多雨低洼路面結(jié)構(gòu)水平向排水施工技術(shù)應(yīng)用

林萬福

(福建路港(集團(tuán))有限公司,福建 泉州 362000)

0 引 言

隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐的加快，我國的公路路網(wǎng)程爆發(fā)式增長，但公路路面系統(tǒng)中的排水設(shè)計(jì)基本是在飽和條件下排水?；诜秋柡蜐B流理論通過多方合作交流，研發(fā)適用于南方多雨低洼道路的路面結(jié)構(gòu)復(fù)合土工材料-碎石墊層水平向增強(qiáng)排水新技術(shù)，該技術(shù)所采用的復(fù)合土工合成排水材料由聚丙烯纖維無紡布和排水網(wǎng)組成，從上而下依次為碎石墊層、水力傳導(dǎo)層、毛細(xì)防滲層和隔離層，碎石墊層消除毛細(xì)阻滯效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)在非飽和狀態(tài)下將入滲路面結(jié)構(gòu)基層的水快速有效排除，減輕入滲水對路面結(jié)構(gòu)損傷，同時(shí)避免進(jìn)一步入滲路基土體，提高路基土體承載性能，可減小路堤變形，確保路面結(jié)構(gòu)和路基承載性能。通過工程的應(yīng)用實(shí)踐，能高效的處理粘土地層彈簧土、膨脹土無法壓實(shí)等問題，可直接替代盲溝，并消除了盲溝中長期使用后的淤堵問題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該技術(shù)已在晉江市370縣道(快速通道東石連接線)工程成功應(yīng)用，具體工藝應(yīng)用情況如下。

1 工藝特點(diǎn)

(1)適用的粘土地層、彈簧土、膨脹土等，特別是地下水位高孔細(xì)滲水豐富的區(qū)域。

(2)可以快速高效導(dǎo)排地表水、雨水、滲水及地下水，大大降低水侵蝕對路面結(jié)構(gòu)層與路基的破壞。

(3)施工工藝簡單，工人易于撐握，無需專業(yè)培訓(xùn)。

(4)排水能力強(qiáng)、防淤堵效果佳。

(5)施工規(guī)范便捷，對其它施工工序影響小。

(6)施工快、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、環(huán)保。

2 適用范圍

該工藝適用于粘土地層，多雨潮濕地區(qū)或粘性膨脹土、凍土區(qū)域等，挖填區(qū)均可適用。

3 工藝原理

工藝原理：復(fù)合土工材料碎石墊層水平向增強(qiáng)排水施工技術(shù)，通過在處置路基段設(shè)置新型的排水結(jié)構(gòu)層(S型集束排水板包裹土工布)快速的傳導(dǎo)地表水、雨水和下排地下水、滲水，實(shí)現(xiàn)路基在非飽和條件下的水平排水功效，從而來達(dá)到提高路基承載及結(jié)構(gòu)耐久性的作用。一方面加強(qiáng)水平向排水控制毛細(xì)水上升(圖1)，另一方面增強(qiáng)水平向排水最大限度減少路面結(jié)構(gòu)水分積聚(圖2)，防止地下水進(jìn)入路基承載結(jié)構(gòu)層，同時(shí)輸導(dǎo)上部滲水。在霜凍易感區(qū)域使用具有增強(qiáng)水平向排水能力的土工織物不僅可以形成毛細(xì)阻滯效應(yīng)，以防止地下水進(jìn)入霜凍區(qū)，還可以將積聚的水排除到路面邊緣(圖3)。

圖1 加強(qiáng)水平向排水控制毛細(xì)水上升示意圖[1]

圖2 增強(qiáng)水平向排水最大限度減少路面結(jié)構(gòu)水分積聚示意圖[1]

圖3 增強(qiáng)水平向排水機(jī)制在減輕凍脹惡化造成的破壞示意圖[1]

4 工程應(yīng)用施工工藝流程及操作要點(diǎn)

該工藝技術(shù)在晉江市370縣道(快速通道東石連接線)工程A2標(biāo)段進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用(圖4)，具體工藝流程及操作要點(diǎn)情況如下。

4.1 施工工藝流程(圖5)如下所示。

圖5 施工工藝流程圖

4.2 操作要點(diǎn)

(1)施工準(zhǔn)備

①工技術(shù)資料及設(shè)備物資準(zhǔn)備

工程施工前應(yīng)由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)交底及圖紙會(huì)審，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)向設(shè)計(jì)單位提出變更修改。

②施工測量放樣及復(fù)核

根據(jù)測量控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，布置現(xiàn)場的測量控制點(diǎn)，并設(shè)永久性測量控制點(diǎn)。地面上按業(yè)主、設(shè)計(jì)院提供的控制點(diǎn)定位放線，包括路面結(jié)構(gòu)中樁、邊樁等。

③場地平整

根據(jù)測量點(diǎn)位及高程，將路基開挖或回填至設(shè)計(jì)路床標(biāo)高。

(2)地下水排水槽開挖

根據(jù)施工圖紙所表示的管槽走向、深度進(jìn)行定位放線，然后進(jìn)行土方開挖，溝槽底寬30 cm，平均深50 cm，底坡與路基橫坡一致，溝槽內(nèi)最終引排至最近的雨水井、排水溝或涵洞。

(3)工布、S型排水管材試驗(yàn)檢測

土工布、S型排水管材試驗(yàn)檢測是施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，根據(jù)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)規(guī)程要求進(jìn)行材料取樣檢測。組裝后的集束排水管通過現(xiàn)場簡易的性能測試，完全滿足設(shè)計(jì)與使用要求。

(4)新型集束排水管安裝

在溝槽檢驗(yàn)完成后，先回填一層5 cm的砂碎石墊層，然后將已加工好的新型集束排水埋設(shè)在溝槽中央。該部分的集束排水管加工成直徑7.5 cm的圓管型，由15根S型排水管集束成管，外包土工布；新型集束管之間采用DMG-Φ75型直通、三通、四通進(jìn)行連接，連接部位應(yīng)包裹土工布并用膠帶粘緊。

(5)水性材料回填

新型集束管安裝并檢驗(yàn)完成后，進(jìn)行透水性材料回填，具體方法可參照盲溝施工方案。透水性材料回填至路床底標(biāo)高，然后對路床面進(jìn)行平整壓實(shí)，最后在路床面鋪灑一層中粗砂墊層，該墊層用于保護(hù)起隔水作用的土工膜。

(6)隔水土工膜鋪設(shè)

隔水土工膜的作用有兩個(gè)：一方面是防止地下水上升侵蝕破壞路面結(jié)構(gòu)層，另一方面是防止路面雨水下滲浸泡路基土層造成路基水侵破壞[2]。土工膜屬柔性織物，鋪設(shè)質(zhì)量對膜的受力環(huán)境有直接影響。為此，在支持層鋪設(shè)時(shí)，砂墊層應(yīng)壓平，加強(qiáng)支持層的支持效果。先將膜材放入路床槽內(nèi)，一端與垂直道路軸線，從下向上展開膜，逐幅粘結(jié)[3]。

(7)上部集束排水管安裝

上部的集束排水管加工成10 cm×2 cm的扁條型，由8根S型排水管集束成管，外包土工布。扁條型集束排水管采用相應(yīng)規(guī)格的直通、三通、四通進(jìn)行連接，連接部位應(yīng)包裹土工布并用膠帶粘緊。上部集束排水管全部串聯(lián)后，再引排至最近的雨水口。

(8)路面結(jié)構(gòu)層施工

上部的集束排水管安裝完成后，進(jìn)行土工布鋪設(shè)，土工布鋪設(shè)應(yīng)平順、搭接長度滿足施工要求，鋪設(shè)完成后即可進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層施工。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

雨水入滲路面，進(jìn)入基層，將增大基層含水量，減小基層回彈模量，增大路面結(jié)構(gòu)變形，造成路面結(jié)構(gòu)使用年限縮短。非飽和條件下路面水平排水施工技術(shù)是通過設(shè)置新型的排水結(jié)構(gòu)層(S型集束排水板包裹土工布)傳導(dǎo)滲水，與常規(guī)盲溝排水相較，通過在晉江市370縣道(快速通道東石連接線)工程A2標(biāo)段項(xiàng)目的試驗(yàn)段分析，原設(shè)計(jì)采用的400 mm×400 mm管式盲溝(φ150 mm雙壁打孔波紋管，300 g/m2無紡?fù)凉げ?造價(jià)87.5元/m2，如若進(jìn)行換填路基處理，換填深度至少需1 m以上計(jì)算，換填所需造價(jià)85元/m2；而采用新型集束排水管平均每平方成本僅約75元/m2，經(jīng)濟(jì)效益顯著。而采用新型的排水結(jié)構(gòu)層(S型集束排水板包裹土工布)造價(jià)僅為75元/m2，施工成本平均成本降低了12.5元/m2，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

5.2 社會(huì)效益

施工工藝更為簡單，技術(shù)要求低，且質(zhì)量更加可靠，具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：(1)空隙率高，集水與排水性能好；(2)抗壓強(qiáng)度可達(dá)每10 t/m2，耐壓性好；柔性好，適應(yīng)土體變形能力強(qiáng)；耐酸堿腐蝕、抗紫外線、防老化及耐久好；重量輕、施工方便；可適應(yīng)復(fù)雜壞竟下的施工要求，對施工工期更有保障，具有明顯的社會(huì)效益。

5.3 節(jié)能降耗

本工法解決了盲溝長期使用的淤堵問題，在材料使用上優(yōu)于常規(guī)盲溝排水法，施工便捷，工期短，真正實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，是一項(xiàng)環(huán)保型的施工技術(shù)。

6 總 結(jié)

南方多雨低洼道路路面結(jié)構(gòu)復(fù)合土工材料碎石墊層水平向增強(qiáng)排水施工技術(shù)通過在晉江市370縣道(快速通道東石連接線)工程A2標(biāo)段的應(yīng)用，一方面實(shí)現(xiàn)在非飽和狀態(tài)下將入滲路面結(jié)構(gòu)基層的水快速有效排除，減輕入滲水對路面結(jié)構(gòu)損傷，同時(shí)避免進(jìn)一步入滲路基土體；另一方面下層的新型集束排水管實(shí)現(xiàn)路床基底地下水的快速排出，具有替代盲溝并優(yōu)于盲溝功能的良好性能，從結(jié)構(gòu)構(gòu)造上提高路基土體承載性能，有效減小路堤變形，確保路面結(jié)構(gòu)和路基承載性能。該創(chuàng)新工藝具很好推廣應(yīng)用價(jià)值，可為南方多雨低洼道路項(xiàng)目類似工程提供借鑒。