公路施工技术
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5.2 地面排水

路基地面排水可采用边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽、渡槽、拦水带、蒸发池等设施。其作用是将可能停滞在路基范围内的地面水迅速排除,防止路基范围内的地面水流入路基内。

5.2.1 边沟

(1)设置。挖方地段和填土高度小于边沟深度的填方地段均应设置边沟。路堤靠山一侧的坡脚应设置不渗水的边沟。边沟的类型如图5.1所示。

为了防止边沟漫溢或冲刷,在平原区和重丘山岭区,边沟应分段设置出水口,多雨地区梯形边沟每段长度不宜超过300m,三角形边沟不宜超过200m。

(2)施工要求。边沟应从下游向上游开挖,边沟沟底纵坡应衔接平顺。平曲线处边沟施工时,沟底纵坡应与曲线前后沟底纵坡平顺衔接,不允许曲线内侧有积水或外溢现象发生。曲线外侧边沟应适当加深,其增加值等于超高值。

边沟的加固:土质地段当沟底纵坡大于3%时应采取加固措施;采用干砌片石对边沟进行铺砌时,应选用有平整面的片石,各砌缝要用小石子嵌紧;采用浆砌片石铺砌时,砌缝砂浆应饱满,沟身不漏水;若沟底采用抹面时,抹面应平整压光。

图5.1 边沟

(a)不带盖板的矩形边沟;(b)带盖板的矩形边沟;(c)梯形边沟;(d)碟形边沟;(e)三角形边沟

5.2.2 截水沟

(1)设置。截水沟的边缘离路堑坡顶的距离视土质而定,以不影响边坡稳定为原则。如系一般土质至少应离开5m,对黄土地区不应小于10m并应进行防渗加固。截水沟挖出的土,可在路堑与截水沟之间修成土台并夯实,台顶应筑成2%倾向截水沟的横坡,如图5.2所示。

山坡上的路堤截水沟离开路堤坡脚至少2.0m,并用挖截水沟的土填在路堤与截水沟之间,修筑向沟倾斜坡度为2%的护坡道或土台,使路堤内侧地面水流入截水沟排出,如图5.3所示。

图5.2 挖方段截水沟示意图

1—截水沟;2—土台;3—边沟

图5.3 填方路段截水沟示意图

1—护坡道;2—截水沟

(2)施工要求。截水沟应先施工,与其他排水设施应衔接平顺。截水沟长度超过500m时应选择适当的地点设出水口,将水引至山坡侧的自然沟中或桥涵进水口[图5.4(a)],截水沟必须有牢靠的出水口,必要时须设置排水沟、跌水或急流槽。截水沟的出水口必须与其他排水设施平顺衔接。

截水沟应按设计要求进行防渗及加固处理。地质不良地段、土质松软路段、透水性大或岩石裂隙较多地段,截水沟沟底、沟壁、出水口都应进行加固处理,防止水流渗漏和冲刷。截水沟在使用过程中应经常检查和清理,防止堵塞[图5.4(b)]。

图5.4 截水沟

(a)挖方段截水沟;(b)截水沟清理

5.2.3 排水沟

(1)排水沟线形要平顺,转弯处宜为弧线形,其半径不宜小于10m(图5.5),排水沟长度根据实际需要而定,通常不宜超过500m。

(2) 排水沟沿路线布设时,距路基坡脚不宜小于3~4m。排水沟的出水口,应设置跌水和急流槽将水流引出路基或引入排水系统。

图5.5 排水沟

5.2.4 跌水

跌水的台阶高度可根据地形、地质等条件决定,多级台阶的各级高度可以不同,其高度与长度之比应与原地面坡度相适应,无消力池的跌水,其台阶高度应小于600mm。单级跌水如图5.6(a)、(b)所示,多级跌水如图5.6(c)、(d)所示。

图5.6 跌水

(a)边沟与涵洞单级跌水连接图;(b)涵洞进口跌水井;(c)施工中的多级跌水;(d)使用中的多级跌水

5.2.5 急流槽

(1)急流槽的纵坡不宜超过1∶1.5,同时应与天然地面坡度相配合。当急流槽较长时,槽底可用几个纵坡,一般是上段较陡,向下逐渐放缓。分节长度宜为5~10m,接头处应用防水材料填缝。混凝土预制块急流槽,分节长度宜为 2.5~5.0m,接头采用榫接。片石砌缝应不大于40mm,砂浆饱满,槽底表面粗糙。

(2)急流槽的砌筑应使自然水流与涵洞进、出口之间形成一个过渡段,基础应嵌入地面以下,基底要求砌筑抗滑平台并设置端护墙。

(3)路堤边坡急流槽的修筑,应能为水流入排水沟提供一个顺畅通道,路缘石开口及流水进入路堤边坡急流槽的过渡段应连接圆顺[图5.7(a)],急流槽在使用过程中应注意检查和清理,保证水流畅通[图5.7(b)、(c)]。

图5.7 急流槽

(a)路堤边坡急流槽;(b)清理路堤边坡急流槽;(c)清理涵洞进口处急流槽

5.2.6 渡槽

当农田水利灌溉沟渠水流需要上跨路基或横穿通过时,当沟渠底高程与路基设计高程相差较大,能够同时满足行车净高和结构物高度的要求时,可以采用渡槽排(过)水。可设简易桥梁,架设水槽或管道,从路基上部跨越,以沟通路基两侧的水流。渡槽主要用砌石、混凝土及钢筋混凝土等材料建成。渡槽除了应满足沟渠排水通过流量的要求,还应满足自身结构强度和稳定性的要求。

渡槽由进出水口、槽身和下部支承结构三部分组成。为降低工程造价,槽身过水横断面一般比两端的沟渠横断面要小,槽中水流速度相应有所提高,因此进出口段应注意防止冲刷和渗漏,进出水口处设置过渡段,过渡段的平面收缩角约为10°~15°。如果槽身与沟渠的横断面相同,沟槽可直接衔接而不设过渡段。与槽身连接的土质沟渠,应予以防护加固,其加固长度至少是沟渠水深的4倍。图5.8是四川泸县华丰渡槽,至今都发挥着灌溉作用。图5.9是2011年5月,施工中的四川成都至仁寿高速公路仁寿境首座拱式渡槽兼人行天桥。

图5.8 四川泸县华丰渡槽

图5.9 四川成都至仁寿高速公路仁寿境首座拱式渡槽兼人行天桥

5.2.7 拦水带

为避免高路堤边坡被路面水冲毁,可在路肩上设置拦水带,将水流拦截至挖方边沟或在适当地点设急流槽排离路基。与高路堤急流槽连接处应设喇叭口。设置拦水带路段的路肩宜适当加固,以免水流集中后造成冲刷。图5.10是正在施工中的拦水带。

5.2.8 蒸发池

(1)蒸发池与路基之间的距离应满足路基稳定要求,用取土坑作蒸发池时与路基坡脚间的距离不应小于5~10m。面积较大的蒸发池至路堤坡脚的距离不得小于20m,坑内水面应低于路基边缘至少0.6m。

图5.10 拦水带施工

(a)人工施工;(b)机械化施工

(2)不得因设置蒸发池而使附近地基泥沼化或对周围生态环境产生不利影响。

(3)蒸发池池底宜做成两侧边缘向中部倾斜0.5%的横坡,入口处应与排水沟平顺连接。

(4)蒸发池四周应进行围护。图5.11是正在施工的蒸发池。

图5.11 蒸发池施工