滬寧高速公路排水與防護(hù)設(shè)計(jì)1
1 概況
滬寧高速公路(江蘇段)地處長(zhǎng)江下游,西段以微丘地形為主,東段位于長(zhǎng)江三角洲平原,北靠長(zhǎng)江,南鄰太湖流域,地勢(shì)平坦開闊,河網(wǎng)密集,第四系地層厚度大,屬河湖堆積地貌,地下水位高,氣候多雨潮濕。因此,必須采取有效的排水與防護(hù)措施,及時(shí)排除公路范圍內(nèi)的水,并防止雨水浸入,以確保路基路面穩(wěn)定和高速行車安全。
滬寧高速公路的排水系統(tǒng)是由路基排水、路面排水及中央分隔帶排水三個(gè)部分組成的綜合排水系統(tǒng),路基防護(hù)措施是根據(jù)沿線不同的土質(zhì)巖性、水文地質(zhì)條件、坡度、高度和當(dāng)?shù)夭牧弦虻刂埔说剡x擇的?,F(xiàn)將其介紹如下,以供同行參考。
2 路基排水
進(jìn)行路基排水設(shè)計(jì)的目的就是將影響路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性的地下水及地面水及時(shí)排出公路范圍。路基排水設(shè)施主要由排水墊層、邊溝、排水溝、截水溝、盲溝、滲溝、涵洞等組成,并與原有溝渠、河流等相連。設(shè)計(jì)應(yīng)遵循塘路分家、路田分家的原則,使高速公路排水系統(tǒng)自成體系。
2.1 地面排水路基地面排水主要是通過(guò)全線貫通的邊溝來(lái)進(jìn)行的,一般采用0.6m×0.6m的梯形邊溝,邊坡1:1,以25cm厚的7.5號(hào)漿砌片石鋪砌,邊溝縱坡一般不小于0.3%,坡長(zhǎng)小于300m,邊溝水均應(yīng)引離路基,排入原有水系中的河流、排水渠及取土坑內(nèi),但不排入魚塘內(nèi),當(dāng)邊溝與涵洞、通道發(fā)生交叉時(shí),一般將邊溝水直接排入涵洞,或在灌溉涵、通道處讓路基邊溝向兩側(cè)排走或設(shè)邊溝倒虹吸涵通過(guò)。
在挖方地段,還應(yīng)設(shè)置0.4m×0.4m的梯形平臺(tái)截水溝,并在坡頂外側(cè)設(shè)0.6m×0.6m的矩形地面截水溝,以排除坡面水。截水溝均以25cm厚的7.5號(hào)漿砌片石鋪砌。
2.2 地下排水地下水帶來(lái)的危害往往很大。過(guò)去的地下水會(huì)使得路基泡軟、坍塌,并嚴(yán)重影響路面結(jié)構(gòu)的安全,在平原微丘區(qū)修建高速公路尤須重視地下排水設(shè)計(jì)。
2.2.1 軟基處理段
滬寧高速公路 丹陽(yáng)以東廣泛分布著淤泥質(zhì)軟土層,地下水含量較大,為保證軟土段路基的穩(wěn)定,迅速排除地下水至關(guān)重要。為此,設(shè)計(jì)采取:板 砂墊層 超載預(yù)壓的深層。塑料排水實(shí)踐證明這些措施可有效地處理及砂墊層 超載預(yù)壓的淺層排水處理等措施。排除軟土段地下水。值得注意的是為確保軟土段地下水迅速由砂墊層排入邊溝,需在砂墊層與邊溝相接的斜面上做15cm厚的級(jí)配碎石(粒徑2~4cm)反濾層,在砂墊層底部位置預(yù)留截面為5cm×5cm、縱向間距為10m的泄水孔,且泄水孔出口應(yīng)高于邊溝底30cm.2.2.2 低矮路堤滬寧高速公路丹陽(yáng)段有很多路段處于水稻田的低矮路堤(路基邊緣設(shè)計(jì)標(biāo)高與原地面標(biāo)高之差小于1.55m),為及時(shí)排除地下水,確保路基不處于過(guò)濕狀態(tài),設(shè)計(jì)采取護(hù)坡道下挖和邊溝加深的措施,護(hù)坡道高程(m)=設(shè)計(jì)高程(m)-1.8m,實(shí)際使用效果良好,但應(yīng)注意邊溝出水口不應(yīng)低于常水位標(biāo)高或利用的排水溝渠的底面標(biāo)高。
2.2.3 挖方路段
滬寧高速公路鎮(zhèn)江、南京段處于丘陵區(qū),路基基本設(shè)計(jì)成路塹形式,對(duì)于水稻田地段的土質(zhì)挖方段,尤其是邊溝長(zhǎng)、溝底坡度緩的地段,采用滲溝隔斷地下水向路基滲流的路徑(如圖1所示);對(duì)于石方挖方段,可結(jié)合取土,盡量使路兩側(cè)邊溝挖深、挖寬,以利截流地下水和降低路基中地下水位。a型邊溝因下部的矩形斷面較小,易為泥砂填塞,影響排水,一般僅僅在地形限制的情況下使用;b型邊溝的寬度及深度可視地下水位及地形情況取用。無(wú)論采用何種形式邊溝,都應(yīng)注意控制最小縱坡及最大溝深,以保證邊溝出水口不低于常水位標(biāo)高或被利用的排水溝渠的底面標(biāo)高。
2.2.4 填挖交接段
對(duì)于路塹和路堤交接處,如路塹地下水位較高,為防止路塹下含水層中的水沿路基縱向流入路堤,使路堤濕化、坍塌,設(shè)計(jì)增設(shè)了橫向滲溝。
3 路面排水
路面排水設(shè)計(jì)是高速公路路面設(shè)計(jì)的重要組成部分。一方面,由降雨形成的路面水膜影響車輪與路表面的接觸,車輛高速行駛時(shí),易使車輪產(chǎn)生液面滑移(即“水漂”),且高速行駛的車輛尾部易形成水霧,影響駕駛員的視線,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(shí)排除,還會(huì)透過(guò)路面面層滲入到基層,這樣易使基層軟化、沖刷和唧漿,影響路面的整體強(qiáng)度,最終導(dǎo)致路面過(guò)早破壞。滬寧高速公路地處長(zhǎng)江下游,降雨量較大,因此尤需重視路面排水設(shè)計(jì)。
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3.1 一般路段的路面排水
一般路段是指不設(shè)超高的路段。路面排水根據(jù)路線縱坡采用分散漫流式和集中截流式2種形式。當(dāng)路線縱坡<0.3%時(shí),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(jīng)路堤邊坡排入邊溝;當(dāng)路線縱坡≥0.3%時(shí),路面排水采用集中截流式,在硬路肩邊緣土路肩范圍內(nèi)設(shè)置瀝青混凝土攔水緣石,匯集路面水,每隔一定距離經(jīng)泄水口流入邊坡急流槽,排至路基邊溝。急流槽設(shè)置間距見表1.
3.2 超高路段的路面排水
設(shè)置了超高的路段,路面水易浸占超高側(cè)行車道,并穿過(guò)凸形中央分隔帶緊急開口進(jìn)入另一側(cè)行車道,從而影響行車安全,故應(yīng)及時(shí)排除超高側(cè)匯集的路面水。滬寧高速公路在超高側(cè)行車方向左側(cè)路緣帶設(shè)置了縱向排水溝,并每隔一定距離設(shè)置了集水井及橫向排水管,這樣超高側(cè)路面水沿縱坡及橫坡流入邊坡急流槽,再排入路基邊溝。急流槽設(shè)置間距見表2.
3.3 中央分隔帶排水
滬寧高速公路中央分隔帶采用凸形,雖然大部分降水通過(guò)凸形中央分隔帶可自排到路面上,但仍有少部分水會(huì)滲入到中央分隔帶內(nèi),必須引起重視。滬寧高速公路在中央分隔帶范圍內(nèi)的路基及路面結(jié)構(gòu)層上涂雙層瀝青。以阻止?jié)B入到中央分隔帶回填土中的雨水進(jìn)一步滲入路面結(jié)構(gòu)層及路基,并在中央分隔帶底部設(shè)縱向碎石盲溝(碎石粒徑不大于4cm,含泥量不大于3%),并在路兩側(cè)每隔100m左右交錯(cuò)設(shè)置了直徑為5cm的橫向硬塑管,使雨水排出路基范圍。硬塑管進(jìn)口處用土工布包裹,碎石盲溝上鋪土工布以便與回填土隔離。
設(shè)計(jì)中應(yīng)注意如下兩點(diǎn):①因中央分隔帶中需設(shè)置通信、監(jiān)控用人井,這些人井會(huì)隔斷縱向碎石盲溝,為不影響中央分隔帶的排水,應(yīng)將人井前的橫向排水管移至人井壁,并在迎水側(cè)的人井壁涂瀝青以防雨水滲入人井中;②遇到橋梁、通道等構(gòu)造物的兩端各增設(shè)一道橫向排水管,以防止碎石盲溝中的水沿縱坡匯集于構(gòu)造物臺(tái)背,使臺(tái)背填土淘空,造成橋頭跳車。
3.4 路面結(jié)構(gòu)排水防滲措施滬寧高速公路面層為三層不同類型的瀝青混凝土,基層與底層均為半剛性材料,由于無(wú)論何種類型的瀝青混凝土面層總會(huì)透水,且半剛性基層的反射裂縫將加大瀝青混凝土面層的漏水,如不及時(shí)將水排除,水將浸入到半剛性基層,并嚴(yán)重影響其穩(wěn)定性,從而影響路面的整體強(qiáng)度,因此,滬寧高速公路在基層頂面設(shè)置了瀝青封層,在減少半剛性基層的反射裂縫對(duì)瀝青混凝土面層的影響,并阻止透過(guò)瀝青混凝土面層的水進(jìn)一步浸入基層。
為排除瀝青封層上的積水,滬寧高速公路在土路肩內(nèi)設(shè)置了外包土工布的縱、橫向排水盲溝(盲溝內(nèi)填料為:在5~6cm厚的斷面處用1~2cm碎石,在15cm厚的斷面處用2~4cm的碎石),如圖5所示。a型適用于路線縱坡<0.3%路段,b型適用于路線縱坡≥0.3%路段。橫向盲溝的間距按表3采用。
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