高速公路路基路面排水设计需注意的一些问题

工程技术　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏ——　ｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃ　・ｔｓ　高速公路路基路面排水设计需注意的一些问题　项颖　周坚　（浙江省交通规划设计研究院，浙江杭州３１０００６）　摘要：众所周知，由于水对土体有浸湿和饱和作用，能够引起土体强度的降低，造成各种工程病害，影响公路的使用寿命。本文　分析了高速公路路基路面排水设计的内容和原则，阐述了高速公路路基路面排水设计的具体措施，以提高高速公路的投资效益。　关键词：高速公路；路基；路面；排水设计　中图分类号：Ｕ４１　文献标识码：Ａ　近几年来，随着我国经济建设的快速发　荷载和雨水共同作用的路面结构。　展，道路建设中高速公路的比例越来越高。为　１．５排水系统要自成体系，并与当地的　了确保道路能满足车辆运行的要求，降低运　农田水利相配合，不影响灌溉沟渠。在避免冲　适当位置增设泄水口，并采用急流槽、跌水井　等排水构造物进行引排。路基范围内的地下　水排除，可设盲沟、渗井等方法。要注意地表　输的成本，提高运营的安全性及舒适性，延长　道路的使用年限，这就需要路基、路面有更高　的承载力、耐久稳定性、表面防滑性和平整度　性，良好的路面设计对公路排水性能和使用　寿命起着非常重要的作用。危害公路的主要　自然因素是水，也是造成高速公路路面损坏　的主要原因。从已经建成高速公路的经验及　教训看，沥青路面的各种疾病，比如剥落、龟　裂、坑槽，松散、错台、断裂等与雨水密切相　关。由于水的作用加剧了路面结构的破坏，降　低了公路的使用寿命。因此，如何避免地下水　和地表水进入到路面结构，并有效地让水及　时排出路面结构，已经成为沥青混凝土路面　公路结构设计过程中的重点。　１高速公路路基路面排水设计的内容与　原则　１．１高速公路路基路面排水设计的内容　高速公路排水设计对路基稳定性和路面　的使用寿命有非常显著的影响，一般包括以　下两个方面：第一，要考虑减少农田排灌水和　地下水对路基稳定性及公路强度的影响，这　种方法俗称路基排水；第二，要考虑将路表面　的水迅速排出路基外，最大限度地减少雨水　对路面和路基的影响，减少因为路表面排水　不畅及路表水渗入路基后，对路面造成破坏，　对使用性能造成损害，这种排水称为第二类　排水。第一类排水设计采取的办法有：在路基　底部设置隔水垫层，提高路基最小填土高度　等。第二类排水设计采取的办法有：通过路面　横坡，边沟，边沟急流槽，将路面的水迅速排　出路基以外；在中央分隔带设置纵向碎石盲　沟、横向排水管将水引走；设计泄水孔，以迅　速排除桥面水；使用沥青封层、排水管、土路　肩纵横向碎石盲沟等，将水引走。　１．２高速公路路基路面排水设计的原则　１．１首先，排水设施应结合当地的条件，　合理布局，并充分利用有利的地形及自然水　系，做到水流不过于集中排放，能就近分流，　及时得到疏散。　１．２设计前进行调查研究，查明水源与　地质条件，对于重点路段，要进行排水系统的　整体规划，路基排水要与桥涵布置相配合，地　下排水应与地面排水相配合，各种排水沟渠　的平面布置与竖向布置也要配合好。　１．３路基排水应防止附近山坡的水土流　失，做到尽量不破坏天然的水系，不轻易合并　自然沟溪及改变水流的性质，人工沟渠布设　时尽量选择有利地质的条件，减少排水沟渠　的防护及加固工程量。　１．４为减少水对路面的破坏，要尽量控　制水进入路面结构，提供良好的排水措施，迅　速排除路面结构内的水，也可建筑有能承受　毁农田或危害其他水利设施的同时，更要注　意防范农业用水时对路基的影响。两者合并　使用时，边沟的断面应尽量加大，并加以加　固。　１．６在满足排水主功能前提下，路基排　水应节约用地，结合当地水文条件和道路等　级等，选择合适的排水设施，并与周围自然景　观协调一致，营造道路与自然环境的和谐，提　高经济效益。　２．１高速公路路基排水设计的措施　２．１路基地下。路基地下排水的主要设　施有：渗沟、渗井、盲沟、仰斜式排水孑Ｌ等，由　于地下水排水量不大，是以渗流方式汇集成　水流，在设计时，对流量较大的地下水可没置　涵洞、暗沟；对流量较小的地下水，可纵向设　置渗沟、横向设置盲沟；对挖方段边坡上地下　水，可设置仰斜式排水孔排水。　２．２边坡。数值分析表明，当开挖和填筑　高度较大，且边坡为土质时，雨水对边坡冲刷　比较大，在这种情况下，如无好的坡面排水措　施，会引起边坡坍塌滑移。所以，对交通繁忙　或重载交通量较大的路基，除严格执行相关　标准进行填料、填筑压实和设置路堤边坡坡　度外，还要采取相应措施防止边坡浅部变形。　这关系到车辆的运行安全问题，必须引起高　速重视，采取有效措施，以确保边坡的长期稳　定。　２＿３边沟　在高速公路排水没计时，边沟　设计中占非常大的比重，设计人员都非常重　视，其设计的原则是：平坦路段的路堤以填筑　式边沟为主，这样可减少路基边沟积水现象。　路堤边沟的纵坡采用浆砌片石修筑，边沟纵　坡应不小于０．１２％。具体设计时结合当地的　降雨情况，本着既解决路基排水又经济的原　则，排水边沟沟底纵坡一般情况下不小于　０＿３％，一般结合沿线自然地形确定排水的方　向。如果路堤边沟需排人排涵，则沟底标高不　能低于涵洞进口标高；对排入灌涵的边沟，沟　底标高不低于涵顶的标高；对灌排两用的涵　洞，应该按灌涵要求设置，在某些特殊情况　下，可适当降低。为了防止冲刷涵洞，宜采用　急流槽连接边沟和涵洞洞口。　２－４截水沟。截水沟，亦称天沟。当路堤　边坡上方或路堑流人路基的地表径流量比较　大时，应设置拦截地表径流的截水沟。在没计　前，设计人员应进行实地调查，了解地形、水　文、地质、植被等情况，找出设置截水沟的适　宜位置，并对排水出口的引伸范围做出合理　的布局。一般截水沟设在路堑坡顶５米或者　路堤坡脚２米以外。截水沟的截面一般为梯　形，大小视汇水流量来确定。截水沟的长度以　２００米到５００米为宜。超过５００米时，要在其　水不能引入地下水的处理设施中，而地下水　可引入地表水的处理设施中。　２．５排水沟。在整个公路综合排水系统　中，排水沟具有重要的作用，它连接各种排水　设施，将水引排到附近的水道或桥涵中，从而　形成完整的排水系统。排水沟一般采用梯形　横断面，尺寸根据设计的流量确定，其位置可　根据需要或结合当地地形条件来确定。排水　沟的长度不应超过５００米，与各种水沟的连　接应该顺畅。排水沟不仅负责排泄地表水径　流，还有排除部分构造物中积水的作用，其设　置合理与否决定着整个排水系统是否能够正　常的发挥作用。　２．６跌水与急流槽。某些高速公路要经　过重丘及山岭地区，这些地方地形险峻，山高　坡陡，排水沟渠的纵坡比较陡，为了接引水　流，降低水的流速，消减能量，防止对路基与　桥涵结构物造成危害，经常采用跌水和急流　槽。跌水和急流槽既可以单独采用，也可以与　其他排水构造物联合采用，形成一个完整的　排水系统。　２．７填方基底。填方基底地下水发育时，　一般可在路堤底部填渗水材料，或者设置排　泄地下水的砂石垫层，当路堤使用非渗水土　填料时，可在路基填方基底部设置防止毛细　水上升的隔水层，比如两布一膜复合土工膜。　当使用非良质填料，如湿陷性黄土、盐渍岩　土、膨胀性岩土等填筑路堤时，为防止毛细水　上升影响路堤下部土体的强度及稳定性，必　须在路堤的底部设置阻止毛细水上升的结构　或构造，如三维复合防排水板。　３高速公路路面排水设计的措施　３．１中央分隔带排水。高速公路中央分　隔带排水没计主要目的是排除中央分隔带内　积水，其排水长度应为两个人手孑Ｌ之间的间　距，一般路段最大间距为１８０米。首先，设计　底坡不低于０．３％的纵向梯形或者矩形盲沟，　汇集了分隔带的降雨或渗水；其次，设计间距　３０到５０米横向排水管，将盲沟中的水排出；　再次，加设沥青防渗层和土工布衬垫，以防止　水渗入路基两侧。没计过程中，设置凸形中央　分隔带的公路的路基路面排水时，必须考虑　中央分隔带的排水，即使大部分降水通过凸　形中央分隔带可自动排到路面上，仍有小部　分水会渗入到分隔带的回填土中，并进一步　渗透到路基及路面结构层，影响他们的稳定　性及强度。所以，凸形中央分隔带回填土的下　面，应该设置排水暗沟或碎石盲沟。分隔带两　侧每隔１００米应交错设置直径２０到６０厘米　的横向硬塑排水管，管底纵坡不小于１％。　３．２超高段分隔带排水　超高部分道路排水设计的重点是偏高侧　中国新技术新产品　一７９—　！　：　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　工程技术　双块式无砟轨道道床板施工裂缝形成与整治探讨　邹　洵　（广东珠三角城际轨道交通有限公司，广东广州５１０６３０）　摘要：无砟轨道道床板施工是无砟轨道施工的最后一道关键工序，其精度控制是保证列车安全舒适运行的前提。如何控制和减小　道床板裂缝宽度，延长其使用寿命是施工　技术关键所在。本文着重以双块式无砟轨道道床板施工为例，对道床板裂缝形成原因进　行了分析，提出了缩小裂缝宽度，以及整治和修复裂缝的建议措施。　关键词：无砟轨道；裂缝控制；技术　中图分类号：Ｕ２１　文献标识码：Ａ　根据国务院批准的《中长期铁路网规　划》，到２０２０年全国铁路营业里程达到１０万　公里，建设客运专线１．２万公里。而我国目前　客运专线建设基本采用无砟轨道结构形式，　其投资大、施工技术标准要求高，为了延长线　路大、中修周期和使用寿命，降低运营成本，　提高混凝土道床板的耐久性，对我国客运专　线建设具有极其重大和深远的意义。在施工　中，如何减小道床板裂缝宽度，是延长道床板　使用寿命的关键技术之一，下面主要介绍双　块式无砟轨道道床板裂缝形成机理，施工过　程工艺控制以及产生裂缝的修补建议。　双块式无砟轨道的结构简介　目前我国采用的双块式无砟轨道结构组　成：钢轨、道岔、扣配件（绝缘接头）、双块式轨　枕、道床板和支承层（或结构垫层）等组成，具　体结构简图如下。　～一、双块式无砟轨道结构示意图　在路基和隧道地段的道床板为钢筋混凝　土连续结构，主要配筋采用沿线路纵向上下　双层钢筋，加横向钢筋绑扎。配筋数量可根据　不同的路基地质情况及本体结构和填筑高　度、曲线半径等因素，采用不同的结构配筋。　道床板配筋率一般约为１％。在桥梁上无砟轨　道板设置在桥面系结构垫层上，且分段布置，　底部与凸台咬合，钢筋配筋率一般大于路基　地段。　路基、隧道地段道床板纵向连续，不设伸　缩缝，且其下部与粗糙的支承层顶面粘结在　起，承受较大的约束力，受混凝土收缩徐变　以及温度变化的影响，道床板纵向承受较大　的拉力，一旦拉力大于混凝土承载能力，将必　然产生裂缝。桥梁段道床板相对路基段基础　稳固且分段设置，受混凝土收缩徐度以及温　度变化的影响较小，本文将不作重点分析。　二、道床板裂缝的形成与原因分析　混凝土结构裂缝的主要成因可分为三　种：一是由外荷载（如静、动荷载）作用直接产　生的应力，即主要应力引起的裂缝；二是由外　荷载作用，结构次应力引起的裂缝；三是由变　形变化引起的裂缝，即由温度、应力、徐变（收　缩和膨胀）、不均匀沉降等因素引起的裂缝。　双块式无砟轨道道床板在施工过程，将产生　下列形式的裂缝：　（～）、干缩裂缝　干缩裂纹主要是由于混凝土内外水分蒸　发程度不同而导致变形不同的结果，多为表　面性的平行线状或网状浅细裂缝。混凝土的　干缩主要与水灰比、水泥的成分、用量、集料　的性质和用量，外加剂的用量等有关。　（二）、塑性收缩裂缝　塑性收缩主要是指在混凝土凝结之前，　表面因失水较快而产生的收缩，裂缝多呈中　间宽、两端细且长短不一，互不连贯状态。混　凝土的收缩开裂与水灰比、凝结时间、环境温　度、风速、相对湿度等有关。　（三）、温度变化引起裂缝　道床板浇注完成后，凝固过程中由于存　在温差而造成道床板裂缝。主要有环境引起　的结构整体的温度升降差，结构从上表面至　下表面的温度变化梯度、水化产生水化热引　起的混凝土内外结构温差。　（四）、施工操作不当引起的裂缝　央分隔带排水设施相连的砂砾垫层，将渗入　的水汇集到中央分隔带排水盲沟或暗沟，排　到路基以外的地方。　３．４路面渗水的排水　沿路面边缘设置由横向出水管、透水性　填料集水沟和过滤织物（土工布）组成的路面　边缘排水系统。通过设置土路肩纵横向碎石　盲沟、沥青封层和排水管，将渗入到路面面层　的水引到路基之外。因为通过沥青面层下渗　的水量有限，所以设计中采用每１０米左右设　置一道直径５厘米横向排水管的方法以确保　路面下渗水的排除。　３．５路基路面综合排水设计　综合排水设计主要包括以下内容：地下　排水与地面排水设施的协调配合，路基排水　设施与路面排水设施及与桥涵等泄水结构物　现场混凝土施工由于受地形条件、环境　和施工人员操作技能等影响，普遍存在的集　中情况有：１、浇灌混凝土时插入或振捣不当，　漏振、过振均会导致裂缝的产生；２、高空浇灌　混凝土，风速过大，烈日暴晒，混凝土收缩值　大；３、养护措施不到位，混凝土早期脱水，引　起收缩裂缝；４、拆模过早或拆除不当引起裂　缝甚至断块。　（五）、工具轨的伸缩引起的裂缝　由于双块式无砟轨道道床板中的双块轨　枕在混凝土施工前通过扣件与精调件固定在　精调工具轨上，在道床板浇注完后，混凝土凝　固过程中发生收缩徐变将使双块式轨枕与周　边混凝土之间产生裂缝。　（六）新旧混凝土不良粘结裂缝　在双块式轨枕的侧面及角部，常出现由　于新旧混凝土粘结不良而引起的裂缝。　（－ｅ）、其他因素　拆除工具轨、精调件不当时，产生破损裂　缝。下部支撑层中存在裂缝或结构缝时，也　有可能会产生反射裂缝。　三、道床板裂缝宽度合理值的确认　为了保证无砟轨道的耐久性和安全性，　在无咋轨道混凝土施工进程中，必须对道床　板裂纹宽度和间距加以控制。由于道床板的　结构特点和经常承受钢轨传递的列车动载作　用，不能直接套用一般混凝土结构裂缝控制　标准。　我国《｝昆凝土结构设计规范｝（ＧＢ５００１０—　２００２）规定，混凝土结构的最大裂缝宽度限值　为０．２ｒａｍ。　德国Ｓｃｈｉｅｓｓｌ博士于二十世纪七、八十年　代对裂缝处钢筋的腐蚀风险进行了长时间的　分析研究，总结了不同宽度裂缝与钢筋腐蚀　路面的水拦截问题，目前超高部分道路排水　主要有四种方式：第一，中央分隔带预留排水　孔；第二，在中央分隔带设置断口，第三，中央　分隔带内设置排水沟；第四，中央分隔带设置　成浅碟式。由于这种情况的绿化工程的要求　相对较高，所以应将浅碟式排水槽优化成矩　形排水槽，并将槽移到超高外侧分隔带的边　缘，以便收集路表水，集水井也要移到排水槽　的同侧，为绿化留出空间。　３－３路面结构排水。路面排水，包括集中　排水及分散排水两种形式。集中排水是在路　肩外侧边缘部分设置沥青拦水埂，或预制混　凝土拦水带，设置有一定间距的泄水口和边　坡急流槽，将水集中排至路基两侧的排水沟。　分散排水是通过加固土路肩，采取漫流的方　式排除路面水（如造价允许，此种方式不建议　使用）。总之，路面排水应减少反射裂缝对混　凝土表面的影响，要在公路基层下设置与中　结束语。总之，高速公路的路基路面设计　中，水是影响公路质量一个重要因素。实践证　明，如果我们设计工作未做好，就会导致路基　及路面出现病害，给后来的维修及养护工作　带来沉重的负担，也给国家带来很大的经济　损失。所以，在高速公路设计过程中，我们一　定要结合沿线的自然条件及实际情况，选择　合适的排水方式，把公路排水系统变为一个　有机的整体，以实现经济、合理、高效、美观的　目的。　参考文献　『１］刘义富，粱小龙．高速公路路基路面排水设　计浅析ＵＪ．公路交通科技，２０１０．１２．　『２１孙剑峰．高速公路路基路面排水设计ｆＩ］．黑　龙江交通科技，２０１０．３．　【３】李琛．路基路面排水设计在高速公路上的　７１．民营科技，２０１０．５．　的合理布置，一般应结合路线的纵断面设计、　应用【平面设计和沿线地质、地形、水文条件进行。　一８Ｏ一　中国新技术新产品