江蘇徐明高速公路綜合排水與防護體系研究

夏鵬飛

（江蘇省交通工程建設局 江蘇南京 210036）

1 概述

高速公路排水與防護體系的設置對保持路基路面的整體穩(wěn)定性，發(fā)揮路面正常使用性能具有非常重要的意義。然而，目前排水防護設施多被視為公路工程的一項附屬輔助工程，在設計與施工過程中往往不被重視，要么不顧工程項目特點及地區(qū)差異，簡單的套用現(xiàn)有規(guī)范、標準；要么只重視外觀，而對其耐久性和功能性的發(fā)揮考慮較少，設置不合理，施工不精細的現(xiàn)象普遍存在。這些做法對公路路面的路用性能、路基整體穩(wěn)定性，甚至道路運營安全都帶來了不利影響和隱患。本文以江蘇徐明高速（江蘇段）為例，以建設海綿道路為目標，從精細化的角度出發(fā)，闡述了經(jīng)濟、高效的高速公路綜合排水和防護體系。

2 工程概況

徐明高速公路（江蘇段）全長5.390km，設睢寧西樞紐、雙溝2處互通，主線收費站1處，匝道收費站1處，工程概算投資約46035.12萬元。全線排水防護工程主要工程數(shù)量為實（空）心六角塊2094m3，C30急流槽104.4m3，C30邊溝板1520m3，襯砌拱1525m3，路肩攔水帶9681延米。

徐明高速公路路基路面排水包括縱向排水和橫向排水兩個方面。排水體系由路基邊坡，邊溝過路涵、邊溝出口、邊坡急流槽、路肩匯水、中央分隔帶排水、橋頭踏步、明通排水、錐溜坡排水等幾個方面構(gòu)成。排水體系設計如圖1所示。

圖1 路基路面排水體系示意圖

3 排水結(jié)構(gòu)

3.1 路基邊溝

路基邊溝的排水性能對高速公路性能的保護至關(guān)重要。常規(guī)的高速公路路基邊溝一般采用梯形斷面，采用石塊砌成或采用混凝土制成。為減小工程數(shù)量，徐明高速工程盡可能將結(jié)構(gòu)采用整體制作，在工廠制作，到現(xiàn)場安裝。采用這種思路，徐明高速工程將傳統(tǒng)做法需要安裝的板塊數(shù)量由118690塊減少為82170塊，降低了30.8%，在降低工程造價的同時，使混凝土預制塊的現(xiàn)場安裝更為簡單合理。

3.2 邊溝過路涵

邊溝穿越通道兩側(cè)的聯(lián)接道路時，需在聯(lián)接道路下埋設過路涵，以保證邊溝內(nèi)水流順暢通過，同時保證邊溝水不會對兩側(cè)道路造成沖刷。因水流斷面尺寸變化，需重點消除邊溝與道路相交處積水的現(xiàn)象。傳統(tǒng)做法是采用矩形管節(jié)，徐明高速公路工程邊溝過路涵型式采用了圓形管節(jié)，并在邊溝過路涵兩側(cè)增設了集水井，形成倒虹吸效果。采用這種方案既有利于過路涵與通道兩側(cè)混凝土預制邊溝的施工銜接，也提高了過路涵的過水效果。在通道需下挖施工的情況下，這種方案具有明顯的優(yōu)勢。

3.3 邊溝出口

邊溝水匯集后，需通過與線外溝渠相聯(lián)而將匯水排出，出口與線外溝渠相接處極易造成沖刷損壞，當兩者之間高差較大時，水損壞更加嚴重。徐明高速公路工程中設置邊溝急流槽將水引入線外河溝中，避免水流對河溝造成嚴重的沖刷，如圖2所示。

圖2 邊溝與溝渠連接出水口排水示意圖

3.4 邊坡急流槽

邊坡急流槽起著將路面匯水引入邊溝的作用，以往工程大都采用暗埋式PE管將路面水引入邊溝，PE管安裝不當極易造成局部損壞，而且修復難度。有些工程中，將暗埋PE管改為現(xiàn)澆混凝土急流槽，混凝土現(xiàn)澆易對邊坡造成污染，且急流槽線型、強度、外觀等均較難控制。徐明高速公路采用預制混凝土槽節(jié)，進行工廠化預制生產(chǎn)，現(xiàn)場進行裝配施工。采用這種方案后，現(xiàn)場安裝質(zhì)量、成品耐久性大大提高，有效降低了運營維護工作量。同時，急流槽與混凝土預制邊溝的銜接更為順暢合理，增加了美觀效果。

3.5 路肩匯水

以往高速公路路面水絕大部分沿路線縱坡和路面橫坡匯至路肩水泥混凝土攔水帶，通過路肩間隔設置的急流槽排至路基外邊溝內(nèi)。水泥混凝土攔水帶及土路肩下方設置5cm厚碎石盲溝，路面層間水通過此碎石盲溝排出路基邊坡。水量較大或時間過久時，會造成水流對邊坡的侵蝕和沖刷。同時，由于瀝青路面施工壓路機的擠壓，還會造成路肩水泥混凝土攔水帶的偏移，對路肩排水系統(tǒng)造成破壞。徐明高速取消了路肩攔水帶下方的碎石盲溝，僅在水泥混凝土攔水帶內(nèi)側(cè)設置5cm寬的碎石盲溝，同時在攔水帶下每25m設置一處集水井，集水井位置與邊坡急流槽位置相對應，用PE排水管將集水井與急流槽相接，并用止水圈對PE排水管進行防滲處理，如圖3所示。

圖3 路肩集水井與邊坡急流槽連接示意圖

該方法使路面層間水經(jīng)φ5軟式透水管匯入集水井，與集水井中收集的路面地表水一同通過φ16PE排水管經(jīng)急流槽排入混凝土預制邊溝，既能更好的收集路面層間水，還有利于保證土路肩的整體穩(wěn)定性，使土路肩方案更為簡單合理；急流槽不穿過土路肩，采用PE管將集水井與邊坡急流槽相連接，土路肩植草綠化防護，更好的保證了土路肩的整體景觀效果。

3.6 中央分隔帶排水

中央分隔帶排水不暢，積水、滲水會直接對路基、路面結(jié)構(gòu)層造成水損害，其病害存在部位難以確定，且修復難度較大，特別是在開放交通的情況下難度更大。徐明高速公路工程為排除中央分隔帶下滲水，在中央分隔帶底部設置30cm寬碎石盲溝，沿路線每40m設置一個20×30×100cm的碎石盲溝集水槽，碎石盲溝底縱坡根據(jù)集水槽分布位置設置，不局限于路線縱坡，適當時設置反坡；當遇有路線縱坡上的構(gòu)造物時，明通、橋梁縱坡較高一側(cè)的中分帶盲溝設置反坡，避免了橋涵結(jié)構(gòu)臺后積水，如圖4所示。

圖4 中央分隔帶排水設計圖

3.7 橋頭踏步

橋頭踏步主要供路橋管養(yǎng)使用，同時還兼急流槽的排水作用。若采用漿砌片石，其強度及整體穩(wěn)定性難以保證，且極易發(fā)生凍壞、變形等病害。徐明高速公路工程橋頭踏步采用C30混凝土預制，由多塊預制塊進行裝配拼裝。它不僅可以提高踏步的整體穩(wěn)定性和耐久性；預制塊由后場集中預制，其外觀質(zhì)量也可得到保證。

3.8 明通排水

傳統(tǒng)明通路面排水基本依靠路線縱坡及路面橫坡進行排水，無配套的排水設施，路面層間水也無法匯集集中排出，在造成通道兩側(cè)路基邊坡沖刷的同時，通道頂外側(cè)混凝土護欄處的瀝青路面也容易出現(xiàn)水損壞。徐明高速公路工程在明通道的外側(cè)混凝土護欄底部基座內(nèi)側(cè)澆筑22cm寬C25水泥混凝土，澆筑時外側(cè)高度低于內(nèi)側(cè)高度，有利于路面排水，并與一般路段的攔水帶線形一致，增強了景觀效果；同時，在通道頂板設置縱向5cm寬碎石盲溝，與一般路段的路肩碎石盲溝縱向聯(lián)系成一體，用于排出路面層間水，避免通道頂處出現(xiàn)早期瀝青路面水損害。

3.9 錐溜坡排水

錐溜坡沖刷一直較為普遍，特別是長大橋梁、高填方路段橋梁更為嚴重。為將橋面水、中分帶匯集的路面層間水、滲入水及錐溜坡坡面水等盡可能有效排除，徐明高速沿線橋梁在溜坡頂部、臺帽底部設置截水溝，兩側(cè)及中間設置流水槽，截水溝、流水槽采用邊坡急流槽預制塊安裝，流水槽長度伸出溜坡基礎(chǔ)外，將錐溜坡處水流綜合匯集、排出，可有效減少錐溜坡的水毀現(xiàn)象，如圖5所示。

圖5 錐溜坡排水示意圖

4 施工關(guān)鍵工藝

4.1 預制構(gòu)件運輸

預制構(gòu)件運輸環(huán)節(jié)控制的好壞直接影響現(xiàn)場安裝。以往工程普遍采用簡易運輸機械進行運輸，保護措施不足，造成預制構(gòu)件損壞較多（一般可占總量的2%左右）。徐明高速公路工程預制構(gòu)件運輸采用叉車裝卸、卡車拉運的方式，每組預制構(gòu)件均用自制托架進行托底。裝車前仔細檢查打包的牢固性，而后采用叉車平穩(wěn)裝卸，同時在每組預制塊、預制塊與卡車擋板之間均設置泡沫板進行隔離，有效避免了運輸過程中構(gòu)件的損壞。運至現(xiàn)場后，托架下布設方木，有效防止構(gòu)件損壞。采取這種方式后，預制構(gòu)件損壞率降低至0.5%以內(nèi)。

4.2 預制構(gòu)件安裝

構(gòu)件安裝工作是小型預制塊形成最終成品的一道重要關(guān)口，如何結(jié)合現(xiàn)場實際，采取合理的安裝施工工藝是保證成品安裝質(zhì)量的關(guān)鍵。徐明高速公路工程對邊溝板、邊坡急流槽、襯砌拱、橋頭踏步等預制構(gòu)件現(xiàn)場安裝實施了首件工程認可制，并對預制構(gòu)件采取場外試拼標準段的方法（如圖6所示），明確結(jié)構(gòu)形式及現(xiàn)場拼裝方法。

圖6 場外試拼模型

4.3 溝槽開挖

以往工程溝槽開挖，尤其是邊溝開挖多采用機械與人工開挖相結(jié)合的方式進行。施工機械一般采用小型挖掘機，施工效率偏低。徐明高速公路工程針對邊溝溝槽開挖，結(jié)合邊溝尺寸專門研制了邊溝開槽機（如圖7所示），可以一次成型，大大提升了施工效率。

圖7 邊溝溝槽開挖圖

5 總結(jié)

高速公路排水與防護體系的設置對保證工程的安全性與使用性能非常重要。針對高速公路工程傳統(tǒng)做法中存在的一些質(zhì)量隱患和施工效率低等問題，本文以徐明高速（江蘇段）為例，從方案設計和關(guān)鍵施工工藝等方面闡述了高速公路工程防排水體系的一些改進做法。實踐表明，采用這些做法不僅能夠改善工程質(zhì)量，而且施工效率能夠得到提高。對類似工程建設具有參考價值。