高速公路路基防排结合式防水方案设计与施工控制

高速公路路基防排结合式防水方案设计与施工控制

李彦霏

(新疆阿克苏公路管理局库车公路分局 阿克苏市 843000)

摘 要： 路基结构对于公路安全稳定性有着重要的意义,而受到地下水和外界渗水的影响,路基结构承载特性将会恶化,进而对整个公路结构安全使用造成影响。以实际高速公路建设为例,对路基防排结合式防水方案进行分析,并对防排结合式防水施工控制要点进行介绍,以期对类似道路工程建设有所借鉴。

关键词： 高速公路；路基；防水；施工控制

1 工程概况

新建高速公路位于新疆境内,建设公路段长度为6.8km,设计路基宽度为24.5m。新建高速公路沿线均属于山地地区,路段海拔在300～1400m,整体地形呈现出西高东低的地势,南北高、中间低。受地形的影响,在降雨量较多的时节,雨水会形成集聚,并可能引起严重的水灾。在此路段内建设高速公路,需要处理好公路路基的防排水措施,以防路基水毁对公路结构安全以及行驶车辆人员的安全造成影响。

2 公路路基防排结合式防水方案

2.1 方案设计

考虑到公路建设路段的水文地质情况,工程设计通过防排结合式路基防水方式,确保不会出现路基水毁情况的发生,主要包括路基防水、地表排水和地下排水三种措施。

(1)路基防水。通过在路基材料中掺加防水材料和铺设防水土工布的方式,确保路基内部水环境的相对稳定。

(2)地表排水。排水结构主要有排水沟、截水沟、边沟等,工程设计在道路两侧布置排水沟与边沟,其轴线与道路中线平行,间距保持固定；截水沟建设在路堑上方一定距离,防止两侧山坡积水进入路基范围。

(3)地下排水。地下排水措施包括暗沟、渗沟等,布设位置在路基的下方,其作用主要是降低地下水位和防止地下水渗入路基。及时排出暗沟和渗沟中的积水,一般可通过在暗沟和渗沟末端设置疏通井和阶段横向渗水管方式实现。

2.2 基本参数

(1)设计降雨重现期。设计降雨重现期是公路工程防水建设的重要依据,对工程防排水结构、形式、规格、等级有重要影响。根据《道路排水设计规范》,我国高速公路边沟、排水沟、平台截水沟的设计降雨重现期建议值均为5～10。本工程高速公路建设地区雨期长且地势比较复杂, 因此在确定设计降雨重现期时应取较大值。根据确定的设计降雨重现期,可对排水结构断面形式、规格等参数进行计算,并通过实际排水需求与设计流量两个参数之间的比较,验证排水设施参数设计的合理性,在下文施工部分将依次进行分析[1-4]。

(2)沟渠、沟管底部纵坡。沟渠纵坡坡度计算公式为：

ix≥

(1)

为确保沟渠底部纵坡满足工程要求,保证泄水能力超过设计能力,在计算得到纵坡坡度设置临界值时,用下式进行验算：

(2)

式中：α—修正系数,α=16.67ψq/k,查表计算得到；

ψ—径流系数；

q—平均降雨强度,mm/min；

Fx—计算段集水面积,km2；

F0—沟渠全长集水面积,km2。

计算得到排水沟纵坡坡度为1%～1.5%,边沟与截水沟纵坡坡度为0.75%～1.5%,暗沟与渗沟分别为0.75%～2%、1%～2%。

3 公路路基防排结合式防水施工控制要点

路基防排水结合施工结构有路基防水、排水沟与边沟、截水沟、暗沟和渗沟等,以工程建设高速公路施工为例,对各关键施工环节施工控制要点进行分析。

3.1 路基防水

路基防水措施主要三种：

(1)掺入防水材料,以增加路基结构的防水能力,工程选择防水材料为防水沥青,具体掺加量应根据现场实验确定。

(2)控制路基压实度,路基碾压过程中应采用先轻后重、先慢后快的方式,碾压施工首先从公路两边进行,并依次向公路中间进行碾压,相邻碾压段重叠部分宽度控制在2m左右,碾压效果以路基含水量在±2%、平整无轮迹为佳[5]。

(3)路基上部铺设防水土工布,土工布对接处重叠宽度为2cm,对接处采取涂抹沥青等方式进行密封处理。

3.2 排水沟、边沟

排水沟与边沟功用基本相同,主要是及时汇集和排出积水。排水沟设置在路堤两侧,断面类型一般为梯形,规格应根据当地降雨量情况而定,本工程设置断面深×厚×底宽为0.8m×0.3m×0.8m,纵坡边坡和两侧斜坡的比例分别控制在1.5%、1∶1,断面结构如图1(a)所示。施工过程中应严格按照设计尺寸进行开挖,超挖位置采用M7.5浆砌石进行填补。采用砂浆对排水沟底部进行铺设,以提高排水沟沟底的平整度,同时还需保证沟底不存在积水情况。预制排水沟吊装应严格按照设计纵向标高和平面位置进行施工,做好测量监测,对不符合设计要求的排水沟段应进行拆除重装。排水沟沿线设置沉降缝,沉降缝宽度控制在2cm,间隔以15m为宜,接缝处用M10砂浆进行勾缝[6]。边沟断面形状为矩形,深度和宽度分布为0.6m、0.3m,断面尺寸见图1(b)。边沟沉降缝间距与宽度分别为30m、2cm,砌筑时应根据施工路段标高由低到高依次砌筑。

(a)排水沟

(b)边沟 图1 排水沟与边沟断面结构(单位：cm)

3.3 截水沟

截水沟设置的目的主要是堵截路基上方来水,工程设计截水沟断面形状为矩形,深度和厚度分别为50cm、30cm,结构材料选择M7.5浆砌片石,结构如图2所示。施工中除严格按照设计断面尺寸形式进行施工外,在正式砌筑施工前应对开挖截水沟沟底进行压实,确保基础结构的稳定性。浆砌片石砌筑采用挤浆法施工,分层分阶段依次砌筑沟底与边墙。制定合理施工日砌筑任务,保证当日砌筑任务顺利完成,特殊情况时应在间断处设置斜槎[7-8]。同时,沿截水沟方向预留沉降缝,沉降缝间距控制在50m,勾缝采用M10砂浆、形式为凸缝,缝隙规格为2cm(宽度)×1cm(厚度)。

图2 截水沟断面(单位：cm)

3.4 暗沟、渗沟

地下排水措施主要是在地下挖设暗沟或渗沟的方式,将对路基结构稳定造成影响的多余的水分排出去,保证地下水位的稳定性。暗沟和渗沟在结构上有很大的相通之处,工程采用渗沟的地下排水措施,其结构如图3所示。设计渗沟断面形状为矩形,同时在路基底部下方与外围还要做好隔水处理,通过铺设防水土工布或排水垫层的方式降低外界水环境对路基内部结构稳定性的影响。渗沟内部放设有孔塑料管,但需要用土工布进行包裹,同时在塑料管与渗沟空隙处填充碎石或砾石；渗沟基础要做好防水加固处理,可在渗沟基础浇注混凝土,确保整个地下排水结构的稳定性。

图3 渗沟结构断面(单位：cm)

施工工程中应注意以下四个方面的内容：

(1)渗沟组成,沟中结构物包括有孔塑料管、填充砾石或碎石,塑料管外部应包裹土工布,选择填充砾石的直径应大于管径,以防砾石进入管道而造成管道堵塞。

(2)反滤层设置,渗沟下部应设置反滤层,其作用是阻隔大粒径杂物进入渗沟；反滤层结构设计应合理,自下而上依次铺设不同粒径的砂石、碎石、粗砂、砂砾等,每层粒料直径比例可以4∶1比例递减。

(3)渗沟顶部密封处理,采用防水土工布封闭渗沟顶部,并在土工布之上增设粘土防水层,厚度控制在0.5m以上。

(4)渗沟埋深设置应合理,须确保排水沟功能的真正实现,一般情况下渗沟顶部应高于原地下水位,如地下水类型属于层间水,渗沟底部应设置在不透水层之上。

4 结束语

就现阶段而言,公路路基防水形式仍以设置各种类型排水沟为主要手段,不能充分保证路基水环境的稳定性。而作为道路防水的重要组成部分,路基防水对整个公路结构的安全性有着重要的影响。单一排水形式仅能排出流动水,而不能有效地阻隔渗流水,通过防排结合的形式构建二重防线,可在很大程度上隔绝水对路基的侵蚀作用。工程实践证明,防排结合式路基防水方案在路基防护中效果显著,可作为经验做法进行借鉴推广。

参考文献

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[2] 刘维民. 怀通高速公路沥青路面防排水技术研究[J]. 公路工程,2014(1):131-134+144.

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[6] 林志,程崇国,李勇. 高速公路隧道沥青复合式路面结构防排水研究[J]. 公路隧道,2008(3):32-38.

[7] 刘庆新. 道路路基防排结合式防水设计和施工[J]. 公路工程,2016(5):167-171.

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The Prevention and Drainage Composite Waterproof Design and Construction Control of Expressway Subgrade

LI Yan-fei

(Kuche highway sub Bureau of Akesu highway administration in Xinjiang, Kuche 843000, China)

Abstract The subgrade structure has an important significance for highway safety and stability, Which are affected by groundwater seepage and the outside world, bearing properties will deteriorate subgrade structure, and the whole highway safety structure will be affected. Taken the actual highway construction as an example, the drainage combined waterproofing schemes are analyzed, and the anti row combination type waterproof construction control points are introduced, so as to provide some references for similar road construction.

Key words Expressway; Subgrade; Waterproof; Construction control

中图分类号： U417.3

文献标识码： B

文章编号： 1673-6052(2017)10-0081-03

DOI：10.15996/j.cnki.bfjt.2017.10.024