目前,我国绝大多数高速公路在设计时对路面排水问题考虑较少,仅仅是通过沥青混合料设计来考虑提高沥青混合料抗水损害的能力。长期以来,路面排水设计一直未得到应有的重视,结果出现了较多的水损害问题。因此,在路面修复过程中,需要结合现场调查,恢复并完善路面排水系统。
1.完善路面排水系统的设计原则
沥青路面大修过程中需要对原有的排水系统进行详细的调查分析,然后制订合理的修复完善方案。在制订完善路面排水系统的方案时,需要遵循以下两点。
(1)改善路面结构内部排水系统。
路面破损与路面结构排水设施不完善有很大关系。我国前期修建的高等级公路沥青路面,由于工程经验不足、规范不完善、施工水平不高等原因,路面排水系统的设置不尽合理,需要在修复过程中进行完善。
(2)路面施工临时防排水设计。
由于路面处治与新建不同,不是一层层由下至上铺上来,而是由上至下挖开路面,再由下至上进行铺筑。对于路面部分需要进行下承层(基层或下面层等)处治的,必须挖开一部分路面,形成坑槽;若施工不及时,雨水进入路面,将存在破损隐患,对保证路面质量非常不利。特别是多雨地区,更要注意施工临时防排水设计。
2.路面排水系统的组成
路面排水系统包括路面表面排水、中央分隔带排水、路面结构内部排水。
(1)路面表面排水。
一般情况下,路面表面排水分两种形式,一种是漫流排水方式,另一种是集中排水方式。填方段采用集中排水方式,挖方段采用散排水方式。主线填方段及匝道路面采用集中排水,路面水通过边坡泄水槽排入排水沟;主线挖方段以及设置路肩墙的路段采用散排水,土路肩设置平缘石,顶面采用浆砌块石砌筑,路面水通过土路肩直接流入边沟。超高段外侧路面表面排水采用石砌边沟形式,纵向每隔一定距离在分隔带设置大集水井,超高段的路面水通过暗管汇集到大集水井中,再由埋在路基下横向排水管排到低侧的挖方边沟或填方泄水槽中;根据具体的横断面,如果向低侧排水有困难时,横向排水管可伸入路基排水沟中。(www.xing528.com)
在以往的设计中,路肩排水设施排除路面降水通常采用横向分散排水或纵向集中排水两种方式。在纵坡较缓、填方边坡较低且边坡坡面不会受到冲刷,降雨稀少且汇水量不大的路段,采用横向分散排水方式,其余路段均采用纵向集中排水方式。其形式就是在路肩外侧边缘设置一个开口,将水汇入边坡急流槽,再排到路基坡脚以外的排水设施中。但是在实际运营中发现在沥青混凝土硬路肩与现浇混凝土拦水带相接处出现断裂,产生裂缝,这主要是由于路肩边缘处路基压实度不能满足要求而引起路肩部分路基下沉。而产生裂缝的部位正处于拦水带与硬路肩所形成的浅三角形过水断面范围之中,在降雨季节,路面表面水经拦水带拦截,再经急流槽排离路基的同时,一部分水沿裂缝进入路面结构层内部,浸湿路面各结构层材料和路基土,使其强度下降,变形增加,从而降低了路面结构的承载力,造成路面种种病害的产生,缩短了路面的使用寿命。
因此,在路肩边缘设置拦水带,采取集中排水的方式不可取,路肩排水设计均应采用横向分散排水的方式。建议取消拦水带,让水漫流至路外;为便于路表水的迅速流出,路肩的横坡不应小于3%;如果硬路肩强度不足,还要采用挖除一定厚度的原路肩,回填半刚性材料的方法进行补强处理,以保护路面结构。现在公路技术标准对路面横坡、纵坡都有规定,在潮湿多雨地区,应该尽可能采用横坡的上限,以利于排水。在超高路段,水是反向流向路面内侧,必须做好积水井等排水设施,内侧边沟和排水管、盲沟等各种措施都必须仔细检查、落实,并加以完善。
(2)中央分隔带排水。
落在中央分隔带上的表面水会渗入分隔带土体及路面结构内,影响路面的强度和稳定性,所以中央分隔带排水是高速公路建设地表排水的重要内容。对填方路段中央分隔带,其排水系统主要作用是排出中央分隔带范围内的表面渗入水。中央分隔带表面做成向内微凹的横断面形式,落在分隔带上的表面水横向流向分隔带低洼处,集中在分隔带的中央部位。填方段的中央分隔带内设软式透水管和防水土工布,并每隔一定距离设置集水坑,用以汇集从中央分隔带渗入的水,并通过横向塑料排水管排出路基边坡。施工时,应先将中央分隔带内的填土按照设计进行开挖,然后埋放软式透水管。挖方段的中央分隔带排水与路基顶面的纵横向盲沟相结合。
(3)路面结构内部排水。
降落在路面表面的水,会通过路面接缝、松散等病害处或者面层空隙下渗到路面结构内部。被围封在路面结构内部的水分,会浸湿各结构层材料和路基土,使其强度下降,变形量增加。而且进入空隙内的自由水在行车荷载作用下,会成为高空隙水压力和高流速的水流,冲刷材料并从缝隙处向外喷射出带冲刷材料的泥浆,促使沥青面层出现剥落与松散,从而使整个路面结构的使用性能迅速变坏。高速公路大修时,应完善原有路面结构内部排水系统。因此,美国《AASHTO路面结构设计指南》对路面结构设计的第一项要求不是承载力,而是排水性能。
我国路面设计一般都不考虑路面结构层内部的排水问题,相反普遍设计了埋置式路缘石、砌筑式路肩等一系列封闭式结构,阻碍了渗入路面内部的水的排出;也有设置盲沟的方式排水,但盲沟的效果都不理想,在使用过程中很容易堵塞,有些盲沟中的PVC管,不到5年就开始堵塞,逐渐失去效用。在路面大修设计时,需要考虑混合料内部层间水和缝隙水的排水问题,保证渗入路面内部的水能排出路外。可考虑采用以下两种方式进行路面内部的排水。
①加设路面边缘排水系统。边缘排水系统是由沿路面边缘设置的透水性填料集水沟、纵向排水沟、横向出水管和过滤织物组成的排水系统。
②最简单的方法是在中、下面层边缘设置15 cm宽的碎石层盲沟纵向排水方式。其上面覆盖表面层,碎石层纵向每5 m设一出口;也可以尝试对浆砌路肩和埋置式路缘石每隔几块去除一块,留作路面结构排水。
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