路橋連接處排水系統(tǒng)初步研究

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摘要：水是危害公路工程正常運營的主要自然因素之一。設置科學合理的排水系統(tǒng)，對有效排除橋面范圍內(nèi)的降水，防止橋面匯水通過橋頭裂縫滲入到路基內(nèi)部，減輕橋頭路基沉陷，保證橋梁和引道良好的使用性能和行車安全，都是十分必要的。

關鍵字：路橋連接處，排水系統(tǒng)，路基沉陷   1 引言  橋面上積水，會阻礙交通，給行車帶來漂滑等不利影響，另外，積滯在橋面上的雨雪有可能會通過橋面鋪裝滲透到面板內(nèi)部，銹蝕鋼筋骨架，降低橋梁的使用壽命。因此，應合理地進行橋面排水設計，盡量減小雨水對橋梁的危害。橋頭連接處的主要排水問題應包括：橋面匯水的排除、橋頭路基內(nèi)部滲水的攔截與排除、橋頭路堤的邊坡坡面排水與沖刷防護等。   2 橋面排水設計研究 橋面表面排水采用橋面縱向、橫向坡度以及緣石攔水帶、橫向或垂直進水口、排水管來排除表面水?？缭焦疯F路的分離式立交橋、城市高架橋及水質受保護的河流的橋梁，進入進水口的橋面表面水應匯集到橋梁縱向排水管中并排入墩、臺處的豎向排水管，最終排入河溝中。 橋面表面水首先靠橋面橫坡和縱坡組成的合成坡排向行車道兩側。因而，橋面應有足夠的橫向和縱向坡度，使落在橋面上的降水迅速排向橋面行車道兩側。在橋面行車道兩側采用緣石的情況下，表面水匯集于緣石和橋面組成的淺三角形或淺碟形的過水斷面內(nèi)并沿縱向流動，間隔一定距離在橋面行車道邊緣設置橫向或垂直進水口，將雨水經(jīng)排水管排離。 由于水的匯集和集中排放需要一定的時間，在橋面行車道邊緣的過水斷面內(nèi)的積水量過大時，水面寬度也會增大，對于高速公路和一級公路的橋面，水面只能覆蓋行車道邊緣之外的部分，以保證右側行車道無積水。橋面橫向坡度決定了水流的方向，也影響橋面行車道邊緣過水斷面的漫流寬度。為了減少此過水斷面的漫流寬度，或者使進水口間距不至于太密，可在靠近邊緣約0.5-1.0m寬度范圍內(nèi)適當增加鋪面的橫向坡度；也可適當增加橋面橫坡坡度，使之比路面橫坡坡度大0.5％。 對于橋頭連接處的排水系統(tǒng)，還應注意，若處于橋梁的上坡端，排水設施應對從引道流下的路面匯水進行阻截，避免引道上的水流涌上橋面，使橋面排水系統(tǒng)超負荷；而處于下坡端的橋頭排水設施應該有效攔截橋面表面水流向引道，避免引道上有過多的積水。另外，在橋梁伸縮縫的上游方向約定1.5m處，應增設進水口，以減少流向伸縮縫的水量。因此，橋頭連接處排水設施的布設數(shù)量、位置要保證排水系統(tǒng)有足夠的排泄能力。 排水設施應有良好的耐久性。排水設施很容易被流水帶來的雜物所堵塞，因此設計的設施要便于經(jīng)常性的檢查和清掃。   3  橋頭路基內(nèi)部排水  在降雨情況下，雨水可能會通過橋頭裂縫或橋頭附近路面滲入到路基內(nèi)部，當路基填土為低透水性填料時，內(nèi)部的雨水向兩側和向下滲透的速度很慢，在這種情況下，雨水會長期積滯在路基內(nèi)部，使路基強度下降，變形增加，進而導致道路整體結構承載能力降低，使用壽命縮短。因此，橋頭路基內(nèi)部排水是十分重要的。 3.1 路基內(nèi)部排水系統(tǒng)的設計原則 設置路基內(nèi)部排水系統(tǒng)的目的就是迅速排出積滯在路基內(nèi)部的自由水，因此，在設計時要保證各項設施具有足夠的泄水能力，同時還要考慮排水設施的耐久性和自由水在結構內(nèi)部的滲流時間。 3.2 路基內(nèi)部排水系統(tǒng)的結構形式 根據(jù)現(xiàn)有的資料分析，橋頭路基內(nèi)部排水的結構形式一般有五類：橋臺背上設泄水孔、連續(xù)排水層、軟式透水管、集水溝+橫向集水管（同時為出水管）、集水溝+橫向集水管+縱向出水管。 對以上五種形式的排水結構進行比較分析可得：第四種結構形式施工技術相對復雜些，但從長遠角度考慮，其排水效果好，后期維修費用低。   4  路面表面排水設計的研究 橋頭連接處的路面表面排水系統(tǒng)的主要任務是迅速排除降落在路面、路肩范圍內(nèi)以及由橋面匯流來的雨水，如若路面上的雨水不能及時有效地排出，那么路表面就會形成水膜，使路面與車輪之間存在一層水墊層，降低路面的抗滑性能，極易引發(fā)交通事故；而且，高速行駛的車輛會使路面上積有的雨水霧化，遮擋司機視線；再有，雨水會通過路面上的空隙、裂隙或裂縫，滲入到路面結構內(nèi)部，從而引起路面的早期破壞，嚴重者還會影響到路基的強度和穩(wěn)定，使橋頭路基出現(xiàn)沉陷。因此，合理地進行路面表面排水系統(tǒng)的設計，是保證公路正常運營的重要工作。 橋頭路堤路面表面排水形式一般有兩種：（1）分散排水。即以橫向漫流的分散排水方式將路面表面水向路堤坡面排放；（2）集中排水。即橫向漫流式和排放式。根據(jù)泄水口布設位置的不同，集中排放式一般又分為：緣石開洞式和平底格柵式兩種形式。 緣石開洞式結構是直接在緣石或攔水帶上設進水口，其結構形式簡單，不妨礙交通，是廣泛采用的排水形式之一，但由于緣石或攔水帶排水溝中的水流方向總是與緣石開洞入水口平面的法線方向垂直，在水流慣性力的作用下，其截流效率較差。 平底格柵式通常設置在緣石或攔水帶排水溝底部，直接攔截水流，截流效果較好，但在泥沙及土來源豐富的地方，易造成進水口的堵塞。根據(jù)格柵的放置方向，該形式入水口又分為縱格型和橫格型?？v格型開口的長方向與路肩排水溝內(nèi)水流方向一致，試驗表明，同樣的尺寸及開孔率，縱格型截流效果比橫格型好。 集中排放式結構對邊坡的沖刷程度較小，故常用于高等級公路中。但當降雨量大時，長距離設攔水帶，路面水會出現(xiàn)滯留現(xiàn)象，在路表面形成水膜，使路面與車輪之間隔有一層水墊層，降低路面的抗滑性能；且積水容易形成霧障，影響行車安全；受路面平整度影響，攔水帶附近往往殘留積水，長期如此易使路面發(fā)生破壞；設置急流槽影響防護工程和植物綠化，同時也影響路容景觀。由于需要修建攔水帶和急流槽，集中排放式結構工程投資比橫向漫流式的要大。 在工程中具體采用哪種形式的排水結構，需要結合公路等級，進行投資的經(jīng)濟分析和比較，來加以確定。   5 橋頭路堤的邊坡坡面排水與沖刷防護 對于橋頭連接處的排水系統(tǒng)考慮了對從引道流下的路面匯水和從橋面匯流下來的表面水的攔截，避免了橋頭連接處附近出現(xiàn)過多的積水。另外，在橋梁伸縮縫的上游方向約定1.5m處，應增設進水口，以減少流向伸縮縫的水量。所以，橋頭路面的匯水量一般不會比其它位置的匯水量大很多，可以根據(jù)路面匯水面積、路堤高度、路線縱坡及坡面防護方式等因素，選擇集中排水或分散排水方式。對于高等級公路高填方路段，一般采用集中排水方式，同時，對邊坡坡面進行相應的防護。 邊坡防護主要是保護路基邊坡表面免受雨水沖刷，減緩溫差及濕度變化的影響，防止和延緩軟弱巖土的風化、破碎、剝蝕演變過程，從而保護路基邊坡的整體穩(wěn)定性，同時美化路容和協(xié)調(diào)自然環(huán)境。 邊坡防護按其使用性質大致可分為兩類：坡面防護和沖刷防護。其中沖刷防護分為直接和間接兩種。直接防護包括地面加鋪護面墻、混凝土板或采用砌石護坡以及土工織物護面等；間接防護則指沿河路堤修筑調(diào)冶構造物和對河道進行整治。按材料分類可將防護分為：植物防護、污工防護和綜合防護。   6  結論 在總結橋面排水系統(tǒng)的結構形式的基礎上，結合國外有關資料，提出了需設橋面排水系統(tǒng)的最小橋長，并采用試算方法計算了處在豎曲線內(nèi)橋面排水的進水口間距。對橋頭路基內(nèi)部排水結構形式進行了比較，結合橋頭路基模型入滲試驗的結果，提出了集水溝+集水管(同時為出水管)排水形式的布設方法，為實際工程中設計橋頭路基內(nèi)部排水系統(tǒng)，提供了一定的參考。   參考文獻：   1、張艷梅.高速公路排水系統(tǒng)設計探討.公路與汽運，2005 2、陳昕.高速公路排水設計淺談[J].河南科技.2005(2) 3、吳健.高速公路路基路面排水的設計[J].山西建筑.2009(21) 4、馬英.高等級公路路基路面排水設計[J].山西建筑,2006,32(24):90-91