地区道路防排水系统一体化

来源：职称阁分类：建筑论文时间：2019-04-18 14:45热度：

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地区道路防排水系统一体化

　　关键词：黄土地区;防排水系统;一体化

　　我国黄土地具有分布广、厚度深、面积大及地层完整的特点，主要分布于山西、陕西、甘肃东南部和河南西部，分布面积约63万km2[1]。由于黄土的湿陷性及多孔性，遇水后迅速崩解，导致路基沉陷、变形。多年工程实践表明，黄土地区诸多公路病害中，水毁所占比重最大，道路水毁问题一直是公路管养部门十分棘手的问题。同时，鉴于公路项目建设周期长、参与单位多的特点，设计、施工及养护的各个环节，势必存在一定程度的脱节现象。因此，在黄土地区公路建设和运营养护中，应充分总结过往工程经验，因地制宜的从设计、施工、养护三方面进行一体化设计，尽可能地降低黄土地区公路水损坏的可能性，从而节约建设投资，贯彻公路建设可持续发展战略。

　　1黄土的工程特性

　　黄土是第四纪特殊堆积物，以黄色粉土颗粒为主，含碳酸钙及少量易溶盐，具有大孔隙、垂直节理和易崩解的特点。1.1多孔性黄土由砂粒、粉粒和黏粒组成，粉粒占比一般在50%以上。由于黏粒较少，无法形成骨架密实结构，导致土体结构疏松，孔隙率较大，一般在35%～60%。黄土的孔隙一般分为三种：①大孔隙，肉眼可见;②细孔隙，骨架结构中大颗粒的粒间孔隙，肉眼看不见，可以在双目放大镜下观察;③毛细孔隙，由土颗粒和附着在上面的小颗粒所形成的粒间孔隙，肉眼更看不见。这三种孔隙形成了黄土的多孔性。黄土中的孔隙呈垂直或倾斜的管状，以垂直为主，上下贯通[2]。1.2渗水性由于黄土的多孔性及垂直节理，黄土的渗水性较强，渗透系数超过10～3cm/s，垂直方向比水平方向强。同时，黄土结构疏松，但遇水破坏现有骨架强度，迅速崩解，天然黄土试样遇水1～2min即全部崩解，压实黄土一般30min内即全部崩解。而黏粒较多的黄土，结构相对致密，渗水性则要差一些。1.3湿陷性黄土的湿陷性，是指黄土在自重或一定压力下受水浸湿后，土体结构迅速破坏，并产生显著下沉的现象。湿陷性黄土分为自重湿陷与非自重湿陷两类。普遍认为，黄土的湿陷性是由其颗粒组成及特殊结构造成的，浸水后胶结物质与水发生一系列化学和物理化学反应，使结构强度降低。水分沿垂直节理进入结构内部，多孔性为水分的移动及结构的变形提供了条件;松散的内部结构，在水分的冲挤下，迅速丧失强度，发生变形沉陷。

　　2黄土地区道路水毁成因分析

　　黄土地区公路主要的水毁病害主要有边坡滑塌、路基沉陷、构造物悬空、路面鼓包波浪、沟渠淤积等[3-4]。根据黄土地区道路水毁调查和分析，其病害成因主要有以下几方面。2.1气候大部分公路水毁是由降雨引起的。近年来极端气候频发，黄土地区夏季降雨多以暴雨形式出现，具有瞬时流量大、流速快、冲刷深的特点。鉴于黄土的上述工程特性，在高强度或长时间持续降雨的情况下，土体浸水发生湿陷、变形及崩解，进而导致公路水毁。2.2设计(1)设计不完善。未能因地制宜的进行排水设计，没有处理好与天然河沟之间的关系，破坏了原有的自然水系;排水设施进出口设计不完善，未能将汇水引离路基以外，特别是急流槽出口及桥梁泄水孔，未设消能或散水设施，易形成新的陷穴，导致排水设施断裂或悬空;各种排水设施之间衔接不顺，位置和高度设置不合理，没能协调配合形成系统。(2)设计不灵活。排水设施的断面尺寸、设置间距及沟底纵坡等，分段采用统一形式，未经过水文和水力计算，设计缺乏灵活性，导致排水设施沟底淤积，坡体和路面受到冲刷。此外，设计时，未能充分考虑运营过程中的养护工作，导致检查、清淤、维修困难。(3)未能重视排水工程与边坡防护之间的关系。植物防护可以阻滞水流、减缓流速，圬工防护可以减轻坡面冲刷，均能起到保护边坡的作用。若未进行边坡处治，在强降雨作用下易引起坡面拉槽、土体流失、边坡坍塌等病害。2.3施工(1)材料不达标。水泥标号、石料品级等原材料性能直接关系到工程质量的高低，若采用不合格的原材料，排水及防护工程抵御水毁的能力将大幅下降。(2)忽略施工质量管理。施工过程中，为了抢工期或节约成本，往往会忽略施工质量。路基压实度和压实厚度不满足要求，排水构造物砌筑厚度不足，砂浆量太少，构造物底部未进行清挖或夯实处理，均能增加公路水毁的可能性。2.4养护(1)养护资金不到位。受养护资金限制，对排水设施的养护不及时，尤其是水毁后未及时修复和完善，在雨水的反复浸湿下，病害继续发展，造成养护资金的成倍增加。(2)日常养护缺失。未能充分重视道路日常养护，不注重排水设施的清淤、边坡植草绿化、水毁冲刷检修等养护工作，致使排水设施淤堵，排泄不畅，路基边坡垮塌，防护工程塌落。

　　3黄土地区防排水系统的设计、施工及养护

　　如前所述，黄土地区道路水毁是由气候、设计、施工及养护等多方面因素共同作用导致的。应遵循预防为主、防治结合的原则，因地制宜的开展精细化设计，高标准、严要求控制施工质量，运营后及时进行日常养护。3.1理念过往工程实践中，设计、施工及养护三个环节均存在不同程度的脱节，导致道路抵御水毁的能力变差，过早发生水毁破坏。在黄土地区道路建设的各个阶段中，都应充分重视排水工程。设计阶段，排水构造物类型、尺寸及材料的选用，应考虑施工及养护的难度，地面排水不良、地下水位较高路段，可适当考虑改线绕行;施工图阶段，充分领会设计意图，严格按照设计要求的材料及工艺进行施工;加强日常性养护，注重排水工程的清淤及修复，尤其在汛期前后，更应加大排水力度，及时发现、及时反馈、及时修复。3.2设计(1)设计时，应根据地形地貌及汇水量，结合水文计算，合理选用结构尺寸及材料。同时，应处理好与现有河、沟和渠的关系，确保公路建成后能形成的网状排水系统。(2)进出口处理。各种排水构造物的进水口必须与水流方向一致，可根据实际情况，适当增加导流、消能和沟底铺砌等构造物。为避免出水口路基沉陷，可通过增设挑流、消力池，接渠远送，桥梁泄水孔接地处理等措施。此外，排水构筑物底部，应根据黄土湿陷等级，进行特殊路基处理，以消减湿陷性降低工后沉降，确保构造物置于密实土层之上。(3)重视排水工程与其他工程相结合，以形成网状排水系统。综合考虑道路设计的各个组成部分，排水工程与防护工程相结合，路基排水与桥涵排水相结合，地下排水与地面排水相结合。3.3施工施工质量将直接影响排水系统的寿命。项目施工过程中，应强化项目管理和严控施工质量。建设单位要从原材料试验、施工工艺及现场监管等多个环节入手，采取强有力的措施，严格控制施工质量，强化工程项目的质量管理。施工过程中，发现地形地貌或原有沟渠发生变化，应及时与设计单位沟通，调整排水设计，确保排水顺畅。3.4养护对于已建成的公路，必须加强日常养护工作,及时清理排水构造物内杂物，避免淤堵，确保排水顺畅。定期巡查排水工程，做到及时发现、及时反馈、及时恢复，预防为主，防治结合，尽可能地降低道路水毁的可能。春融及夏季汛期是水毁高发季节，雨前全面核查、疏通;雨期上路巡查，及时清理淤塞;雨后重点核实，及时修复加固，确保保证排水畅通。3.5其他加强黄土地区降雨灾害预测预警。通过降雨预报，做出水毁预报，并通过雨量确定灾害预警等级，使得公路管理部门对水毁抢修做出充分准备。

　　4结束语

　　黄土地区防排水是公路工程的关键所在，其所涉及的设计、施工、养护等部门应充分协作。在理念转变的前提下，改进各环节现有的问题。同时，也应加强各环节间的联系，设计时应充分考虑施工及养护的难度及成本，施工时应充分理解设计意图，保证工程质量，养护阶段应及时预防及时修复，以实现黄土地区防排水系统的一体化。

　　参考文献：

　　[1]罗枢远.黄土高原自然条件研究[M].西安:陕西人民出版社,1988.

　　[2]李彦武.黄土地区路基病害分析及防治对策[J].公路,2009(8):218-221.

　　[3]沈波,艾翠玲.我国山区公路排水问题及水毁调查分析[J].公路交通科技,2006(10):5-9+19.

　　[4]王磊,马骉.黄土地区公路排水系统病害防治[J].长安大学学报(自然科学版),2003(1):15-18.

　　作者：杨昆单位：陕西通宇公路研究所有限公司

文章名称：地区道路防排水系统一体化

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