公路地面排水溝渠加固措施及施工方法

仉大志

(黑龍江省農(nóng)墾總局交通運(yùn)輸局)

1 路基排水的目的與要求

路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性以及沿線構(gòu)造物的狀態(tài)同水的關(guān)系十分密切。路基的病害有多種,形成病害的因素有很多,但水的作用是主要因素之一,因此路基設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)中,必須十分重視路基排水工程。

路基排水的任務(wù)就是將路基范圍內(nèi)的土基濕度降到一定的限度以內(nèi),保持路基常年處于干燥、堅(jiān)實(shí)和穩(wěn)定狀態(tài),確保路基具有足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。

路基設(shè)計(jì)時(shí),必須考慮將影響路基穩(wěn)定性的地面水,排除和攔截于路基用地范圍以外,并防止地面水漫流、滯積或下滲。對(duì)于影響路基穩(wěn)定性的地下水,則應(yīng)予以隔斷、疏干和降低,并引導(dǎo)至路基范圍以外的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)。

路基施工中,首先應(yīng)校核全線路基排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否完備和妥善,必要時(shí)應(yīng)予以補(bǔ)充或修改,應(yīng)重視排水工程的質(zhì)量和使用效果。此外,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況與需要,設(shè)置施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)性排水措施,以保證路基土石方及附屬設(shè)施在正常條件下進(jìn)行施工作業(yè),消除路基基底和土體內(nèi)與水有關(guān)的隱患,保證路基工程質(zhì)量,提高施工效率。

路基養(yǎng)護(hù)中,對(duì)排水設(shè)施應(yīng)定期檢查與維修,以保證排水設(shè)施正常使用,水流暢通,并根據(jù)實(shí)際情況不斷改善路基排水條件。

根據(jù)水源的不同,影響路基的水流可分為地面水和地下水兩大類,與此相適應(yīng)的路基排水工程,則分為地面排水和地下排水。地面排水結(jié)構(gòu)物主要有：邊溝、截水溝、排水溝、跌水、急流槽、攔水帶、蒸發(fā)池、渡是槽、倒虹吸等;地下排水結(jié)構(gòu)物主要有：暗溝、滲溝和滲井等。下面主要介紹地面排水中的排水溝,并對(duì)排水溝渠的加固措施及施工方法進(jìn)行重點(diǎn)闡述。

2 地面排水溝渠說明

排水溝的主要用途在于引水,將路基范圍內(nèi)各種水源的水流(如邊溝、截水溝、取土坑、邊坡和路基附近積水),引至橋涵或路基范圍以外的指定地點(diǎn),并完善進(jìn)出水口的處理,使各項(xiàng)設(shè)施銜接配合,防止沖刷農(nóng)田或危害水利設(shè)施。當(dāng)路線受到多段溝渠或水道影響時(shí),為保護(hù)路基不受水害,可以設(shè)置排水溝或改移渠道,以調(diào)節(jié)水流,整治水道。

排水溝的橫斷面,一般采用梯形,尺寸大小應(yīng)經(jīng)過水力水文計(jì)算選定。用于邊溝、截水溝及取土坑出水口的排水溝,橫斷面尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)流量確定,深度與底寬不宜小于0.5m,土溝的邊坡坡度約為1∶1～1∶1.5;排水溝應(yīng)具有合適的縱坡,以保證水流暢通,不致流速太大而產(chǎn)生沖刷,亦不可流速太小而形成淤積,為此宜通過水文水利計(jì)算擇優(yōu)選定。一般情況下可取0.5%～1.0%,不小于0.3%,亦不宜大與 3%,溝墻可采用 M 5.0號(hào)砂漿防護(hù)。

排水溝的位置,可根據(jù)需要并結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦蔚葪l件而定,離路基盡可能遠(yuǎn)些,距路基坡腳不宜小于2m,平面上應(yīng)力求直捷,需要轉(zhuǎn)彎時(shí)應(yīng)盡量圓順,其半徑不宜小于10～20m,連續(xù)長度宜短,一般不超過 500m。

排水溝水流注入其他溝渠或水道時(shí),應(yīng)使水道不產(chǎn)生沖刷和淤積。通常應(yīng)使排水溝與原水道兩者成銳角相交,其交角不大于 45°,有條件可用半徑R=10b(b為溝頂寬)的圓曲線朝下游與其他水道相接。

3 地面排水溝渠的加固措施及施工方法

排水溝渠加固措施應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦?、溝渠土質(zhì)、溝底縱坡、水流速度和使用要求等而定,本著保護(hù)生態(tài)環(huán)境,因地制宜,就地取材,簡便易行,經(jīng)濟(jì)適用的原則來進(jìn)行選擇。主要加固類型有簡易式、干砌式、漿砌式,目前常用的有以下幾種措施：

3.1 土溝表面夯實(shí)

一般適用于土質(zhì)邊溝和排水溝(不適用于塹頂截水溝或塹頂排水溝),溝內(nèi)平均流速不大于0.8m/s。溝底縱坡不大于1.5%。

在施工時(shí),其水溝溝底及溝壁部分應(yīng)少挖0.05m,并隨挖隨夯,將溝底溝壁夯拍堅(jiān)實(shí),使土的干密度不小于1.66×103k g/m,以免土中水分消失,不易夯拍堅(jiān)實(shí)。施工中如發(fā)現(xiàn)溝底溝壁有鼠洞或蛇穴,應(yīng)用原土補(bǔ)填夯實(shí)。

3.2 三合土或四合土抹面

當(dāng)溝底縱坡不大于 3%,水流平均速度在1.5～2.5m/s時(shí),可采用三合土或四合土抹面。三合土是指水泥、砂及爐渣的混合料,其配合比一般可采用水泥∶砂∶爐渣 =1∶5∶1.5(質(zhì)量比)。四合土是指水泥、石灰、砂、爐渣組成的混合料,配合比一般采用1∶3∶6∶24(質(zhì)量比)?；旌贤梁穸纫暅蟽?nèi)流速或溝底縱坡而定,一般取0.10～0.25m;加固常流水的水溝表面時(shí),若加抹厚1cm的M 7.5水泥砂漿,效果更佳。其具體施工方法如下：

(1)施工前兩周,將石灰水化,使用前1～3 d,將爐渣(爐渣經(jīng)過高溫?zé)?其粒徑不超過 5mm)摻入拌勻,使用時(shí)將碎(卵)石或水泥(低強(qiáng)度等級(jí))及砂摻入,反復(fù)拌和均勻。

(2)溝渠開挖后趁土質(zhì)潮濕立即加固。如土質(zhì)干燥,則宜灑水濕潤后再進(jìn)行加固。

(3)溝渠鋪混合土前,應(yīng)將溝底溝壁表面夯拍整平,然后安裝模板,保證加固厚度的一致。

(4)溝渠鋪混合土后,應(yīng)拍打排漿,然后再抹水泥砂漿護(hù)層,待稍干后,用大卵石將表面壓緊磨光,最后用麻袋或草袋覆蓋,灑水養(yǎng)生 3～5 d,養(yǎng)護(hù)時(shí)如發(fā)現(xiàn)裂縫或表面剝落,應(yīng)予以修補(bǔ)。

3.3 單層干砌片石加固

一般用于無防滲要求,土質(zhì)溝渠溝底縱坡在 5%以上,流速大于 2.0m/s,或砂土質(zhì)溝渠溝底縱坡在 3%～4%以上的溝渠加固。當(dāng)溝內(nèi)平均流速在 2.0～3.5m/s時(shí),干砌片石尺寸可采用0.15～0.25m;當(dāng)流速大于 4.0m/s時(shí),應(yīng)采用急流槽或跌水。當(dāng)溝壁溝底為細(xì)粒土?xí)r,應(yīng)加設(shè)卵(碎)石墊層,其厚度為0.10～0.15m。片石間隙應(yīng)用碎石填塞緊密,片石大面應(yīng)砌向表面,以減少面部粗糙度。

3.4 單層栽砌卵石加固

用于無嚴(yán)格防滲要求,且容許流速在 2.0～2.5m/s以內(nèi)的溝渠加固。所用卵石的尺寸與容許流速有關(guān),當(dāng)允許流速為 2.0m/s時(shí),卵石直徑不宜小于0.15m,當(dāng)允許流速為2.5m/s時(shí),卵石直徑不宜小于0.20m。若溝底溝壁為細(xì)粒土?xí)r,需加設(shè)0.10～0.15m砂礫墊層。施工時(shí),一般應(yīng)先砌溝底,后砌溝壁。砌底選用較好的大卵石,坡腳兩行尤應(yīng)注意選料砌牢。砌筑可自下而上逐步選用較小的卵石,最上一層則用較長卵石平放封頂壓牢。所有卵石均應(yīng)栽砌,大頭朝下,互相靠緊,每行卵石須大小均勻,兩排之間保持錯(cuò)縫。卵石下部及卵石之間的孔隙,均應(yīng)用小石填塞緊密。

3.5 漿砌片石加固

漿砌片石邊溝有梯形與矩形兩種,厚度為0.25～0.30m,一般用于溝內(nèi)水流速度較大(平均流速大于 4m/s)及防滲要求較高的地段。溝底縱坡一般不受限制(可考慮用急流槽形式),但在有地下水(或常年流水)及凍害地段,溝壁溝底外側(cè)需加設(shè)反濾層或墊層,并在溝壁上預(yù)留泄水孔。漿砌片石工程要求堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定,表面平整美觀;砂漿配合比必須符合試驗(yàn)規(guī)定,砌體咬扣緊密,嵌縫飽滿、密實(shí),勾縫平順無脫落,縫寬大體一致。

施工時(shí)應(yīng)注意溝渠開挖后要整平夯拍,如土質(zhì)干燥應(yīng)灑水潤濕,遇有鼠洞陷穴應(yīng)堵塞夯實(shí)。水泥砂漿標(biāo)號(hào)一般采用M 5.0,隨拌隨用,砌筑完后應(yīng)注意養(yǎng)生。

[1] 朱新實(shí).公路排水設(shè)施/公路施工技術(shù)叢書[M].人民交通出版社.

[2] 朱新實(shí),蔣周平.公路排水設(shè)施[M].人民交通出版社.

[3] 鄧學(xué)鈞,張登良.路基路面工程[M].人民交通出版社.