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        論山區(qū)道路排水綜合處治措施設(shè)計探究

        2024-10-29 00:00:00曹丁山陳鍵丁可劉銀
        科技創(chuàng)新與品牌 2024年9期

        摘 要:隨著我國山區(qū)道路路網(wǎng)密度逐漸加大,山區(qū)道路損毀現(xiàn)象日益突出,尤其在雨季對行車、行人存在較大安全隱患,經(jīng)濟(jì)損失較為嚴(yán)重。從以往的工程中不難看出,道路損毀往往與水有著密切關(guān)聯(lián)。因此合理選線、采取有效的綜合排水措施顯得尤為重要。本文以四川山區(qū)道路設(shè)計為例,對山區(qū)道路路線選線與道路綜合排水處治措施融合設(shè)計進(jìn)行研究,為類似工程提供參考。

        關(guān)鍵詞:山區(qū)道路;路線選線;排水綜合處治

        一、引言

        山區(qū)道路設(shè)計需綜合考慮地形、氣候、土壤等多方面因素,其在選線及排水方案設(shè)計上往往需要更加科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)。為避免水患給山區(qū)道路安全性帶來不良影響,有效的排水措施不僅可以保障道路的通行安全,還能減少自然災(zāi)害對道路的破壞。因此排水設(shè)計要在勘察設(shè)計階段充分重視,采取合理的路線方案和適合的排水措施。

        二、 山區(qū)道路排水的特點

        (一)山區(qū)道路地形、地質(zhì)條件復(fù)雜

        四川東北部山區(qū)地形多為陡峭山巒、溝壑縱橫,高低落差很大,該區(qū)域地形起伏變化快、地面坡度陡、暴雨季節(jié)匯流時間短,極易形成洪澇。尤其是在不良地質(zhì)路段多因排水不暢而容易形成滑坡、崩塌和泥石流等大型地質(zhì)災(zāi)害,水土流失嚴(yán)重。這種地形特點使得排水路徑難以確定,需要綜合考慮地形特征設(shè)計排水系統(tǒng),避免水流過度滯留和沖刷。同時,山區(qū)道路邊坡容易發(fā)生塌方現(xiàn)象,特別是在降雨或雪融時,土壤松動導(dǎo)致道路坍塌。

        (二)山區(qū)道路降雨季節(jié)性強、雨量集中

        以四川東北部地區(qū)降雨為例,廣元、巴中、達(dá)州、廣安、南充等市部分地區(qū)全年降水量高達(dá)1500毫米以上,其中8月和9月降水量分別約占全年降水量的37%和50%[1]。

        (三)山區(qū)土壤類型多樣

        山區(qū)土壤種類繁多,包括砂礫土、黏土等,不同土壤的滲透性和抗沖刷能力各異,大大影響排水效果。這種土壤類型多樣性要求考慮土壤的滲透性和穩(wěn)定性,勘察設(shè)計時需要具體選擇合適的排水結(jié)構(gòu)和材料,以確保排水系統(tǒng)的長期有效性。

        (四)排水系統(tǒng)維護(hù)困難

        山區(qū)道路多位于偏遠(yuǎn)地區(qū),排水系統(tǒng)分布范圍大,極其容易堵塞或損壞,維修困難且成本較高,需要設(shè)計時采用耐久性強、維護(hù)便捷、造價成本相對經(jīng)濟(jì)的排水方案。排水系統(tǒng)的維護(hù)管理需要考慮到山區(qū)道路的特殊環(huán)境和條件,確保及時清理與維修,以保障道路的暢通和通行安全。

        三、山區(qū)道路排水設(shè)計考慮因素

        (一)正確處理山區(qū)道路選線與排水的關(guān)系

        山區(qū)地形起伏大,地質(zhì)條件復(fù)雜,雨水容易集聚形成沖溝,需要從路線的總體設(shè)計出發(fā),具備科學(xué)、系統(tǒng)的設(shè)計觀念,正確處理好路線方案選線與排水的關(guān)系,重點考慮以下幾個方面。

        (1)認(rèn)真分析地形、地貌。在山區(qū)道路開展路線設(shè)計前,應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的地形勘測與分析,了解道路沿線的地形特征、溝壑分布等情況。通過數(shù)字高程模型(DEM)、無人機攝影等方式獲取高程數(shù)據(jù),輔助確定排水路徑,避免水流長時間滯留和過度沖刷。同時應(yīng)詳細(xì)調(diào)查項目沿線地貌,分析山體的走勢、坡度、坡向以及地表水流的自然流向。這有助于確定道路線位的最佳位置,避免在低洼地帶或水流匯聚區(qū)域選定平縱線型,減少水流對道路路基的沖刷。

        (2)合理選擇道路縱坡和橫坡。在山區(qū)道路開展路線設(shè)計時,道路縱坡不宜過小,縱坡過小不利于排水。合理確定道路橫坡,路面水能夠迅速流向道路兩側(cè)的排水系統(tǒng),避免發(fā)生積水現(xiàn)象,減少因積水引發(fā)的交通事故[2]。

        (3) 注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)。樹立“不破壞就是最大的保護(hù)”的理念,堅持“環(huán)?!边x線。避讓生態(tài)保護(hù)區(qū)、民居村落、水源保護(hù)地等環(huán)境敏感點。少拆遷、少占地,使公路融入自然,與周圍環(huán)境達(dá)到和諧統(tǒng)一。在設(shè)計和施工過程中,應(yīng)充分考慮生態(tài)環(huán)境因素,避免破壞原有的自然水系和生態(tài)環(huán)境,盡量減少對地表水和地下水的工程干擾。

        (4)防止山洪危害。在山區(qū)道路設(shè)計時,應(yīng)重點考慮防洪措施,尤其是在可能發(fā)生山洪、泥石流等自然災(zāi)害的區(qū)域。道路選線時應(yīng)盡量避開易受山洪影響的區(qū)域,避免在山洪泛濫區(qū)域建設(shè)道路。若路線必須經(jīng)過山洪影響區(qū)域,可以考慮設(shè)置泄洪通道等措施,減少山洪對道路的危害。

        (5)綜合考慮山區(qū)道路選線與排水設(shè)計原則

        ① 對于起伏快的“雞爪”地形、地貌路段,應(yīng)順應(yīng)地形,根據(jù)道路設(shè)計指標(biāo),選擇適合地形的平面線型,避免高填深挖。

        ② 對于深V形地形溝谷,應(yīng)根據(jù)季節(jié)性暴雨、瞬時最大流量,確定路線平面布設(shè)位置,避免造成山洪或泥石流流通不暢。

        ③ 對于沿溪(河)路段,應(yīng)收集歷年降水量數(shù)據(jù),分析行洪所需空間及沖刷影響范圍,選擇河床寬闊、地質(zhì)穩(wěn)定的路段通過。

        ④ 路線縱斷面設(shè)計時,應(yīng)避免凹曲線位于全挖方路段,路線最小縱坡不緩于3‰。

        綜上所述,正確處理山區(qū)道路選線與排水的關(guān)系,需要綜合考慮地形地貌、地質(zhì)條件、生態(tài)環(huán)境等多個方面,樹立系統(tǒng)、科學(xué)的整體解決方案,確保道路的安全和暢通。

        (二) 應(yīng)采用多種路基排水措施相結(jié)合

        山區(qū)道路長期的排水不暢,會導(dǎo)致路基土質(zhì)處于飽和狀態(tài),強度降低,從而引發(fā)路基沉降、翻漿、塌陷等病害,嚴(yán)重影響道路的穩(wěn)定性和使用壽命。因此在山區(qū)道路路基設(shè)計過程中,應(yīng)高度重視排水不暢帶來的危害[3]。對于復(fù)雜的地形和氣候條件,應(yīng)采用多種方法相結(jié)合保證排水通暢,以下分類進(jìn)行介紹。

        (1)地表水的排水措施

        根據(jù)項目沿線的地形地貌、降雨量、匯水面積、植被生長情況等因素,通過水文計算,優(yōu)化排水系統(tǒng)設(shè)計,選擇合適的設(shè)計方案。地表排水系統(tǒng)通常包括路側(cè)邊溝、填方排水溝、平臺排水溝、坡頂截水溝、坡面防護(hù)措施、急流槽等排水設(shè)施。具體設(shè)置原則如下:

        ① 路側(cè)邊溝:主要設(shè)置在道路兩側(cè),用于收集和引導(dǎo)路面、坡面水流向排水系統(tǒng)。

        ② 填方排水溝:對于填方坡腳為了避免坡面水亂流或沖刷坡腳設(shè)置排水溝,主要收集填方邊坡雨水,引流至排水系統(tǒng)。

        ③ 平臺排水溝:主要用于收集坡面水,減少上級邊坡對下級邊坡沖刷,引流至截水溝。

        ④ 坡頂截水溝:主要用于攔截自然邊坡水沖刷路基開挖邊坡,引流至道路排水系統(tǒng)。

        ⑤ 坡面防護(hù):可以分為植物防護(hù)和工程防護(hù)。植物防護(hù)是在路基邊坡上種植植被,增強土壤的抗侵蝕能力,減少水土流失,確保邊坡安全。工程防護(hù)主要有拱形護(hù)坡、菱形護(hù)坡、格構(gòu)護(hù)坡等,它們都具有減少雨水沖刷面積,盡量避免雨水浸入邊坡,確保邊坡安全的作用。對于破碎的巖質(zhì)邊坡,也可采用噴射混凝土封面,防止地表水浸入邊坡,造成邊坡失穩(wěn)。

        ⑥ 急流槽:對于匯水面積大的不良地質(zhì)路段,具有較高的抗沖刷能力和足夠的承載力,也可兼顧泥石流的排導(dǎo)功能。

        (2)地下水的排水措施

        山區(qū)道路設(shè)計前,需要認(rèn)真分析地下水情況、土壤類型、巖石穩(wěn)定性等,評估地下水對道路邊坡、深基坑、填方路段的影響。在山區(qū)道路,排出地下水的主要設(shè)施有排水盲溝(見圖1)、滲水井、泄水孔(見圖2)等。

        ① 排水盲溝

        排水盲溝用來排出路基下的地下水,防止路基軟化或損壞,通常由石料、砂、礫石等透水性材料填充,也會使用土工合成材料來增強其排水和過濾功能。

        ② 滲水井

        滲水井由具有許多小孔的管道組成,水可以通過管道壁滲透進(jìn)入管道內(nèi)部,然后順著管道流動并排出。

        ③ 泄水孔

        泄水孔是一種用于排水系統(tǒng)的開口,它可使水流從圬工結(jié)構(gòu)的內(nèi)部流出,在山區(qū)道路的擋土墻、漿砌護(hù)坡、重力式橋臺等結(jié)構(gòu)物中較為常見,以防止水積聚和壓力增加,有助于減輕構(gòu)筑物內(nèi)部壓力,防止圬工結(jié)構(gòu)過度負(fù)荷發(fā)生破壞或失穩(wěn)。在寒冷地區(qū),泄水孔通過排出積水,可以防止結(jié)冰造成的冰凍損害[4]。

        公路地下水排水設(shè)計中還需要考慮生態(tài)環(huán)境保護(hù)。在設(shè)計排水系統(tǒng)時,要盡量減少對周邊生態(tài)環(huán)境的影響,采取對生態(tài)友好的排水措施,保護(hù)周邊植被和水體的生態(tài)平衡。

        (3)路面排水措施

        路面排水是指將路面上的雨水或其他流水及時排出,以防止積水影響路面使用性能。為了便于雨水能夠迅速流向道路兩側(cè)的排水系統(tǒng),路面橫坡應(yīng)控制在1%至3%,對于超高路hL/NvThjhxloRO4/xBq0Sg==段超高漸變率不緩于1/330。路面材料應(yīng)該選擇具有透水性好的路面材料,以加強雨水的自然滲透。

        (4)山區(qū)道路橋涵排水措施

        為了避免橋面雨水亂流對橋梁結(jié)構(gòu)耐久性造成影響,應(yīng)該重視橋面排水系統(tǒng)。橋面排水由泄水口、排水槽與泄水管組成,橋面排水系統(tǒng)應(yīng)與橋梁結(jié)構(gòu)及橋下排水條件相適應(yīng)。由泄水口負(fù)責(zé)收集橋面雨水,再由排水槽及泄水管引至自然水系。

        山區(qū)涵洞應(yīng)結(jié)合路線排水系統(tǒng),選擇適應(yīng)農(nóng)田排灌,經(jīng)濟(jì)合理的涵洞。山區(qū)涵洞布置原則上應(yīng)遵循自然沖溝一溝一涵,涵洞布置順應(yīng)流水方向,不強制正交;在自然沖溝縱坡較大時,涵洞可采用分臺階設(shè)置。涵洞出水口應(yīng)重點考慮環(huán)境保護(hù),對于流量大、水流急的涵洞應(yīng)充分考慮消能和引流構(gòu)造物,避免汛期水流對路基邊坡、農(nóng)田、房屋等直接沖刷,引發(fā)次生災(zāi)害。

        (5)不同類型的排水設(shè)施其排水能力的提升措施

        根據(jù)地形特點設(shè)計合理的排水措施,確保雨水能夠迅速排出道路表面,避免積水和水土流失。選擇合適的排水設(shè)施,確保在暴雨等極端天氣下仍能有效排水。設(shè)置經(jīng)濟(jì)合理的攔渣措施,防止雜物堵塞排水系統(tǒng),保障排水暢通。針對陡峭的山區(qū)道路,采用排水梯級設(shè)計,減緩水流速度,降低沖刷風(fēng)險,提升排水效果。

        在泥石流易發(fā)區(qū)域設(shè)置泥石流攔擋設(shè)施,阻止泥石流對道路的侵蝕和破壞[5],保持排水系統(tǒng)的正常運行。

        四、結(jié)語

        山區(qū)道路選線與路基排水設(shè)計相輔相成,路線選擇既要符合和適應(yīng)項目實際情況,通過科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目睖y手段,選擇合理的線位。同時,應(yīng)最大限度地利于路基排水,減少水患對道路工程的破壞。對于山區(qū)選線和路基排水設(shè)計方案應(yīng)做到具體問題具體分析,不斷優(yōu)化和調(diào)整,使其結(jié)合得更加合理與科學(xué)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]四川省地方志工作辦公室.四川年鑒2022[M].成都:四川年鑒社,2022.

        [2]何曉鳴,程英偉.道路勘測設(shè)計[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

        [3]中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司.公路路基設(shè)計規(guī)范(JTG D30-2015)[S].北京,人民交通出版社股份有限公司.2015.

        [4]中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司.公路擋土墻設(shè)計與施工技術(shù)細(xì)則[M].北京:人民交通出版社股份有限公司,2008.

        [5]劉建坤,曾巧玲,侯永峰.路基工程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.

        作者簡介

        曹丁山(1987-),男,重慶潼南人,本科,高級工程師,從事公路勘察設(shè)計工作。

        陳鍵(1985-),通訊作者(Dk-899@163.com),男,四川通江人,本科,工程師,從事公路勘察設(shè)計工作。

        丁可(1982-),男,重慶鋼梁人,本科,正高級工程師,從事公路勘察設(shè)計工作。

        劉銀(1992-),男,四川敘永人,本科,中級工程師,從事道路橋梁工作。

        責(zé)編 / 馬銘陽

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