淺談道路工程地表水與地下水處理方法

齊 杰

(龍建路橋股份有限公司第七分公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

1 地表水和地下水對(duì)道路工程的影響

道路工程伴隨著我們的生活而產(chǎn)生，隨著社會(huì)大環(huán)境的變化，我們對(duì)道路工程的要求逐漸提高，滿(mǎn)足我們舒適出行。同時(shí)，道路貫穿祖國(guó)的大江南北，對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到重要的作用。而隨著社會(huì)發(fā)展也呈現(xiàn)出一些問(wèn)題。近年來(lái)很多原有道路出現(xiàn)大面積裂縫、塌陷、彈軟等現(xiàn)象，已不能正常使用，需要進(jìn)行改建或者重建，國(guó)家投入大量的資金來(lái)修復(fù)道路。而影響道路工程穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素就是水。地表水對(duì)道路進(jìn)行沖刷，沿著裂縫滲入到路基內(nèi)，造成路基彈軟，影響道路的使用。地下水腐蝕著路基，讓路基失去承力層作用，從而破壞面層結(jié)構(gòu)。地表水與地下水已嚴(yán)重影響了道路工程的穩(wěn)定性，影響公路的使用壽命。近年來(lái)對(duì)于道路工程中的地表水與地下水進(jìn)行深層次的研究，已形成一系列有效的處理辦法。

2 道路工程中地表水和地下水的處理方法

2.1 地表水的處理方法

道路工程中地表水的處理方法有：邊溝、排水溝、截水溝、攔水帶、跌水、跌井、急流槽、蒸發(fā)池等。

(1)邊溝

適用于道路工程中挖方地段和填方高度小于邊溝深度地段。邊溝的結(jié)構(gòu)形式有：土質(zhì)結(jié)構(gòu)、水泥混凝土結(jié)構(gòu)等。邊溝形狀可分：梯形、矩形、三角形、流線(xiàn)型。邊溝尺寸：一般底、高為0.4～0.6 m，特殊的局部加大尺寸。路堤靠山一側(cè)的坡腳可鋪設(shè)一層隔水層或不透水的土工織物?？v坡大于3%的土質(zhì)邊溝需要加固。

(2)排水溝

適用于填方較高和路塹邊坡較陡的地段，主要是將匯集的水引向路基以外的河流或者蒸發(fā)池。排水溝半徑大于10 m，長(zhǎng)度小于500 m，線(xiàn)形流暢，彎點(diǎn)做成弧線(xiàn)。在邊坡上通常設(shè)置多條排水溝，將水引流和收集匯入河流。排水溝的形狀和尺寸與邊溝無(wú)大的差別。樹(shù)枝狀排水溝可用在滑坡面上。

(3)截水溝

主要針對(duì)道路工程路基施工，將山坡上外部水?dāng)r截，沿著既定的方向引流，匯入到排水溝內(nèi)，避免上部水下流對(duì)道路造成傷害。道路施工前應(yīng)先施工截水溝，根據(jù)具體施工情況對(duì)截水溝進(jìn)行防滲和加固處理。根據(jù)具體情況可設(shè)置多條截水溝。間距一般是50～60 m。

(4)攔水帶

適用于填方較高的地段，水自上向下沿邊坡流動(dòng)，會(huì)沖刷邊坡，需要在邊坡兩側(cè)安裝攔水帶，攔截水不能隨意向下流動(dòng)，按照固定間距或地理位置設(shè)置排水口。

(5)跌水

適用于坡度較大，溝底縱坡大于45°的地段，水流速較快，對(duì)排水溝底有較大的沖刷力，為減少?zèng)_刷力，在坡度較陡的位置，設(shè)置臺(tái)階形或者消力石，減小流速，緩解沖刷力。

(6)跌井

道路兩側(cè)水需要引流到河流內(nèi)，遇到轉(zhuǎn)折點(diǎn)，改變方向，克服一定的高差流進(jìn)河流，需要設(shè)置跌井。

(7)急流槽

適用于比較陡的地段，道路是沿著一定的線(xiàn)形設(shè)置的，急流槽配合著攔水帶等排水設(shè)施使用。急流槽應(yīng)做加固措施。

(8)蒸發(fā)池

適用于排水困難、氣候干旱地區(qū)，可利用取土坑收集水，利用物理原理，逐漸降低地表水量。蒸發(fā)池沒(méi)有固定的大小、形狀和尺寸，需要因地制宜，與周邊環(huán)境相結(jié)合，充分利用水資源?？梢孕纬擅坊ㄊ?、葡萄串式、矩陣式等多種形態(tài)和布局。

2.2 地下水(大水流)處理方法

道路工程中地下水(大水流)處理方法有：暗溝、滲溝、滲井、檢查井等。

(1)暗溝(管)

適用于排出地下集中水流和泉水，把水流到路基以外。溝底必須埋入不透水層內(nèi)，采用混凝土或漿砌片石砌筑時(shí)，在與水層接觸面的溝壁上設(shè)置向內(nèi)傾斜的滲水孔，滲水孔可設(shè)置一排或者多排，最低一排滲水孔高出溝底大于200 mm。溝壁應(yīng)做反濾層設(shè)置，在軟硬巖分界處應(yīng)設(shè)置伸縮縫和沉降縫。每間隔10～15 m應(yīng)設(shè)置一道。

(2)滲溝

適用于地下水埋藏淺或無(wú)固定含水層時(shí)，為降低地下水位或攔截地下水，設(shè)置滲溝。滲溝可分為：填石滲溝、管式滲溝和洞式滲溝。滲溝均應(yīng)設(shè)置排水層、反濾層和封閉層。管式滲溝可采用預(yù)制鋼筋混凝土管和塑料聚乙烯管，針對(duì)流量較大、引流較長(zhǎng)的地區(qū)。每100 m在其末端設(shè)疏通井和橫向泄水管排水。洞式滲溝溝底設(shè)置在干燥地層上，填料高度高于地下水位，填料采用透水性好的材料。適用于地下水流量較大的地段。

(3)滲井

適用于地下水埋藏較深或有固定含水層時(shí)，降低地下水位或攔截地下水，。滲井粒料填筑自下層至上層從大粒徑到小粒徑。井頂應(yīng)加蓋井蓋。多個(gè)含水層時(shí)，將上部水引入到更深的含水層中。

(4)檢查、疏通井

適用于含水層較長(zhǎng)且較深的地段。配合暗溝(管)、滲溝完成排水工作。在轉(zhuǎn)彎點(diǎn)或者直線(xiàn)段100 m處設(shè)置檢查、疏通井。兼顧滲井作用的應(yīng)設(shè)置反濾層。深度超過(guò)20 m，應(yīng)設(shè)置檢查梯和安全設(shè)備。井口高出地面0.3～0.5 m，并設(shè)井蓋。

2.3 地下水(層間水)處理方法

層間水指土體內(nèi)天然含水率30%～70%，孔隙比1.0～1.9。

地下水(層間水)處理方法有：墊層和淺層處理、豎向排水體、真空預(yù)壓、粒料樁、加固土樁、剛性樁、爆炸擠淤、路堤地基隔離墻、強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換。

(1)墊層和淺層處理

適用于含水層深度小于3 m的淺層地段。主要是對(duì)原地面碾壓處置后直接填筑或者換填上透水性較好的材料，形成排水層，排出地下水，把水引流到排水溝或河流。墊層和淺層處理方法對(duì)填料的要求和施工工藝有嚴(yán)格的規(guī)定。

(2)豎向排水體

適用于含水層深度大于3 m，層間含水較大的地段。豎向排水體可采用袋裝砂井和塑料排水板。利用打樁機(jī)讓豎向排水體底端進(jìn)入到持力層，豎向排水體穿過(guò)地下水層，地下水進(jìn)入到豎向排水體內(nèi)，傳入到上部的砂礫墊層，引流或排出地下水。豎向排水體頂端應(yīng)埋入到砂墊層中，根據(jù)具體情況在砂墊層上設(shè)置防水層和排水管。

(3)真空預(yù)壓

適用于含水層深度大于3 m，土性質(zhì)很差、土源緊缺、工期緊的工程項(xiàng)目。真空預(yù)壓是在豎向排水體的基礎(chǔ)上增加了有孔洞的網(wǎng)絡(luò)排水管、塑料薄膜、真空射流泵等。網(wǎng)絡(luò)排水管應(yīng)設(shè)置止回閥和閘閥，在砂墊層內(nèi)，砂覆蓋厚度0.1～0.2 m。塑料薄膜覆蓋在砂墊層上，兩側(cè)深入土層，形成密閉空間，通過(guò)真空射流泵抽氣，形成真空壓力，促使地下水沿著豎向排水體向上傳遞，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)排水管排出或引流地下水。

(4)粒料樁

適用于含水層深度大于3 m，土層彈軟，需要通過(guò)粒料樁加固土層的地段。粒料樁與豎向排水體相比，除排水外，還對(duì)土體進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，提高土體的承載力。粒料樁是成孔后，清孔、填料并振動(dòng)，使粒料密實(shí)，增強(qiáng)粒料之間的咬合度，同時(shí)對(duì)土體有反作用的摩擦力，不僅排出地下水，還提高路基的承載能力。

(5)加固土樁

適用于地下水含量較小，抗剪強(qiáng)度大、有機(jī)質(zhì)含量小的地段。加固土樁包括粉噴樁與漿噴樁。成功的避開(kāi)水對(duì)路基的傷害，直接提高土體的承載力。地下水通過(guò)砂礫墊層排出路基范圍以外。

(6)剛性樁

適用于地下水層較深、變形要求嚴(yán)格，荷載較大的地段。剛性樁排水原理與加固土樁排水原理一致，剛性樁的承載力更強(qiáng)。每次沉管前先灌入不小于1 m的混凝土，避免地下水或泥漿進(jìn)入管內(nèi)。

(7)爆炸擠淤

適用于含水層深度不宜大于15 m的沼澤地段。將抗水性好的炸藥放在沼澤中爆炸，利用爆炸時(shí)的張力，把淤泥和沼澤揚(yáng)棄。再回填透水性較好的材料，排出地下水。

(8)路堤地基隔離墻

適用于相鄰兩路堤之間或者新、舊路之間出現(xiàn)干擾產(chǎn)生不利影響情況下的地段。通過(guò)物理原理隔離地下水，使地下水不能滲入到路基內(nèi)，保證道路的穩(wěn)定性。

(9)強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換

適用于含水層不大于7 m的粘性土、粉土和軟土等地段。強(qiáng)夯與豎向排水體相結(jié)合，在地表上鋪設(shè)墊層，由內(nèi)向外，采用隔行跳打的方式夯實(shí)。土體收到向下的沖擊力，地下水受壓，進(jìn)入到排水體內(nèi)，傳入到砂礫墊層排出路基以外。

3 結(jié) 論

道路工程發(fā)展至今，已經(jīng)形成一套比較成熟的體系。地表水與地下水的處理方法，進(jìn)一步總結(jié)和歸納。對(duì)道路工程施工具有重大的參考意義。指導(dǎo)道路工程施工，減少水對(duì)道路工程的破壞，達(dá)到利國(guó)利民的研究目的。