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摘 要:交通科学技术的发展,要求我们越来越重视道路的排水,去进一步解决地表水与地下水对道路的破坏问题。
关键词:道路排水;地下水;地表水
中图分类号:U417.3文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2009)17-0058-02
随着交通事业的不断发展和交通科学技术的迅猛发展,公路的数量和质量都在提高,同时,对于道路排水设计越来越重视,对它的要求也越来越高,我国公路排水工程的发展经历了从无到有到逐步完善的过程。建国初期及其后20年,由于我国经济比较落后,建成的公路技术等级低,使用品质差,且由于缺乏必要的排水设施,公路抵御自然灾害的能力很弱。进入20世纪80年代,公路排水问题逐步被人们所认识。在该时期出版的路基路面设计手册中,对公路排水设计进行了一些分析与计算,提出了路基路面排水设计的要求与规定;在施工手册中,对路基路面的排水施工提出了具体的要求和规定,阐明了各项排水设施施工时应注意的事项。这些手册在相当长的一段时间内作为指导公路排水工程设计与施工的工具,在公路设计与施工中起到了十分重要的作用。20世纪90年代后,随着高速公路的飞速发展,排水工程的设计、施工和养护愈来愈引起人们的重视,排水工程被提到了一个相当重要的高度。1998年我国制定并发布了《公路排水设计规范(JTJ018—97)》,它不仅全面系统地介绍了各种排水设施的设计要领,而且在路基路面排水的基础上,增加了路面结构内部排水及公路构造物及下穿道路排水的内容,使公路排水工程更趋完善和合理。这里笔者就水对道路的作用及危害、道路排水的目的和要求、道路排水设计的前景进行详述。
1 水对道路的作用及危害
路基和路面结构外露在地表,直接感受自然因素的影响。水是道路上常见的自然物质,由于它的存在,会直接或间接影响到道路的湿度从而会影响到道路的使用质量与行车安全,主要体现在地面水对地表的侵蚀与地下水对地基的破坏。
(1)雨雪形成的大气降水轻微会导致地面积水影响正常交通,严重会造成地面的重病害——可以直接冲毁路肩、边坡和路基;渗入路基内部的水会使土基湿软从而引起路基冻胀、翻浆或边坡塌方、泥石流,甚至整个路基沿倾斜基底滑动;进入结构层内的水分可浸湿无机结合料处治的粒料层,导致基层强度下降,使沥青面层出现剥落和松散;水泥混凝土路面由于接缝多,从接缝中渗入的水分聚集在路面结构中,在重载的反复作用下,产生很大的动水压力,导致接缝附近的细颗粒集料软化,形成唧泥,产生错台、断裂等病害。
(2)海、河、湖、水渠及水库水会影响离这些水源较近的道路的使用,长时间作用就会造成临近道路路面的严重积水,降低路面材料的强度,形成各种各样影响交通的病害;如果地上排水不充分会使水流进入封闭性不好的道路内部形成松软土层,造成路基沉陷;遇到易发洪水季节甚至会冲毁路基及周边的附属工程构造物。
(3)位于地下上层相对不透水层一带的滞水,会软化路基,使路基潮湿,降低路基的强度。
(4)在地面以下第一个隔水层以上的含水层的潜水,距地面较近,在重力作用下可沿土层以薄膜形式从含水量高的位置向含水量低的地方流动,从温度高的地方向温度低的冻结中心周围流动,会形成水分集中,造成路基局部损坏,影响路基的整体强度和水温稳定性,重者会引起冻胀、翻浆或边坡滑坍,甚至整个路基沿倾斜基底滑动,水还可能造成掺有膨胀土的路基工程毁灭性的破坏。
(5)在地面以下任何两个隔水层之间含水层中的层间地下水,当水源高于地面时,可以通过岩层裂缝冒出地面而成泉水,上升到路基,导致路基湿软,强度降低,重者也会引起路基的整体破坏。
总之,路基、路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基、路面的病害有多种,形成病害的原因也有很多,但水的作用是主要因素,无不都与地面水和地下水的浸湿和冲刷破坏有关。水的作用加剧了路基路面结构的损坏,加快了路面使用性能的变坏,缩短了路面的使用寿命。据新闻网上有关报道:“近几年由于我国连续发生了几次历史上罕见的特大洪水,公路水毁损失十分严重,据不完全统计,仅在1991年-1998年间,公路水毁损失达2 000多亿元,某些省份平均每年水毁损失都达亿元。”这固然有洪水凶猛人力不可抗拒的因素,但公路本身抗灾能力差,排水设施不齐全,排水系统不配套也是造成水毁损失的一个重要原因。因此充分认识水对公路的破坏性,认真做好公路排水系统的设计、施工和养护已是一项十分严峻而紧迫的任务。
2 道路排水的目的和要求
(1)道路排水设计的目的。就是要考虑道路等级、地形、地质、气候、年降雨量、地下水等条件,考虑不同的水源,设置相应的排水设施,使路基、路面形成良好的排水系统。把影响路基强度和稳定性的水排到路基范围以外适当的地点,并防止地面水漫流、滞积或下渗,对影响路基稳定性的地下水,则应予以隔断、疏干、降低,并引到路基范围以外适当的地点,将土基湿度降低到一定范围内,保持路基常年处于干燥状态,确保路基、路面的强度和稳定性不受地下水和地表积水的影响。还必须将路面排水和路基排水结合起来综合考虑,将地上排水和地下排水结合考虑,将临时性排水设施与永久性排水设施结合考虑,将道路排水与农田灌溉、周围环境保护综合考虑,将道路排水工程与防护加固工程综合考虑。
一般把道路排水分为地面排水和地下排水。路界地面排水包括路面(含路肩、中央分隔带)排水、路基边坡排水、沟渠排水等。地下排水包括路基地下排水、中央分隔带地下排水和纵向填、挖方交界处地下排水等。
(2)道路排水设施施工的目的。首先应校核全线排水系统的设计是否完备和妥善,必要时予以补充或修改,应重视排水工程的质量和使用效果。此外,应根据实际情况,设置施工现场的临时性排水措施,保证路基土石方及附属结构在正常条件下进行施工作业,消除路基基底和土体内与水有关的隐患,保证路基工程质量。
(3)道路排水设施养护的目的。应该对排水设施进行日常性、经常性、季节性的养护,若发现有排水不畅,淤积,堵塞现象,一定要及时对排水设施予以补充或修改,保持排水设施的正常使用,水流畅通,并根据实际情况不断改善路基排水条件。
(4)道路排水设计的要求。①排水设计要因地制宜、全面规划、因势利导、综合整治、讲究实效、注意经济,充分利用有利地形和自然水系。一般情况下,地面和地下设置的排水沟渠宜短不宜长,以使水流不致过于汇集,做到及时疏散、就近分流。②各种路基排水沟渠的设置,应注意与农田水利相配合,必要时要适当增设涵管或加大涵管孔径,以防农业用水影响路基的稳定性,并做到路基排水有利于农田灌溉。路基边沟一般不用作农田灌溉渠道,两者必须合并使用时,边沟的断面应加大,以防止水流危害路基。③设计前必须进行调查研究,查明水源与地质条件,重点路段要进行排水系统的全面规划,考虑路基排水与桥涵布置相配合、地面排水与地下排水相配合、各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合,做到综合整治,分期修建。对于排水困难和地质不良的路段,还应和路基防护与加固工程相配合,并进行特殊设计。④路基排水要注意防止附近山坡的水土流失,尽量不破坏天然水系,不轻易合并自然沟溪和改变水流性质,尽量选择有利地质条件布设人工沟渠,减少排水沟渠的防护与加固工程。对于重点路段的重要排水设施,以及土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠,应进行必要的防护与加固。⑤路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况,注意就地取材,以防为主,既要稳固适用,又必须讲究经济效益。⑥为了减少水对路面的破坏作用,应尽量阻止水进入路面结构,并提供良好的排水设施,以便迅速排除路面结构内的水,亦可修筑具有能够承载荷载和雨水共同作用的路面结构。
3 道路排水设计的前景
(1)根据道路上水源的多样化即水源的性质、方位、对道路的影响的不同,导致了我们要扩大道路排水设计的范围,由地表到地下,由地面边缘到地面中心,由地面交界线到道路交叉线上,由跨越沟渠的道路到横穿海、河、湖的桥梁,由道路排水到农田灌溉、废水排放、城市用水排水,环境保护、防治水土流失都要结合起来,联系起来,达到多渠道、多方位排水设计。
(2)今后排水要联系实际,改进排水设施的结构,优化排水设施设计方案,提高排水设施的排水效果,达到排水顺畅,排水充分,排水便捷快速。
(3)通过进行丰富的研究和试验更加完善我国的《公路排水设计规范》。
The Importance of Road and Drainage Design
Zhu Qianwen
Abstract:Transportation science and technology, demands that we more and more emphasis on road drainage, to further address the surface water and groundwater on the issue of road damage.
Key words:road drainage;groundwater;surface water
关键词:道路排水;地下水;地表水
中图分类号:U417.3文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2009)17-0058-02
随着交通事业的不断发展和交通科学技术的迅猛发展,公路的数量和质量都在提高,同时,对于道路排水设计越来越重视,对它的要求也越来越高,我国公路排水工程的发展经历了从无到有到逐步完善的过程。建国初期及其后20年,由于我国经济比较落后,建成的公路技术等级低,使用品质差,且由于缺乏必要的排水设施,公路抵御自然灾害的能力很弱。进入20世纪80年代,公路排水问题逐步被人们所认识。在该时期出版的路基路面设计手册中,对公路排水设计进行了一些分析与计算,提出了路基路面排水设计的要求与规定;在施工手册中,对路基路面的排水施工提出了具体的要求和规定,阐明了各项排水设施施工时应注意的事项。这些手册在相当长的一段时间内作为指导公路排水工程设计与施工的工具,在公路设计与施工中起到了十分重要的作用。20世纪90年代后,随着高速公路的飞速发展,排水工程的设计、施工和养护愈来愈引起人们的重视,排水工程被提到了一个相当重要的高度。1998年我国制定并发布了《公路排水设计规范(JTJ018—97)》,它不仅全面系统地介绍了各种排水设施的设计要领,而且在路基路面排水的基础上,增加了路面结构内部排水及公路构造物及下穿道路排水的内容,使公路排水工程更趋完善和合理。这里笔者就水对道路的作用及危害、道路排水的目的和要求、道路排水设计的前景进行详述。
1 水对道路的作用及危害
路基和路面结构外露在地表,直接感受自然因素的影响。水是道路上常见的自然物质,由于它的存在,会直接或间接影响到道路的湿度从而会影响到道路的使用质量与行车安全,主要体现在地面水对地表的侵蚀与地下水对地基的破坏。
(1)雨雪形成的大气降水轻微会导致地面积水影响正常交通,严重会造成地面的重病害——可以直接冲毁路肩、边坡和路基;渗入路基内部的水会使土基湿软从而引起路基冻胀、翻浆或边坡塌方、泥石流,甚至整个路基沿倾斜基底滑动;进入结构层内的水分可浸湿无机结合料处治的粒料层,导致基层强度下降,使沥青面层出现剥落和松散;水泥混凝土路面由于接缝多,从接缝中渗入的水分聚集在路面结构中,在重载的反复作用下,产生很大的动水压力,导致接缝附近的细颗粒集料软化,形成唧泥,产生错台、断裂等病害。
(2)海、河、湖、水渠及水库水会影响离这些水源较近的道路的使用,长时间作用就会造成临近道路路面的严重积水,降低路面材料的强度,形成各种各样影响交通的病害;如果地上排水不充分会使水流进入封闭性不好的道路内部形成松软土层,造成路基沉陷;遇到易发洪水季节甚至会冲毁路基及周边的附属工程构造物。
(3)位于地下上层相对不透水层一带的滞水,会软化路基,使路基潮湿,降低路基的强度。
(4)在地面以下第一个隔水层以上的含水层的潜水,距地面较近,在重力作用下可沿土层以薄膜形式从含水量高的位置向含水量低的地方流动,从温度高的地方向温度低的冻结中心周围流动,会形成水分集中,造成路基局部损坏,影响路基的整体强度和水温稳定性,重者会引起冻胀、翻浆或边坡滑坍,甚至整个路基沿倾斜基底滑动,水还可能造成掺有膨胀土的路基工程毁灭性的破坏。
(5)在地面以下任何两个隔水层之间含水层中的层间地下水,当水源高于地面时,可以通过岩层裂缝冒出地面而成泉水,上升到路基,导致路基湿软,强度降低,重者也会引起路基的整体破坏。
总之,路基、路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基、路面的病害有多种,形成病害的原因也有很多,但水的作用是主要因素,无不都与地面水和地下水的浸湿和冲刷破坏有关。水的作用加剧了路基路面结构的损坏,加快了路面使用性能的变坏,缩短了路面的使用寿命。据新闻网上有关报道:“近几年由于我国连续发生了几次历史上罕见的特大洪水,公路水毁损失十分严重,据不完全统计,仅在1991年-1998年间,公路水毁损失达2 000多亿元,某些省份平均每年水毁损失都达亿元。”这固然有洪水凶猛人力不可抗拒的因素,但公路本身抗灾能力差,排水设施不齐全,排水系统不配套也是造成水毁损失的一个重要原因。因此充分认识水对公路的破坏性,认真做好公路排水系统的设计、施工和养护已是一项十分严峻而紧迫的任务。
2 道路排水的目的和要求
(1)道路排水设计的目的。就是要考虑道路等级、地形、地质、气候、年降雨量、地下水等条件,考虑不同的水源,设置相应的排水设施,使路基、路面形成良好的排水系统。把影响路基强度和稳定性的水排到路基范围以外适当的地点,并防止地面水漫流、滞积或下渗,对影响路基稳定性的地下水,则应予以隔断、疏干、降低,并引到路基范围以外适当的地点,将土基湿度降低到一定范围内,保持路基常年处于干燥状态,确保路基、路面的强度和稳定性不受地下水和地表积水的影响。还必须将路面排水和路基排水结合起来综合考虑,将地上排水和地下排水结合考虑,将临时性排水设施与永久性排水设施结合考虑,将道路排水与农田灌溉、周围环境保护综合考虑,将道路排水工程与防护加固工程综合考虑。
一般把道路排水分为地面排水和地下排水。路界地面排水包括路面(含路肩、中央分隔带)排水、路基边坡排水、沟渠排水等。地下排水包括路基地下排水、中央分隔带地下排水和纵向填、挖方交界处地下排水等。
(2)道路排水设施施工的目的。首先应校核全线排水系统的设计是否完备和妥善,必要时予以补充或修改,应重视排水工程的质量和使用效果。此外,应根据实际情况,设置施工现场的临时性排水措施,保证路基土石方及附属结构在正常条件下进行施工作业,消除路基基底和土体内与水有关的隐患,保证路基工程质量。
(3)道路排水设施养护的目的。应该对排水设施进行日常性、经常性、季节性的养护,若发现有排水不畅,淤积,堵塞现象,一定要及时对排水设施予以补充或修改,保持排水设施的正常使用,水流畅通,并根据实际情况不断改善路基排水条件。
(4)道路排水设计的要求。①排水设计要因地制宜、全面规划、因势利导、综合整治、讲究实效、注意经济,充分利用有利地形和自然水系。一般情况下,地面和地下设置的排水沟渠宜短不宜长,以使水流不致过于汇集,做到及时疏散、就近分流。②各种路基排水沟渠的设置,应注意与农田水利相配合,必要时要适当增设涵管或加大涵管孔径,以防农业用水影响路基的稳定性,并做到路基排水有利于农田灌溉。路基边沟一般不用作农田灌溉渠道,两者必须合并使用时,边沟的断面应加大,以防止水流危害路基。③设计前必须进行调查研究,查明水源与地质条件,重点路段要进行排水系统的全面规划,考虑路基排水与桥涵布置相配合、地面排水与地下排水相配合、各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合,做到综合整治,分期修建。对于排水困难和地质不良的路段,还应和路基防护与加固工程相配合,并进行特殊设计。④路基排水要注意防止附近山坡的水土流失,尽量不破坏天然水系,不轻易合并自然沟溪和改变水流性质,尽量选择有利地质条件布设人工沟渠,减少排水沟渠的防护与加固工程。对于重点路段的重要排水设施,以及土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠,应进行必要的防护与加固。⑤路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况,注意就地取材,以防为主,既要稳固适用,又必须讲究经济效益。⑥为了减少水对路面的破坏作用,应尽量阻止水进入路面结构,并提供良好的排水设施,以便迅速排除路面结构内的水,亦可修筑具有能够承载荷载和雨水共同作用的路面结构。
3 道路排水设计的前景
(1)根据道路上水源的多样化即水源的性质、方位、对道路的影响的不同,导致了我们要扩大道路排水设计的范围,由地表到地下,由地面边缘到地面中心,由地面交界线到道路交叉线上,由跨越沟渠的道路到横穿海、河、湖的桥梁,由道路排水到农田灌溉、废水排放、城市用水排水,环境保护、防治水土流失都要结合起来,联系起来,达到多渠道、多方位排水设计。
(2)今后排水要联系实际,改进排水设施的结构,优化排水设施设计方案,提高排水设施的排水效果,达到排水顺畅,排水充分,排水便捷快速。
(3)通过进行丰富的研究和试验更加完善我国的《公路排水设计规范》。
The Importance of Road and Drainage Design
Zhu Qianwen
Abstract:Transportation science and technology, demands that we more and more emphasis on road drainage, to further address the surface water and groundwater on the issue of road damage.
Key words:road drainage;groundwater;surface water