山区高速公路路基路面排水施工技术探究

2022-08-02郝北一

中国公路 2022年9期

郝北一

（河北高速公路集团有限公司张涿分公司，河北张家口 075000）

山区高速公路地理位置具有特殊性，维修难度较大，对路基路面的耐久性要求较高[1-3]。在外界水的作用下，路基易发生不均匀沉降等病害，导致路基变形失稳破坏，引发路面开裂、滑坡和泥石流，给交通带来很大不便，阻碍山区经济发展[4]。因此，本文首先研究了常见的山区高速公路路基路面排水施工技术，分析了其作用与不足。针对传统山区公路路基排水技术的不足，结合山区材料运输困难的特点，对已有山区高速公路路基路面排水施工技术提出改进措施。

一、外界水对公路路基路面的影响

外界水是影响山区高速公路稳定性的重要因素之一，其按空间分布，可分为地表水和地下水，这两种水会对山区高速公路路基路面产生不同的影响。

（一）地表水的影响

一方面，山区高速公路地形地貌条件复杂，山区高速公路边坡防护时，只选择单一的圬工防护，缺少植被护坡，路基边坡直接裸露在外界，在长期雨水作用下，可能会引发崩塌、滑坡等危害。另一方面，山区高速公路在修筑过程中，很难保证高速公路路面平整度，且路面材料在动荷载作用下产生不均匀变形，路面极易积水。此时，路面积水会通过高速公路施工缝或者路面裂缝渗入到路基内部，路基填料在外界水的浸泡下，物理力学性能显著降低，在行车动荷载作用下产生较大或者不均匀的沉降，影响行车安全。

（二）地下水的影响

施工过程中路基压实时，通过室内试验将含水量控制在路基填料的最优含水量。此时，在压路机的碾压荷载作用下，结合水将包裹土颗粒，通过结合力将填料颗粒连接起来，形成高强度整体。随着路基地下水的侵入，填料颗粒间的空隙水增加，破坏了原有离子交换平衡，结合水的胶结力降低，路基填料的整体物理强度降低，引发翻浆、不均匀沉降等病害。在寒冷地区，随着路基含水量增加，路基冻胀病害加剧，严重影响山区公路路基路面质量。

二、公路路基路面排水施工技术分析

在施工设计过程中，可通过在路基路面设置边沟、截水沟、排水沟等排水设施将地面水及地下水引排到高速公路影响范围以外，降低外界水对山区高速公路路基路面的影响。

（一）边沟

由于路面具有横坡，雨水会向路面两侧流动并流至边沟，最终被引排到高速公路影响范围以外。边沟一般设置在路堤坡脚或路堑路肩2m范围内，其尺寸应按照山区高速公路所在地区的最大降雨量计算，按照截面形式可分为梯形截面和矩形截面，如图1所示。

图1 边沟形式

边沟能及时将路面雨水引排出去，降低地表水对路基的影响。但在边沟使用过程中，由于边沟直接裸露在外界条件下，路基边坡松动的碎石容易滑落到边沟内，造成边沟淤堵，排水功能降低。因此，在高速公路运营阶段，需对山区公路边沟定时养护，及时清淤。

（二）截水沟

地表径流对路基边坡的冲刷是影响公路路基稳定性的重要因素之一，截水沟的主要作用就是拦截路基边坡表面径流，减少坡面冲刷，保护坡脚处的排水沟。截水沟一般设置在边坡平台或者坡顶5m范围以外，流入截水沟的地表水直接汇入排水沟内、而非边沟，分担了边沟的排水压力。强降雨情况下，在截水沟下侧还应设置土体平台，防止地表径流溢出，土台向截水沟的坡度不宜小于2%，如图2所示。

图2 截水沟及其土台

设计截水沟时，一般是根据工程经验并结合地质条件确定截面尺寸与位置，这种做法缺少水流计算，可能会造成材料浪费或不足。例如，强降雨条件下：如果截水沟截面尺寸过小，会出现水流外溢，导致路基坡面冲刷及截水沟结构崩塌；如果截水沟截面尺寸过大，则截水沟的作用不能充分发挥，增加工程造价。

急流槽入口处和路面衔接，两者修筑材料不同，衔接处易产生开裂，雨水渗入可能导致公路路基局部失稳。因此，在急流槽施工过程中应注意急流槽与上下游排水设施衔接部位的防护。

（三）排水沟

外界水通过边沟、截水沟、涵洞等排水设施流入排水沟内，引流到山区高速公路影响范围以外的河流或者集水井内，排水沟应结合山区高速公路地形地貌及其他排水设施的位置，灵活修建，一般设置在路堤坡脚范围以外。考虑到排水沟内水流多、流速大，应在纵向设置一定坡度，不宜过大或过小，过小可能会导致淤堵，过大会导致排水沟的冲刷破坏，坡度宜在0.5%～1.0%范围内取值。

三、公路路基路面排水改进措施

分析常见的山区高速公路路基排水设施可知，传统路基排水设施在自身施工设计不合理、地形地貌复杂及外界水等因素影响下，容易产生病害。本文在已有公路路基路面排水施工设计资料基础上，针对山区高速公路，对已有公路路基路面排水施工技术提出一种改进措施。

传统急流槽沿着路基边坡方向设置，主要起到连接其他排水设施的作用。急流槽内水流较大，所以急流槽结构材料一般选择强度较高的浆砌片石或者钢筋混凝土，但由于其长期裸露在自然条件下，结构材料的耐久性降低，容易出现脱落等病害，造成急流槽内淤堵。因此，提出利用塑料波纹管代替传统急流槽的结构材料，适用于材料运输困难的山区地段。

相较于传统浆砌片石急流槽，塑料波纹管埋设在土体下面，在雨水冲刷下植被等杂物不会流入到管内，避免管道淤堵。塑料波纹管的材料强度高、抗冲击能力强、防渗透效果好，在外界荷载作用下不易变形，且圆管的内部构造确保了运送流体的功能性，施工运输方便。塑料波纹管与其他排水设施在衔接处的连接方便、稳固，降低了急流槽在进出口处因水流冲刷而发生破坏的风险。