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高速瀝青公路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究
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摘要:高等級(jí)公路瀝青路面防排水設(shè)計(jì)是路面設(shè)計(jì)的重要組成部分。目前我國(guó)高等級(jí)公路瀝青路面由于防排水設(shè)計(jì)不完善而造成的早期破壞,文章從水對(duì)高等級(jí)公路的有害影響分析入手,對(duì)路表防排水、中央分隔帶防排水等方面進(jìn)行了分析,根據(jù)路面設(shè)計(jì)原則,對(duì)目前高等級(jí)公路路面防排水設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題提出了建議并對(duì)部分傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制指標(biāo)提出了改進(jìn)意見(jiàn)。
關(guān)鍵詞:瀝青公路;排水系統(tǒng);系統(tǒng)設(shè)計(jì);中央分隔帶;自適應(yīng)技術(shù);智能技術(shù)
高等級(jí)公路瀝青路面應(yīng)設(shè)置完善的路面排水設(shè)施,以迅速排除路面水,從而保證路面良好的使用性能和行車安全。近幾年來(lái),我國(guó)新建的高速公路均不同程度的出現(xiàn)了早期破壞現(xiàn)象,很多破壞的根本原因就是損害,由于忽視了路面排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì),致使路面水和滲入結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的水分不能迅速排除,在車輛荷載及不利氣候條件的綜合作用下,路面產(chǎn)生松散、坑槽等早期水損害的破壞現(xiàn)象,嚴(yán)重影響路面的使用性能。因此路面排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是高等級(jí)公路路面設(shè)計(jì)的重要組成部分,需引起我們的足夠的重視。
一、優(yōu)化設(shè)計(jì)原則
通過(guò)設(shè)計(jì)各種有效的路面排水措施,盡量減少雨水在路表的存留時(shí)間,快速排走路面水,減少和堵截路表水的侵入是解決水損壞的第一步。路面表面排水設(shè)計(jì)的基本原則,即是把降落在路面上的雨水,通過(guò)路面表面的縱橫向坡度向兩側(cè)排流,迅速將其排離路表面,以防止降雨滯留在行車道上,形成水膜,從而嚴(yán)重威脅高速行車的安全。
(一)優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在做好路表排水設(shè)計(jì)的同時(shí),還要考慮加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計(jì)。一是面層設(shè)計(jì)為密級(jí)配型,一般可設(shè)計(jì)為瀝青砼面層或改性瀝青面層。由于這種類型路面空隙率較小,所以可以有效阻止面層滲水。二是設(shè)置瀝青石屑(或砂)下封層,這種封層不僅可以阻止面層滲水浸入基層,同時(shí)還起到基層與面層緊密聯(lián)結(jié),使結(jié)構(gòu)層間不產(chǎn)生滑移的作用。
?。ǘ┨岣邽r青與礦料的粘結(jié)力
水損的破壞機(jī)理是瀝青與集料剝落,為了減輕瀝青剝落現(xiàn)象,改善瀝青砼的水穩(wěn)定性和耐久性,需要提高瀝青與礦料間的粘附性,增加集料之間的粘結(jié)力。為此,要采用抗水損害能力強(qiáng)的材料或采取抗剝離措施,添加3%~5%的水泥取代礦粉或1%~1.5%的消石灰粉或性能良好的抗剝落劑。
?。ㄈ┘訌?qiáng)路面壓實(shí),減少空隙率
瀝青面層的壓實(shí)度對(duì)瀝青路面的耐久性至關(guān)重要,直接影響路面的使用質(zhì)量。瀝青砼面層的壓實(shí)度應(yīng)滿足規(guī)范的要求,但不考慮瀝青砼的設(shè)計(jì)空隙率而按統(tǒng)一壓實(shí)度來(lái)控制是不合適的。研究顯示,瀝青路面的實(shí)際空隙率在7%以下時(shí),瀝青面層內(nèi)的水在行車荷載下一般不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力,不易造成水破壞。當(dāng)空隙率大于15%時(shí),水能在空隙中自由流動(dòng)并排走,也不易造成水破壞。但空隙率在7%~15%時(shí),水很容易滲入并滯留在瀝青混合料內(nèi)部,在行車荷載作用下產(chǎn)生較大的毛細(xì)壓力或動(dòng)水壓力,造成瀝青混合料的水破壞。所以,為提高瀝青砼面層的密水性,必須加強(qiáng)壓實(shí),減少空隙率。
二、路表防排水設(shè)計(jì)
為了防止路面積水而影響行車安全,并且使?jié)B入路面結(jié)構(gòu)層的自由水減少到最小程度,必須考慮路表防排水措施,通常的做法是:采用排水設(shè)施,設(shè)置路面橫坡,降落在路表的雨水,通過(guò)路面橫坡排至邊溝或排水溝;采用防水措施,瀝青混凝土路面則采用致密的表面層或設(shè)置封水層,盡量減少雨水滲入。這些措施都有一定的效果,但在目前高等級(jí)公路上還有一些具體細(xì)部設(shè)計(jì)值得進(jìn)一步商榷:
1.邊溝的結(jié)構(gòu)型式,目前高等級(jí)公路普遍采用60cm寬深的梯形邊溝,而重交通高等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)層總厚度往往都超過(guò)了60cm,為防止邊溝水的倒灌滲入路面結(jié)構(gòu)層,建議采用加深邊溝或在邊溝下設(shè)置矩形滲溝的辦法。
2.在瀝青路面路段,現(xiàn)行《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ018-97)與《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ013-95)中推薦采用攔水帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行路堤路段路面雨水的集中排除,但該做法不利于路面雨水迅速排離路面,容易導(dǎo)致局部積水,并增大了雨水的下滲量。建議采用路肩溝的排水形式。
3.對(duì)于合成坡度較小的路段,應(yīng)設(shè)置必要的排水設(shè)施。在超高路段的起始點(diǎn)均有一段橫坡為零,如果該段縱坡也較小的話,其合成坡度則很小,落在該段雨水排出所需的時(shí)間較長(zhǎng),從而導(dǎo)致路面積水,影響行車安全。
三、中央分隔帶防排水
中央分隔帶防排水是路面防排水設(shè)計(jì)中一個(gè)不可忽視的系統(tǒng),可分為2個(gè)部分:中央分隔帶表面防排水;中央分隔帶內(nèi)滲水的排除。一般來(lái)說(shuō),中央分隔帶構(gòu)成有3種處理方式:表面采用鋪面封閉;不封閉,采用凸形構(gòu)造;不封閉,采用凹形構(gòu)造。
1.中央分隔帶寬度小于3m的路段,一般為2m或1.5m寬,建議采用鋪面封閉的防水形式,中央分隔帶鋪面采用比路面橫坡略大的雙向橫坡??紤]綠化、防眩的要求,對(duì)于采用波形梁護(hù)欄路段可采用設(shè)置花盆植樹的方法;對(duì)于采用混凝土護(hù)欄或橋梁防撞護(hù)欄路段,可采用槽形結(jié)構(gòu)護(hù)欄,在槽內(nèi)植樹綠化防眩的方法。
2.對(duì)于瀝青混凝土路面路段,且寬度大于或等于3m時(shí),應(yīng)采用凹形構(gòu)造(采用凸形構(gòu)造,應(yīng)有盡量避免污染瀝青面層的措施),降落在中央分隔帶的雨水橫向流向分隔帶中間的低凹處,中央分隔帶底部設(shè)置縱向排水滲溝,并根據(jù)中央分隔帶的表面滲入量和路線縱坡,一定間距設(shè)置橫向排水管,將內(nèi)滲水通過(guò)橫向排水管,排至邊坡急流槽。為防止中央分隔帶的自由水滲入路面結(jié)構(gòu)層,在填土與路面結(jié)構(gòu)層的界面上也應(yīng)設(shè)置防水層或防水膜,在中央分隔帶內(nèi)的基層、底基層也應(yīng)做成反坡。
四、結(jié)語(yǔ)
高速公路路面排水設(shè)計(jì)的成功與否,是關(guān)系到高速公路路面建設(shè)成敗的關(guān)鍵。因此高速公路的設(shè)計(jì)者應(yīng)高度重視路面排水設(shè)計(jì),將高速公路的排水作為整體,進(jìn)行綜合考慮,以避免或減小高速公路施工期和運(yùn)營(yíng)期的水損害,進(jìn)一步提高高速公路路的使用品質(zhì)。為有效解決瀝青路面水損通病,必須從排水和防水兩個(gè)方面層層把關(guān),不僅應(yīng)在路表采取排水措施,同時(shí)應(yīng)高度重視路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的排水及路面結(jié)構(gòu)層類型的選定,只有這樣才能保證路面的預(yù)期使用壽命和良好的使用性能。
參考文獻(xiàn):
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