试论大面积水泥砼路面的排水设计及施工

陈文胜

【摘要】大面积水泥砼路面排水问题非常重要，是需首要解决的公路设计施工问题。要在工程实践中灵活运用各种排水形式, 不断总结经验, 完善排水设计规范并创造出新的设计、施工方案, 以合理解决水泥砼路面的排水问题。本文介绍了公路排水的方式，分析研究了大面积水泥砼路面的排水设计及施工。

【关键词】大面积水泥砼路面排水设计施工

中图分类号： S276 文献标识码： A 文章编号：

当前, 水泥砼路面以其路面刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好等优点, 在公路建设中被广泛使用。国内高速公路以及各级公路在设计时都相应的增加了行车道，拓宽了路面；另外由于高速公路路网建设的日趋成熟，行车处于高速公路上的行车时间越来越长，所以各高速公路设计时本着人性化服务理念，相应的增加了各类服务站、收费等候区等设施，这些设施与拓宽后的路面都属于大面积水泥砼路面。大面积水泥砼路面排水问题非常重要，是需首要解决的公路设计施工问题之一。

一、公路排水的方式

1、路界地表排水

包括路面( 含路肩) 、中央分隔带、路基边坡坡面和路界范围内地表坡面的表面排水以及有可能进入路界的公路毗邻地带的地表水和由相交道路进入路界内的地表水的排出。下面分析高速公路不同路段路表排水的常用方式。

（1）非超高路段地表排水

对填切方不大的路段, 将路表水沿横坡、纵坡、填方坡、切方坡面以自行漫流方式汇集到边坡排出。

对填方较大的路段, 填方坡面采取菱形或拱形等结构形式护坡, 将路面水通过挡水带汇集到急流槽从边沟排出。

对切方较高的路段, 需增设截水沟, 切方坡面采取草皮或各种形式护坡。

（2）超高路段路表排水

在超高路段, 横坡倾向一侧应作特殊排水设计,以下是常用的排水方式：

直接让超高一侧的路面水通过排水带汇集,经过中央隔离带从另外一侧排出, 这种方式施工方便、造价低廉。但另一侧路面可能形成水膜, 对行车安全有一定影响。

在靠近中央分隔带的路缘内侧设置由汇水沟、跌水井、横向排水管和急流槽等组成的独立排水系统。

2、路面内部排水

排除通过路面接缝、裂缝或空隙, 或由路基、路肩渗入并滞留在路面结构内的自由水。

进入路面结构内的自由水可通过向路基下部渗流而逐渐排出, 当路基为低渗透性土( 渗透系数小于10- 5cm/ s) 时, 排除0. 1 m3 路面结构内自由水需要1 d 以上时间; 当透水性更低(渗透系数小于10- 7cm/ s) 时, 排除这些水理论上需要数个月, 实际上是不透水的。这样一来, 路面结构内的自由水便好像安置在封闭的槽式浴盆内, 被长时间积滞在路面结构内部, 浸湿各结构层的材料和路基土, 使其强度降低、变形增加, 从而使路面结构的承载力降低, 使用寿命缩短。更为严重的是, 由于路面是层状结构, 层间结合处易出现空隙, 进入空隙的自由水在行车荷载作用下会成为高孔隙水压力和高流速的水流(据试验测定, 压力差可达69 kPa, 小客车驶过时水流速为0. 15 m/ s, 货车驶过时水流速可达0. 9 m/ s) ,冲刷层面材料并从缝隙处向外喷射带冲刷材料的泥浆( 唧泥) , 致使水泥砼面层出现错台和板底脱空等病害, 从而使整个路面结构的使用性能迅速变坏。因此, 合理设置路面内部排水系统, 迅速将积滞于路面结构内的水分排出路基外, 是提高公路使用寿命的关键一步。

排水基层厚度通常为8-15 cm。材料的渗透系数不得小于300 m/ d; 最大粒径不得超过层厚的2/ 3, 粒径4. 75 mm 以下细料含量不应大于10%。

对于改建公路, 常采用边缘排水法改善排水系统, 将渗入路面结构的自由水先沿路面结构层间空隙或某一透水层横向流入纵向集水沟和排水管, 再横向流出路基。近些年, 美国加利佛尼亚州的路面改建工程常用这种方法改善排水系统, 效果较好。

3、地下排水

地下排水的目的是提供稳定的路基和坡体, 提高路堤基底的承载能力。管式渗沟是最常用的地下排水设施, 它拦截含水层的地下水或降低地下水位。

在盛产石料地区也可采用洞式渗沟, 其设置形式和结构见《公路排水设计规范》( JT J 018- 97) 。现在工程实践中使用较多的还有填石渗沟( 盲沟) , 盲沟相对于管式和洞式渗沟的优点是施工简单、便于操作、造价低廉。

当路界地表排水、地下排水、路面内部排水三者有机地结合起来时, 就可以迅速将水排出, 使公路土基长期保持相对干燥状态, 公路路基承载力和使用寿命将会大大提高。

二、大面积水泥砼路面的排水设计

大面积水泥砼路面的排设计包括纵向路面排水系统、横向路面排水系统、横向路面坡度排水系统、纵横衔接部分的排水系统以及路基侧沟的排水系统等。

1、纵向路面排水系统设计

（1）收费等候区中每三条行车道中间的砼路面下方设置一条地缝，视具体单向车道数量进行设计。

（2）地缝尽量设计于路面以下，避免地缝高程与路面高程等高的设计，减少施工难度增加美观度。

（3）依据公路所处地区、地段的气候降水特征计算出目的排水量，再根据目的排水量进行排水设计的相关计算。通常地缝排水可采取外方内圆形内径为30cm左右的钢筋砼结构，断面为外宽55cm左右，高取50-65cm左右，中部距顶约8-12cm处设计直径为30cm左右的PVC管。PVC管的顶部中间应设置宽为3cm左右的通缝，底部高约18cm左右，四周设计30 级强度的钢筋砼。

（4）地缝中应设置纵向钢筋，通常采用直径为φ8的钢筋共约10 根左右，每根长度以400cm为宜，于顶、底部处各设4根，中部设2 根。横向设置的钢筋应采取直径为φ10 的矩形钢筋箍，其间距为15cm，每根钢筋的长度约为200cm左右，于顶部的中间处留置10cm的缝隙，钢筋距地缝外边间距为5cm。

（5）地缝的设计长度通常为40m左右，底部可设计为双向坡或单向坡，坡度约为0.5%-1%。

（6）砼路面层设置的纵向施工缝应与地缝的通缝宽度相同，面层的纵向施工缝选择的拉杆钢筋、面层设计的尺寸规格无变化。

2、横向路面排水系统设计

（1）横向设置排水管，每隔40m 设置一道，长度等于道路中的第一条地缝距路基边缘的距离。

（2）排水管的顶面高程通常应与路面基底层的顶面高程一致。

（3）排水管应采取钢筋砼结构，砼强度为35 级，断面为圆形，内径为30cm、壁厚为4cm。

（4）排水管设计铺设坡度应为1%-2%，上层的砼面层应采取双层钢筋网状结构。

3、横向路面坡度排水系统设计依据公路工程相关技术标准要求，车道数与横坡度的设计值成正比。大面积水泥砼路由于车道多，所以应将横坡度取值设置为1%左右。

4、纵横衔接部分的排水系统设计纵横衔接部分即集水井的设计中主要应注意以下几方面：

（1）集水井的设置应以横向每隔3 条车道、纵向每隔40m即设置一处。

（2）集水井应设计为70×60×90cm的矩形，与纵向的地缝及横向的排水管进行连接。井壁应为砖混结构，厚度以10-14cm为宜。

（3）集水井的顶部设置铸铁板，其顶部高程应比砼路面的高程低约2cm左右。

（4）集水井的底部设计为20 级强度的砼铺砌，厚度约为10cm左右。

5、路基侧沟的排水系统设计

（1）路基侧的横面与各条排水管相连接，纵向排出路基以外或排入暗沟。

（2）通常大面积水泥砼路面的侧沟以顶部宽100cm，底部宽60cm为宜，高度设计视排水管的高程而定，沟底的纵向坡度为1%-2%。

（3）使用7.5 级的水泥砂浆砌抹片石，沟壁与沟底的厚度约为30cm左右。沟底的表面应以不小于2cm的厚水泥砂浆进行抹面。

三、大面积水泥砼路面施工要点

1、大面积水泥砼路面排水系统施工

（1）纵向路面排水系统施工确保水稳基层铺筑并压实完毕后，随即采取人工方式开挖地缝的沟槽，并清理槽内，安置地缝钢筋并同时放置PVC管给予固定。检查无误后，实施砼浇筑，以震捣机械压实。一周后于地缝顶面的中间处标注宽度为3cm宽通缝施工线，使用13cm切割深度的切割机实施切割，并清理干净。砼面层的施工过程中使用钢模精确对齐地缝的一侧实施砼面层的浇筑；另外一侧施工时，于地缝顶端使用厚3cm的泡沫板进行隔离，泡沫板顶面高程应低于砼面板高程2cm，而后实施另一侧砼面层浇筑。当砼面层达到设计的强度要求后，施画地缝通线，使用切割机进行切割，清理切割下来的废物。

（2）横向路面排水系统施工底基层人工实施排水管沟槽挖掘工程并完全清理干净后，施放排水管道，排水管道的四周使用强度为20 级的砼进行浇筑，采取震捣机械压实。

（3）纵横衔接部分的排水系统施工基底层完工后，采取人工挖掘集水井的坑洞，并使用砖进行砌筑。使集水井纵向与地缝连接，横向与排水管连接。

（4）路基侧沟的排水系统采取浆砌片石施工，过程中注意连接排水管，并保证排水管出口无覆盖。

2、施工要点

（1）实施地缝的人工沟槽壁的开挖时，应注意使沟槽壁与地面尽量呈垂直角度。实施切割作业时应选择技术熟练的操作人员实施，否则修复困难很大，会增加施工难度。实施地缝切割时注意将PVC管一同切割，否则无法实现排水作用。地缝的施工结束后，注意相关车辆不要对地缝上方路面进行碾压，防止地缝上层的12cm厚砼出现问题。

（2）在浇筑砼路面过程中挂于面层纵向钢筋上的泡沫板，应与地缝完全对齐，地缝的上方纵向钢筋的外露部分须完全涂抹防锈漆，以延长使用寿命。

（3）开挖安放排水管的沟槽时注意使其与地面呈垂直角度。施放排水管以前于沟槽底部先铺设一层砼，然后再施放排水管。两条排水管相衔接时应注意接口对齐，避免接口处渗漏。排水管顶部的高度不得高于水稳基层底部的高度，以避免排水管被压裂。排水管周围的砼必须实施机械震捣确保紧实。

（4）地缝排水管的两端须安放于集水井的井壁上，集水井壁、地缝与排水管各环节的连接必须严密。集水井上端的铸铁板与井壁封口必须严密。

（5）施工过程严格遵照相关标准执行，严格控制施工质量，其中地缝与排水管的质量是重中之重，因此其被砼面板覆盖，修复的难度极大。

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