時排水水溝的設置工工作。對于石石方挖方段，可可結合取土，盡盡量使路兩側側邊溝挖深、挖挖寬，以利截截流地下水和和降低路基中中地下水位。e.填挖交接段段。對于路塹塹和路堤交接接處，如路塹塹地下水位較較高，為防止止路塹下含水水層中的水沿沿路基縱向流流入路堤，使使路堤濕化、坍坍塌，設計增增設了橫向滲滲溝。邊溝水水進入涵洞及及跨越通道等等情況的處理理：沿線設置置的涵洞有排排涵、灌涵和和灌排兩用涵涵。對于需排排入排涵的邊邊溝，其邊溝溝底標高不低低于涵洞中心心的標高；需需排入灌涵的的邊溝，其溝溝底標高不低低于涵頂標高高；而對于灌灌排兩用的涵涵洞應按灌涵涵要求設置，特特殊情況時可可適當降低。為為防止沖刷涵涵洞，原則上上采用邊溝急急流槽連接邊邊溝和涵洞洞洞口。一般情情況下邊溝盡盡量少穿越通通道，當排水水需通過通道道排入涵洞時時，應優(yōu)先采采用邊溝蓋板板涵，特殊情情況下可采用用邊溝倒虹吸吸穿越通道。四、路面排水設計路面排水設計是高速公路路面設計的重要組成部分。一方面，車輛高速行駛時，易發(fā)生交通事故，影響高速行車安全；另一方面，路面水若不能及時排除，影響路面的整體強度，最終導致路面過早破壞，因此尤需重視路面排水設計。（1）一般路段的路面排水。一般路段是指不設超高的路段。路面排水根據路線縱坡采用分散漫流式和集中截流式兩種形式。當路線縱坡＜0.3％時，路面排水采用分散漫流式，路緣石采用水泥混凝土的平緣石，路面水沿縱坡和橫坡經路堤邊坡排入邊溝；當路線縱坡≥0.3％時，路面排水采用集中截流式，在硬路肩邊緣土路肩范圍內設置瀝青混凝土攔水緣石，匯集路面水，每隔一定距離經泄水口流入邊坡急流槽，排至路基邊溝。（2）超高路段的路面排水。設置了超高的路段，路面水易浸占超高側行車道，并穿過凸形中央分隔帶緊急開口進入另一側行車道，從而影響行車安全，故應及時排除超高側匯集的路面水。如在超高側行車方向左側路緣帶設置了縱向排水溝，并每隔一定距離設置了集水井及橫向排水管，這樣超高側路面水沿縱坡及橫坡流人邊坡急流槽，再排人路基邊溝。（3）中央分隔帶排水。高速公路中央分隔帶排水設計主要為排除中央分隔帶內積水，可分為施工期間和道路營運期下滲水的排除。施工期間排水量取決于最大瞬時降雨量及中央分隔帶的匯水面積。一般情況下，由于高速公路中央分