金鶴林
重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院
公路工程排水設(shè)計(jì)探討
金鶴林
重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院
排水設(shè)計(jì)作為影響公路工程整體質(zhì)量的關(guān)鍵因素,會對路基路面的使用性能產(chǎn)生影響?;诖?,本文對公路路基排水設(shè)計(jì)的原則作了總結(jié),對地表水排除設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)介紹,簡述了路基與路面排水設(shè)計(jì),通過加強(qiáng)公路工程排水設(shè)計(jì),可提升路基路面排水性能,保證后期施工質(zhì)量。
公路工程;排水設(shè)計(jì);原則;地表水
公路工程如果排水設(shè)計(jì)質(zhì)量不高,會對路基路面的承載力、耐受性、防滑性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此良好的公路排水設(shè)計(jì),可使得公路排水性能和使用壽命得到提升,從而提高公路工程的使用性能。
(1)設(shè)計(jì)人員在排水設(shè)計(jì)前,應(yīng)對現(xiàn)場的水源及地質(zhì)情況進(jìn)行了解,尤其是一些重點(diǎn)路段,要加強(qiáng)整體規(guī)劃,使排水設(shè)計(jì)與橋涵設(shè)計(jì)保持協(xié)調(diào),并能夠?qū)Φ叵屡潘偷孛媾潘M(jìn)行有機(jī)結(jié)合。(2)在排水設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)對周邊的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控,防止出現(xiàn)水土流失的現(xiàn)象,同時(shí)要加強(qiáng)對天然水系的保護(hù),盡量不要對部分自然溝渠進(jìn)行合并或損壞,保持水流的走向,并盡量減少加固的工程量。(3)為減小對路面的破壞,應(yīng)減少進(jìn)入路面的水流,并借助排水設(shè)施對路面的積水進(jìn)行排除,從而降低積水帶來的危害。(4)排水系統(tǒng)要自成體系,并需和公路周圍的水利基礎(chǔ)設(shè)置進(jìn)行配合,避免對灌溉設(shè)施產(chǎn)生影響。還需要注意的是,農(nóng)業(yè)灌溉過程中的積水過多,會對路基產(chǎn)生影響,由此排水系統(tǒng)和農(nóng)田灌溉系統(tǒng)之間要保持協(xié)調(diào),且邊溝的斷面應(yīng)盡量加大,并需進(jìn)行加固。(5)排水設(shè)施的設(shè)計(jì)與鋪設(shè)應(yīng)注意用地問題,由于當(dāng)前我國的土地資源比較緊缺,因此在進(jìn)行排水設(shè)計(jì)時(shí),在滿足排水主功能的前提下,還應(yīng)對土壤資源進(jìn)行保護(hù),選擇適合的排水設(shè)施。
區(qū)域泄水量也被稱為排水設(shè)施的設(shè)計(jì)流量,其決定了公路排水設(shè)施的尺寸,且道路區(qū)域所在地的坡面、植被、土質(zhì)和水文條件等決定了該設(shè)計(jì)流量的大小。在設(shè)計(jì)過程中,可假定在設(shè)計(jì)條件下,任何流域的徑流到流域出口都有唯一的匯水時(shí)間,且只考慮最大流量設(shè)計(jì),因此本文使用《公路排水設(shè)計(jì)手冊》中的公式對設(shè)計(jì)徑流量進(jìn)行計(jì)算:
式中,Q為設(shè)計(jì)徑流量,ψ為徑流系數(shù),q為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期和降雨歷時(shí)內(nèi)的降雨強(qiáng)度,F(xiàn)為匯水面積,上式中,降雨強(qiáng)度q可查閱當(dāng)?shù)厮挠涗洬@取,也可由標(biāo)準(zhǔn)公式進(jìn)行合理推出。在公路所在區(qū)域附近有使用的降水強(qiáng)度公式時(shí),可選取該公式進(jìn)行借鑒使用,如果區(qū)域附近沒有最新的降水強(qiáng)度公式,則可根據(jù)當(dāng)?shù)赜炅坑涗浭褂谩豆放潘O(shè)計(jì)手冊》中給出的公式進(jìn)行套用。
公路地表排水的主要設(shè)施是溝渠,在明渠設(shè)計(jì)中需涉及到過水?dāng)嗝婷娣e、水力半徑等參數(shù)??蓞⒖肌豆放潘O(shè)計(jì)手冊》中的數(shù)據(jù)和要求,該手冊也給出了溝渠的泄水能力公式:
式中,Qc為泄水流量,V為溝管內(nèi)的水流速度,A為溝渠過水?dāng)嗝婷娣e,對于一般的明渠水流流速可通過曼寧公式計(jì)算,該公式指出溝渠內(nèi)水流的流速與過水?dāng)嗝婷娣eA,以及溝渠縱向底坡度有關(guān)。
挖方路段需由路拱自然漫流的形式排出土路肩外,之后經(jīng)邊溝排出,而填方路段路面水由路拱自然漫流排出土路肩外,之后沿邊坡坡面匯入填方邊溝排出。具體到設(shè)計(jì)工作中,依據(jù)上述水力計(jì)算的結(jié)論,可確定邊溝斷面尺寸,同時(shí)根據(jù)填高挖深設(shè)計(jì)排水溝(邊溝)形式,挖方段一般采用矩形邊溝,對于高挖方邊坡,還可增加截水溝來排出坡面水,而填方路段一般采用梯形排水溝。其次排水溝(邊溝)縱坡一般不小于0.3%,坡長小于300 m,同時(shí)在與河道及其它構(gòu)筑物銜接時(shí),可根據(jù)溝底標(biāo)高及地形情況,適當(dāng)調(diào)整溝深及縱坡,但調(diào)整后溝深不應(yīng)小于邊溝設(shè)計(jì)尺寸,縱坡不得小于3%,若邊溝與通道、涵洞等產(chǎn)生交叉,可將邊溝水直接排入涵洞。
邊溝是一種比較常見的排水設(shè)施,在公路路基的排水設(shè)計(jì)中占有很大的比重,對邊溝的設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)劃,可使得邊溝排水能力得到提升。具體為:邊溝的縱向坡度應(yīng)不小于0.3%,在結(jié)合當(dāng)?shù)亟涤昵闆r的同時(shí),也要對成本進(jìn)行考慮,即結(jié)合沿線自然地形確定排水的方向,其可更好地進(jìn)行排水,降低邊溝開挖的成本。
當(dāng)路堤邊坡上方或路塹流入路基的地表徑流量較大時(shí),應(yīng)進(jìn)行截水溝的設(shè)計(jì),以對地表徑流進(jìn)行攔截。在截水溝的設(shè)計(jì)過程中,截水溝設(shè)置為梯形,且適合設(shè)置在路塹坡頂5m或路堤坡腳2m以外的位置,而具體的大小則可根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乇韽搅鞯牧髁縼泶_定,但溝深和底寬不宜小于0.5m,截水溝的長度在200~500m范圍之內(nèi),當(dāng)長度超過500m時(shí),就應(yīng)加強(qiáng)對泄水口的設(shè)計(jì),確保水流可以被引流出去。
在公路路面排水設(shè)計(jì)過程中,中央分隔帶排水是路面排水中比較常見的一種方式,其主要目的是對積水進(jìn)行排除。通常來講,排水的間距最好控制在180m左右,并要設(shè)計(jì)相應(yīng)的盲溝,以便對分隔帶中的水進(jìn)行收集。其次還應(yīng)加強(qiáng)橫向排水管的設(shè)計(jì),確保其能夠?qū)⒚现械乃皶r(shí)排出,同時(shí)在分隔帶排水設(shè)計(jì)過程中,會仍有小部分水滲入到分隔帶的回填土中,并會對路基以及路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度產(chǎn)生影響,因此在中央分隔帶的回填土下面,還應(yīng)加強(qiáng)對排水暗溝或碎石盲溝的設(shè)計(jì),且需設(shè)置橫向硬塑排水管。
在路面滲水的排水設(shè)計(jì)中,應(yīng)沿路面邊緣設(shè)置由橫向出水管、透水性填料集水溝,以及過濾織物組成的路面邊緣排水系統(tǒng),也可設(shè)置排水基層排水。但一般來講,通過瀝青路面下滲的水是有限的,其水量并不是很大,因此可每隔10m設(shè)置橫向排水管,從而確保路面的滲水及時(shí)排除。
總之,在公路工程建設(shè)過程中,排水設(shè)計(jì)作為其重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容,對道路使用情況與施工質(zhì)量具有重要影響。因此在排水設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)對路基路面的排水要點(diǎn)進(jìn)行掌握,同時(shí)根據(jù)公路工程項(xiàng)目的實(shí)際情況,選擇合適的排水方式,以使得公路排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理。
[1]謝孟.公路路基路面排水設(shè)計(jì)[J].交通世界(建養(yǎng).機(jī)械),2008(5).
[2]劉子萌,李剛.公路路基路面排水設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(31).