道路路基排水设计及创新应用研究论文_杜瑶

道路路基排水设计及创新应用研究论文_杜瑶

吉林石油集团工程管理有限责任公司 吉林省松原市 138000

摘要:排水系统是城市基础建设的重要环节,影响着城市交通的通畅运行及市民的生命财产安全,因此做好排水系统的设计工作是十分重要的。但排水系统的设计具有一定的复杂性及系统性,因此设计人员须对此给予足够的重视,将自身的设计与城市未来发展相结合,找到适合本城市气候、交通情况的最优方案,以期能设计出高质量,经济效益、社会效益及环境效益好,且符合可持续发展要求的排水系统,为国家的未来的经济建设发展奠定坚实的基础。

关键词:道路;路基排水;设计;创新;应用

1路基排水设计的重要性

根据脆弱性理论,世界上不存在完美无缺的系统,任何系统的内部都存在着不稳定的因素,在与外界的交互作用中这些不稳定因素会暴露出来,最终造成系统的毁坏。而水,便是危害道路使用的最重要的自然因素,一个最大的不确定性。大量地表水日积月累的渗透、冲刷,会破坏路基的稳定性,造成水毁破坏;路基土体中含水量一旦达到饱和,则会降低路基的强度与承载能力,甚至造成路基翻浆、路基沉陷、坍塌、边坡滑动,严重影响道路的使用与交通运行。因此,路基排水设计必须受到高度重视。

2路基排水设计的原则

水具有流动性,宜疏不宜堵;所以,路基排水需要对地表水进行有效的汇聚、引流,对地下水则采用防水、排水相结合的措施,降低地下水水位,并将地下水引流至路基以外;使路基土体含水量始终保持在一定限度内,维持路基的相对干燥,以保障路基及路面的整体稳定性与承载能力。路基排水设计,应遵循全面规划、因地制宜、合理布局、保护环境、节约用地等原则,并尽量与现场已有的排水系统及下水道管网(或农田灌溉沟渠)相协调。进行排水设计前,必须全面调查现场环境及水文情况,了解现场年降水的历年数据,要结合道路的设计进行全面规划,使排水系统与道路设施协调、统一;进行排水设计,必须根据现场的具体情况进行具体分析,因地制宜,综合考虑经济性与有效性,充分利用现场的地形或天然水系,尽量降低成本;此外,还要尽可能节约用地,保护现场的自然环境,避免水土流失及破坏现场水系。

3路基排水设施

3.1地表排水设施

在市区内,道路地表排水主要通过道路横坡,将路面积水排入偏沟,让积水流入雨水口、连接管,再经管道排入地市下水道管网,最后流入天然水系(江河);地表排水设施排放的水流不能直接进入当地居民饮用水水源,要根据当地暴雨强度设计地表水雨水径流量。在市郊,道路地表排水主要通过边沟,将地表水引入排水沟,最后汇入当地水系。边沟一般设置在路堑、矮路基或陡坡路基边缘外侧,用来汇积降水,边沟可设计为梯形、U形、L形、梯形、矩形、三角形,要视现场实际情况而定;截水沟则设置在路堑或挖方路基坡顶外的自然坡面上,以拦截自然坡面的地表水径流,防止挖方边坡遭受流水冲刷,截水沟长度一般不超过500m;排水沟则将路基范围内的地表水径流引至路基以外;为降低径流流速,削弱径流能量,在陡坡或深沟地段要设置阶梯状沟槽,称为跌水;若径流上下游水位差较大,需设置急流槽。

3.2地下排水设施

水害不仅来自地表与空中,也来自地下;地下水对路基的侵害同样不能忽视。在路基施工前,必须对现场进行全面、详细的地质、水文勘探,若现场地下水水位过高,路床处于土层中毛细水上升高度内,就应设计地下排水设施。地下排水设施,一般包括暗沟、渗沟、渗井等。暗沟设置路基边沟下方,用以降低地下水水位,防止毛细水上升至路床范围内;渗沟采用渗透方式汇集地下水,将地下水径流通过沟底通道排至指定地点;若现场地下存在多层含水层,而影响路基的上部含水层又较薄、难以布置渗沟时,可以设置渗井进行立式竖向排水,将上层地下水引入更深的含水层。

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4路基排水设计的创新应用

4.1设置土质边沟

在道路两侧,设置浅碟形的土质边沟,边沟的宽度保持0.3~0.5m(个别地段可以达到0.7~0.8m)。而不用浆砌片石边沟,更不盖板。设置这样的土质边沟,不必再为排水找通道,雨水流入边沟后,因边沟的表面积过大,很快就可以自然蒸发;土质边沟还可以让路基内的积水迅速从边沟侧壁排出,保持路床的干燥。

4.2进行综合设计创新

目前,水害已经成为困扰南方城市道路的一个难题。为治理道路水害,必须根据现场的实际情况(南方城市多为软土,现场的实际情况往往比较复杂),进行综合设计创新。如,有的路基下出现了层间水、潜水,在挖方段与路堑段出现了地下水满溢。就可以设计横贯路基宽度的30cm厚的厚碎石排水垫层,在路基挖方脚处设置盲沟与纵向排水沟,再用风化砂进行分层回填,设置80cm厚的排水垫层,最后铺上防水土工布。又如,有的现场路基土属于风化砂,地下水较低,缺乏黏土,无法铺设50cm厚,7%的灰土隔水层。这时,便可以铺设1mm厚的HDPE复合土工膜,同时清除粒径在3cm以上的石块,碾压整平,用风化砂进行分层回填,设置0.4cm厚的隔水层。

4.3应用新材在进行路基排水设计时,还要注意应用新材料。如,在设计盲沟时,可应用塑料盲沟(国际上称为Geocomposite Drain)。塑料盲沟由热塑性合成树脂(改性聚乙烯) 经过加热熔化,通过喷嘴挤压出纤维丝层层堆叠,并将其融结面溶合在一起形成,是一种三维立体网状多孔集排水材料。在塑料盲沟外再包裹上土工布作滤膜。塑料盲沟的抗压强度高,不存在被压断的可能性,在250kPa的压力下,仍能保持60%以上的断面空隙率;它的表面开孔率高达90%甚至95%,可以有效地吸收土壤中的渗水,并及时把渗水排走;塑料盲沟的使用寿命极长 (可长达几十年甚至上百年),施工也极为方便,可适应各种土体变形。值得在路基排水设计中推广。当然,应用新材料,必须考虑性价比的问题。要根据现场的实际情况,运用价值工程理论,尽量选择价廉质优的新材料。

4.4将“海绵城市”理念融入路基排水设计之中

近年来,每逢大雨,国内大中城市便遭到淹没,“欢迎到某城来看海”等新闻频频登上百度热搜榜头条。有鉴于此,“海绵城市”逐渐成为建筑界热议的一个新概念。海绵城市可以有效吸收城市降水,净化城市生态环境,促进城市绿色生态建设,符合可持续发展的理念。将“海绵城市”的理念融入路基排水设计中,需要研究城市近年来最大降雨量,确定设计标准与径流系数;然后沿道路两侧铺设排水管道 (管道可铺设在道路两侧的绿化带下),管道设计坡度应随道路设计坡度而定(纵坡坡度在3‰以上),管道长度要控制在1km以内,管径控制在50cm以内。通过管道,将雨水引入雨水净化池,经过净化处理后,再将雨水注入绿化浇灌系统。将“海绵城市”的理念融入路基排水设计中,必须与城市的长期规划建设、城市下水道管网建设(目前绝大多数城市下水道管网已经老旧,而且我国城市下水道管径根本无法与日本、美国相提并论)协调起来,工程量较大、设计复杂、成本较高。但从长远来看,却是路基排水设计的一个发展方向,所以值得进一步研究

5结语

目前我国公路网长度已高居世界第一,但远未达到饱和的程度(农村公路质量更不能与高速公路相比);然而近年来气候异常,降雨暴增,给道路造成了愈来愈严重的水损害。所以,我们应当仔细研究路基水害问题,做好路基排水设计,不断提高道路质量。

参考文献

[1]陈开,张青.市政道路工程中路基排水施工技术[J].建材与装饰,2018(44):248-249.

[2]戴峰.公路路基设计中的常见问题及解决对策[J].交通世界,2018(29):70-71,75.

[3]柳一帆.公路路基路面排水设计研究[J].工程建设与设计,2018(10):107-108.

论文作者:杜瑶

论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期

论文发表时间:2019/4/30

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