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淺談蚌明高速公路排水設(shè)計

2009-11-24 09:00    【  【打印】【我要糾錯】

  一、 前言

  在現(xiàn)代高速公路建設(shè)中,水是造成路基破壞的主要因素之一。在以往的道路設(shè)計中,道路排水能力往往不能滿足路基排水要求或中間帶排水不暢,致使邊溝積水,最終形成“鍋底”現(xiàn)象,路基長時間受水浸泡,導(dǎo)致路基的強度和整體穩(wěn)定性降低,發(fā)展至路基滑塌、路面開裂,降低路面的使用壽命。因此在路基、路面排水設(shè)計時,必須考慮當?shù)氐牡匦、氣候、水文(年降雨量)、地下水情況,通過設(shè)置縱向排水溝、邊溝、橫向排水溝、跌水、急流槽、截水溝等排水設(shè)施,縱向、橫向分段形成一套完整的排水系統(tǒng),迅速排出路基、路面積水。蚌明高速公路工程位于淮河以北平原區(qū),低洼地區(qū)較多,地基土多為軟土,且沿線水網(wǎng)密集。因此,排水設(shè)計的優(yōu)劣對整個工程質(zhì)量的控制有著舉足輕重的作用。

  二、概述

  1.氣候

  本段路線所經(jīng)區(qū)域?qū)亠L暖溫帶濕潤氣候和季風副熱帶濕潤氣候過度帶,具有四季分明、氣候溫和、雨量適中、日照充足、梅雨顯著、無霜期長等明顯季節(jié)特點。當年平均降雨量903.2mm,6~9月份降水量較大,占全年的60%,降水量年際變化比較大,豐水年達1559.5mm,干旱年為442.1mm,多年平均蒸發(fā)量為1633.4mm,年平均相對濕度73%.

  2.水文

  本段路線屬淮河水系,區(qū)內(nèi)地表水系發(fā)達,主要河流有沫沖引河、三卜河且西接北淝河,區(qū)內(nèi)干渠及配套人工溝渠水網(wǎng)密布,構(gòu)成了區(qū)內(nèi)較發(fā)達的地表系;春右员钡叵滤^豐富,埋深2.0m左右。

  三、排水設(shè)計

  1、地下水的排出

 。1)地基排水系統(tǒng)

  由于本段工程多段位于軟土地區(qū),且軟土具有天然含水量高、壓縮性大、滲透性小、抗剪強度低等特性。軟土的強度大小與排水條件有著密切關(guān)系。在荷載作用下,如果土層有良好的排水系統(tǒng),經(jīng)過固結(jié)后,其強度隨著有效應(yīng)力的增大而增加;反之,如果土層沒有排水固結(jié),則隨荷載的增大,地基發(fā)生剪切變形并繼續(xù)增大,將造成地基滑動?梢,地下水能否排出對地基承載力及穩(wěn)定性有著決定性的影響。

  部分路段通過塑料排水板實施軟基排水固結(jié),塑料排水板是帶有孔道的板狀物體,插入土中形成豎向排水通道。排水板頂面鋪設(shè)砂墊層,砂墊層采用中、粗砂,厚度為0.4~0.7m,寬度比路基底寬大0.5m,砂墊層兩側(cè)干砌片石護腳,路基外側(cè)設(shè)置縱向排水溝,以構(gòu)成從塑料排水板到砂墊層再到干砌片石,最后通過邊溝排出自然水系的完整地基排水系統(tǒng)。

 。2)計算理論

  目前對塑料排水板的排水固結(jié)機理和設(shè)計均采用砂井的理論,即將塑料排水板換算成當量直徑dw的砂井,然后按砂井理論進行設(shè)計。設(shè)塑料板的寬度為b、厚度為£、則換算公式為:

  dw=2(b+£)∕∏

  軟土地基設(shè)置塑料排水板后,改善了地基的排水條件,縮短了排水的途徑,因而地基承受附加荷載后,軟土地基的排水固結(jié)大大加快,進而使地基強度得以提高,而且塑料排水板施工簡單、快捷、便于施工操作。

  2、路表水的排出

 。1)中央分隔帶

  中央分隔帶設(shè)置縱向盲溝,盲溝底面和側(cè)面設(shè)置防滲土工布,內(nèi)設(shè)φ8cm軟式透水管,碎石粒徑為2~4cm,含泥量不大于1%,橫向排水管采用φ8cm的pvc管,按一定間距左右兩側(cè)交錯布置。在橋頭、明涵及中央分隔帶斷開處,在其上游或凹曲線最低處及前后5.0米處增設(shè)橫向排水管,中央分隔帶回填土與路面結(jié)構(gòu)交界處鋪設(shè)防滲土工布。中分帶縱向盲溝底縱坡一般同路線縱坡,在路線縱坡小于0.25%路段,施工時做鋸齒型調(diào)整,在相鄰兩橫向排水管之間適當調(diào)整盲溝深度,使縱坡不小于0.25%.

  橫向排水管間距表

路線縱坡(%)
0.25
0.5
1.0
間距(m)
25
35
50
  在碎石盲溝底面和側(cè)面設(shè)置防滲土工布,頂面覆蓋反濾土工布,形成一個閉合“集水井”,使積水能迅速進入縱向軟式透水管。施工中必須保證開挖的邊溝切面順直、完整,杜絕粗糙、松散石盲溝底面和側(cè)面設(shè)置防滲土工布,頂面覆蓋反濾土工布,形成一個閉合“集水井”,使積水能迅速進入縱向軟式透水管。施工中必須保證開挖的邊溝切面順直、完整,杜絕粗糙、松散,并在土工布上打設(shè)“∩”型錨釘,加強土工布與邊溝的咬合力,形成均勻、無破損的防滲面,并防止盲溝積水通過盲溝側(cè)面滲透到路基路面。

  由于分隔帶排水溝位于橋頭、明涵及中央分隔帶斷開處,在其上游處預(yù)埋了橫向排水管,人孔采用了防滲措施,基本上防止了中央分隔帶排水不暢引起人孔的積水。

 。2)路面排水本項目瀝青砼面層采用4cm厚AK-13A型中面層采用6cm厚AC-20Ⅰ型下面層采用6cm厚AC-20Ⅰ型,具有一定的抗滑、平整、高溫抗車轍、低溫抗開裂性能。面層瀝青采用AH-70優(yōu)質(zhì)改性瀝青,以提高集料與瀝青的粘附性,提高瀝青面層的抗水害能力。路面設(shè)置2%橫坡,使路表水通過路面橫坡和邊坡順利排出路基范圍內(nèi)。

  (3)邊溝排水

 、 邊溝排水設(shè)計本段路基邊溝為口寬180cm、底寬60cm、高60cm,邊坡1:1的梯形邊溝。溝壁采用8cm厚砼預(yù)制板加固,以匯集和排除路基范圍內(nèi)或流向路基的少量地表水。

  ②計算理論可采用明渠流的流量計算公式計算梯形邊溝的排水能力:式中:Q—流量;W—斷面面積;C—謝才系數(shù)R—水力半徑;i—邊溝底坡度

 。4)防護排水路基邊坡結(jié)合本地區(qū)的實際情況及路基邊坡高度,采用不同的防護措施,對全線進行防護。防護形式有:橋頭滿鋪護坡、浸水護坡、三維固土網(wǎng)墊植草皮、“-”字型護坡等。

 。5)橋梁排水

 、 橋梁排水設(shè)計橋梁泄水孔采用兩側(cè)設(shè)置橫向泄水管,在橋面鋪裝施工完成后,橋面鋪裝上涂刷FYT—1型防水層,瀝青路面上雨水通過泄水管排出,避免瀝青砼受水浸泡而影響路面使用壽命;

 、 計算理論橋面排水一般通過鑄鐵泄水管來實現(xiàn),對于垂直排水管可采用下列公式計算:Q=AV式中:V—泄水管出流速  即

  四、結(jié)束語

  本段高速公路排水設(shè)計綜合考慮了淮河地區(qū)的氣候、水文以及水網(wǎng)密集的特點,形成了三條封閉式排水通道:

  Ⅰ、地下水短些 →塑料排水板→砂墊層→干砌片石→邊溝→自然水系;

 、颉⒅醒敕指魩→盲溝→透水管→邊溝→自然水系;

 、、路面水→邊坡→邊溝→自然水系。

  通過上述途徑,將雨水排除到路基以外,并通過排水溝匯入天然水系,杜絕了地表水滲入路面、基層、底基層,能夠避免路基、路面受水破壞。

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