摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)各項(xiàng)建設(shè)取得了顯著成就，機(jī)場(chǎng)建設(shè)也邁入建設(shè)發(fā)展的新階段。山區(qū)機(jī)場(chǎng)在水文地形上較為復(fù)雜，因?yàn)闄C(jī)場(chǎng)道基排水設(shè)計(jì)不合理極易導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)發(fā)生水毀問題，制約機(jī)場(chǎng)建設(shè)的發(fā)展。本文通過結(jié)合相關(guān)山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基排水的影響因素，分析山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基的各類病害，總結(jié)排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：山區(qū)機(jī)場(chǎng)；道基排水；病害類型；設(shè)計(jì)優(yōu)化

近些年來，隨著機(jī)場(chǎng)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，機(jī)場(chǎng)建設(shè)用地與城市發(fā)展用地之間出現(xiàn)了一些矛盾，使更多的機(jī)場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目選在較為偏離城市的山區(qū)地帶。一方面緩解了土地緊張，但另一方面由于山區(qū)特有的地質(zhì)條件，不可避免地會(huì)給山區(qū)機(jī)場(chǎng)建設(shè)帶來一系列技術(shù)難題，而山區(qū)機(jī)場(chǎng)的道基排水設(shè)計(jì)就是其中之一。實(shí)現(xiàn)山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基排水設(shè)計(jì)的優(yōu)化，是保障山區(qū)機(jī)場(chǎng)安全性能的重要步驟。

一、山區(qū)機(jī)場(chǎng)工程道基排水的特殊性

機(jī)場(chǎng)是一種人工形態(tài)的構(gòu)造物，以面狀加以呈現(xiàn)，與自然環(huán)境連為一體，在山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基排水方面受到各種因素的綜合制約，如山區(qū)地形地貌、山區(qū)氣候環(huán)境、山區(qū)的地層巖性及山區(qū)的水文條件等[1]。

我國(guó)南部山區(qū)一般呈現(xiàn)出水熱同季、雨量充沛的特點(diǎn)，陰雨時(shí)間長(zhǎng)，復(fù)雜天氣多，而北部山區(qū)地形條件更為復(fù)雜，土地特性多帶有濕陷性、力學(xué)強(qiáng)度低的特點(diǎn)，極易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。具體地說，我國(guó)山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基排水受以下方面影響較深。

1.氣候環(huán)境上，山區(qū)機(jī)場(chǎng)降水往往伴隨著時(shí)空的不均性，短時(shí)間的強(qiáng)度降雨是引發(fā)機(jī)場(chǎng)道基排水及道路損害的重要環(huán)境因素。

2.地形條件上，南部山區(qū)多為特殊地貌形式，如巖溶地貌，這種地形的水排泄基準(zhǔn)面會(huì)隨著新的構(gòu)造活動(dòng)的抬升發(fā)生下降反應(yīng)，給排水設(shè)計(jì)增加難度；北部山區(qū)機(jī)場(chǎng)多為沖溝地貌，地形切割程度嚴(yán)重，道基易沉陷。

3.水文條件上，山區(qū)機(jī)場(chǎng)一般選擇地表水徑流區(qū)域較多的區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)用水的有效補(bǔ)給，但由于地形條件的復(fù)雜，地表水流經(jīng)斷裂區(qū)域，會(huì)發(fā)生水滲透現(xiàn)象，長(zhǎng)此以往，容易對(duì)機(jī)場(chǎng)道基形成侵蝕。

二、山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基排水的水文影響因素分析

山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基排水一方面受到山區(qū)地貌的特殊限制，另一方面，水文因素起到更為重要的制約作用。水文影響又根據(jù)水文形式，從以下幾個(gè)方面對(duì)山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基排水系統(tǒng)施加影響。

（一）地表水

山區(qū)機(jī)場(chǎng)的雨水，一部分經(jīng)由道路地表的橫縱坡以徑流的形態(tài)流入土面區(qū)，與此同時(shí)，另外一部分則會(huì)順沿機(jī)場(chǎng)道面的縫隙進(jìn)入道面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，最終可能會(huì)滲透進(jìn)機(jī)場(chǎng)道基內(nèi)。一般來說，在設(shè)計(jì)山區(qū)道基排水時(shí)，為獲取最佳的道基壓實(shí)程度，壓實(shí)工藝是在道基土體含水量最豐富時(shí)實(shí)施的，此時(shí)道基土層具備了起到膠結(jié)作用的土體結(jié)構(gòu)，但當(dāng)水滲入道基土層時(shí)，會(huì)嚴(yán)重削弱膠結(jié)土體的連接表現(xiàn)，造成道基結(jié)構(gòu)崩潰瓦解[2]。如再不及時(shí)采取措施，更會(huì)加劇水滲反應(yīng)，最終導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)道基下的土地結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)松散化，并伴有孔洞出現(xiàn)，喪失土體強(qiáng)度。

（二）地下水

坡積層和河流的沖積層以地下水的形式對(duì)山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基施加影響。河流的沖積層具備了豐富的地形水，四季會(huì)得到河谷水及河流水的有效補(bǔ)充，因此，當(dāng)山區(qū)機(jī)場(chǎng)建設(shè)在標(biāo)高設(shè)定上過低時(shí)，會(huì)造成道基沒有形成足夠的高度，此時(shí)地下水就會(huì)經(jīng)由毛細(xì)通道逐漸滲入道基系統(tǒng)，損壞道基的穩(wěn)定性能。山區(qū)機(jī)場(chǎng)建設(shè)瀕臨河岸時(shí)，一般會(huì)將坡積層作為填方的邊坡，以供飛行區(qū)使用，而坡積層的地下水又會(huì)直接影響到邊坡的穩(wěn)定程度，最終造成邊坡失穩(wěn)。

（三）雨水

雨水主要通過沖刷作用對(duì)機(jī)場(chǎng)邊坡造成損害，引發(fā)溝蝕及面蝕。雨水的沖刷作用在山區(qū)新建機(jī)場(chǎng)中體現(xiàn)的更為明顯，這主要是由于機(jī)場(chǎng)使用周期較短，各種配套建設(shè)尚不完善，如坡面植被未長(zhǎng)成，不能有效稀釋雨水，造成坡面因雨水沖刷產(chǎn)生沖溝，嚴(yán)重時(shí)造成邊坡崩塌及滑坡現(xiàn)象。除此之外，降雨還會(huì)影響到邊坡的荷載及穩(wěn)定性，邊坡抗剪強(qiáng)度也會(huì)隨著雨水的下滲發(fā)生改變，土地的粘力下降。

三、山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基道面、排水設(shè)施病害及原因

（一）山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基道面的主要病害及成因

山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基道面病害種類呈現(xiàn)多樣化，主要有道面裂縫、坑洞、斷裂等表現(xiàn)形式，涉及到排水因素的病害主要有以下類型。

1.縱向及交叉裂縫。一方面是由于道基壓實(shí)度不夠、填料性能不均及地質(zhì)的濕陷性等因素的影響，另一方面是受飛機(jī)的荷載壓力而形成延伸裂縫。當(dāng)雨水經(jīng)由裂縫下滲道基時(shí)，又進(jìn)一步增加了裂縫尺寸。交叉裂縫是由于道基的砼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，遭遇水浸后產(chǎn)生沉降反應(yīng)，最終形成交叉裂縫。

2.道基表面龜裂。主要是由于道基砼結(jié)構(gòu)的抗凍性能不佳所決定，外加水滲作用的影響，會(huì)產(chǎn)生表面龜裂現(xiàn)象，表現(xiàn)出剝落的災(zāi)害表征。

（二）山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基排水設(shè)施的主要病害類型及原因

山區(qū)機(jī)場(chǎng)建設(shè)自然環(huán)境較為復(fù)雜，多種因素都會(huì)導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)道基排水設(shè)施發(fā)生病害，主要原因涉及到兩方面，一是由于排水設(shè)施在材料及溝渠設(shè)置處理上不夠科學(xué)，二是由于外部環(huán)境制約，如地形條件、水文因素等[3]。主要病害類型有以下幾種：1.溝渠的沖刷及淤積。集中于坡面的截水溝及排水溝等結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；2.溝渠的沉陷及失穩(wěn)。主要側(cè)重于坡面的截水溝；3.溝渠的溢流。排水溝、截水溝及急流槽等部位常出現(xiàn)此問題。

其中，溝渠的淤積一方面由于雨水的沖刷作用，另一方面是水流過程中流速過低。溝渠沖刷是由于加固措施不嚴(yán)密，或溝渠材料強(qiáng)度不夠，此外，也受到水流流速的影響。溝渠沉陷失穩(wěn)根源于土地的壓實(shí)程度不強(qiáng)，加上雨水滲流共同作用。溝渠溢流是因?yàn)樵谂潘疁显O(shè)計(jì)上，沒有考慮山區(qū)雨季的強(qiáng)降水，另外，在溝渠進(jìn)行轉(zhuǎn)彎的區(qū)域，設(shè)計(jì)施工不周。

四、山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基排水的設(shè)計(jì)內(nèi)容及優(yōu)化途徑

山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基在進(jìn)行排水設(shè)計(jì)時(shí)，要緊密結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)域的地質(zhì)情況及水文特征，并根據(jù)機(jī)場(chǎng)的具體等級(jí)加以詳細(xì)分析及計(jì)算。一般來說，山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基排水的設(shè)計(jì)流程包括了數(shù)據(jù)采集調(diào)查、勘測(cè)地形圖紙、布設(shè)排水系統(tǒng)、計(jì)算水力數(shù)值、設(shè)計(jì)排水縱斷面、設(shè)計(jì)構(gòu)筑物排水結(jié)構(gòu)及必要的沖刷防護(hù)措施等。

（一）數(shù)據(jù)采集調(diào)查

這是進(jìn)行山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基設(shè)計(jì)的首要依據(jù)，要對(duì)機(jī)場(chǎng)建設(shè)選址的自然環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)及地質(zhì)情況加以實(shí)地的勘測(cè)。結(jié)合當(dāng)?shù)氐奈墨I(xiàn)資料，計(jì)算特殊自然條件，如暴雨的強(qiáng)度公式?？傊?，要本著最不利的設(shè)計(jì)原則，綜合考慮各種復(fù)雜因素。

（二）勘測(cè)地形圖紙

首先要參考當(dāng)?shù)氐目睖y(cè)單位實(shí)地勘測(cè)數(shù)據(jù)，形成比例縮放的地形圖，然后在圖上做仔細(xì)計(jì)算分析，對(duì)關(guān)鍵要點(diǎn)，如機(jī)場(chǎng)周圍的水系分布情況、水流的流速及流向情況、機(jī)場(chǎng)地形地勢(shì)的方位走向等全面掌握。

（三）布設(shè)排水系統(tǒng)

在對(duì)山區(qū)機(jī)場(chǎng)周圍的水系水流及地勢(shì)情況加以掌握后，就要著手進(jìn)行道基排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮機(jī)場(chǎng)未來發(fā)展規(guī)劃，確定機(jī)場(chǎng)排水系統(tǒng)的容泄區(qū)的具體位置、考慮地形的坡向及排水系統(tǒng)的具體走向、確定雨水的出水口，這些因素都要緊密結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚貏?shì)，以地勢(shì)坡向?yàn)樵O(shè)計(jì)參考[3]。在暗溝和排水明溝設(shè)計(jì)上要盡量避免穿越道面，以縮短線路長(zhǎng)度，節(jié)省成本。

在布設(shè)排水系統(tǒng)時(shí)，關(guān)鍵點(diǎn)是出水口的確定，在確定出水口時(shí)要本著便于雨水及時(shí)排出并有效匯入道基容泄區(qū)的原則。出水口在數(shù)量設(shè)置上要適宜，既減低造價(jià)，又要確保雨量較大時(shí)，不會(huì)對(duì)出水口造成水毀。一般來說，山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基排水系統(tǒng)的出水口數(shù)量以3至5個(gè)為宜。

（四）計(jì)算水力數(shù)值

這一階段要根據(jù)機(jī)場(chǎng)地勢(shì)圖，綜合機(jī)場(chǎng)區(qū)水文特征，對(duì)徑流系數(shù)、雨量集中期、匯水比例、匯流時(shí)間加以確定，從而計(jì)算出每個(gè)段位的排水溝設(shè)計(jì)流量值。然后參照排水溝的斷面構(gòu)成，對(duì)溝渠的斷面尺寸加以試算。由于斷面尺寸具備了遞增性，因此要在輸水流量在數(shù)值范圍上大于排水設(shè)計(jì)流量時(shí)，再停止試算步驟。

（五）設(shè)計(jì)排水縱斷面

完成前幾個(gè)階段設(shè)計(jì)后，也就基本上對(duì)排水溝的坡度加以確定，但此時(shí)還應(yīng)校驗(yàn)水速的數(shù)值，看其是否居于最大流速及最小流速范圍區(qū)間內(nèi)。如小于最小數(shù)值，要對(duì)溝底坡度值相應(yīng)加大，并重新對(duì)水流量加以計(jì)算；如大于最大數(shù)值，可相應(yīng)減小坡度數(shù)值，也可增大排水?dāng)嗝娴拿娣e，但此時(shí)需要對(duì)水流量進(jìn)行重新計(jì)算。

（六）設(shè)計(jì)盲溝和暗溝

根據(jù)山區(qū)多變的季節(jié)條件，要注重使用盲溝來促進(jìn)地下水的排出，盲溝在地下水的水流流向與機(jī)場(chǎng)路基的走向相一致的情況下才能發(fā)揮最大作用，因此，要合理設(shè)置盲溝，以便在雨量豐沛的季節(jié)匯集排出裂隙水。在盲溝的縱坡確定上，要保證水流不會(huì)造成沖刷及淤積，并設(shè)計(jì)出最大縱坡及最小縱坡。

暗溝主要是將機(jī)場(chǎng)路基周圍的地下水及裂隙水集中排出，使其不留存于機(jī)場(chǎng)路基系統(tǒng)內(nèi)，避免路基遭水蝕，產(chǎn)生失穩(wěn)隱患。

結(jié)語(yǔ)

本文通過分析山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基的特殊性，著重探討水文因素對(duì)山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基造成的重要影響，并分析了排水系統(tǒng)的各種病害類型及其成因，最后對(duì)山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，希望為山區(qū)機(jī)場(chǎng)道基排水設(shè)計(jì)工作提供參考借鑒。

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