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        高效滲透路面在海綿城市中的應用

        2020-08-07 00:27:40楊錫江黎璽克
        中國公路 2020年13期
        關鍵詞:滲流海綿降雨

        楊錫江 黎璽克

        (1.湖北省城建設計院股份有限公司深圳分公司,廣東 深圳 518101;2.甘肅鐵道綜合工程勘察院有限公司,甘肅 蘭州 730000)

        海綿城市的提出,是為了有效提高城市吸收及存水的能力,在降雨量低的時候可以利用土壤中凈化儲存的雨水。為了滿足海綿城市的建設要求,而對混凝土路面結構提出一定的滲透性要求,路面結構應具備連續(xù)孔隙構造。在我國,高效滲透路面的建設屬于海綿城市建設的重要組成部分,但由于對其設計方法和施工工藝仍然不盡完善,有待進一步研究。本文依托具體工程項目,分析了高效滲透路面的結構組合設計和降雨的滲流過程。

        一、工程概況

        豐子河路項目位于江蘇省南京市江北新區(qū),是江北新區(qū)干線路網的重要組成部分。該項目路線起于豐子河路與西江路交叉口,自北向南布設,沿途與京滬高鐵及三橋連接線立體交叉,終于豐子河路與橋林大道交叉口,路線全長約13.25km。根據鉆探揭示、原位測試及室內土工試驗綜合分析,場地地層如下。

        ①2素填土(Q4ml)呈灰色、灰黃色,濕潤飽和,主要由軟可塑狀粉質粘土夾含植物根莖組成。該層結構較松散,土質不均勻,主要為耕植土,層底深度0.30m~3.80m,層厚0.30m~3.80m。

        ②1粉質黏土(Q4 al)呈黃褐色、褐黃色,飽和,可塑,局部軟塑,中壓縮性,切面有光澤,干強度、韌性中等,為新近沉積地層。

        ②3a粉砂(Q4al)呈灰色,飽和,稍密,中偏低壓縮性,主要成份包括巖屑、石英、云母,顆粒級配良好。夾薄層狀粉土,小單層厚2mm~3mm,分布不均,局部富集。層底深度4.50m~14.90m,層厚1.00m~5.50m。[fa0]=80kPa,qik=20kPa。

        ③1粉砂夾粉土(Q4al)呈灰色,飽和,稍密,中偏低壓縮性,主要成份包括巖屑、石英、云母,顆粒級配良好。夾薄層狀粉土,小單層厚2mm~3mm,分布不均,局部富集。層底深度10.00m~22.80m,層厚1.00m~10.30m。[fa0]=100kPa,qik=30kPa。

        地下水水位埋深0.50m~1.0m左右,勘探期間測得淺層地下水穩(wěn)定水位標高5.50m~6.00m左右。水位變化主要受大氣降水和長江水位的影響,年水位變幅一般在0.5m~1.0m之間。

        二、高效滲透路面的結構組合設計及滲流過程分析

        高效滲透路面結構設計應考慮路面結構和透水性能的使用年限,透水道路路基應具備一定強度和結構穩(wěn)定性。同時,作為路面結構的承載層,其在荷載作用下應具備一定的抗變形能力,滿足剛度要求。為滿足路面的排水要求,將路基橫斷面設置1%~2%的道路橫坡,路面結構的橫坡月路基橫坡保持一致。一般來說,高效滲透路面的結構依次為高滲透混凝土路面、水泥混凝土基層和穩(wěn)定土基層,路基結構如圖1所示。其中,穩(wěn)定土基層一般為級配碎石,厚度應大于200mm,面層的混凝土等級應不小C20混凝,厚度不小于15cm。在路面縱向4m設一道縱縫,橫向5m設置一道橫縫。

        圖1 高效滲透路面結構示意圖

        三、高效滲透路面滲流過程分析

        在混凝土結構路面設計中,降雨入滲過程需重點分析。降雨入滲會引發(fā)路基結構的豎向位移增加,造成土壤孔隙水壓力的變化,對路面結構造成一定的飽和擠脹作用,進而引起高效混凝土路面結構強度降低。采用有限元分析模擬的方法,得到高效滲透路基路面各層的孔隙水壓力變化,如圖2所示。在時間t=2.0s時,路基土的孔隙水壓力上升,且土體豎向具有一定的變形位移,而在t=2.1s時,土體孔隙水壓力逐漸恢復,可以認為土體基本排水完成。

        圖2 不同時間孔隙水壓力比變化切片

        圖3 各層孔隙水壓力變化曲線

        各層孔隙水壓力變化曲線,如圖3所示。在一定降雨條件下,作用位置中心混凝土路面結構層孔隙水壓力的變化。由圖3可知,從自然降雨開始至排水結束,歷時約2.5s,因此在高效滲透路面混凝土的設計中,可以考慮的雨水滯留時間為2.5s。

        四、結論

        本文依托豐子河路道路工程項目,介紹了基本地質和水文地質情況,分析了高效滲透路面的結構組合設計及滲流過程。路基路面結構采用高效滲透混凝土路面,強度應不小于C20,厚度不小于15cm,穩(wěn)定層采用20cm厚碎石基層,并縱橫向設置縫隙。降水入滲時,高效滲透路面的雨水滯留時間約為2.5s,排水效果良好。

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