季节性冻土地区路基排水设计

张艳红：季节性冻土地区路基排水设计121季节性冻土地区路基排水设计张艳红(黑龙江建筑职业技术学院。哈尔滨150025)【摘要】在季节性冻土地区路基路段，路基结构是影响路面使用情况的重要因素。合理的路基结构，对提高路基强度、防治道路冻害的发生、提高路面使用质量、延长路面使用寿命都有着重要意义。然而，由于问题的复杂性，长期以来设计人员将地面排水、地下排水孤立起来进行设计，而未形成整体的路基结构。本文将两者有机地结合起来，形成合理的路基结构，从而保证路基的强度和稳定性。【关键词】季节性；冻土地区；路基排水；设计【中图分类号】TU475．2【文献标识码JB【文章编号】1001—6864(2014)07—0121—02影响路基的水，可分为地面水和地下水两大类。路基吸水水分过多路基强度便降低，因而影响到路面承载能力，使路面变形，以至破坏。因此，路基排水设计的目的，是改善路基湿度状态，减轻水分对路基浸湿作用，保证路基处于较为干燥的状况；限制路基的使用过程中因干湿作用引起的体积变化，保证路基处于较为稳定的状态；消除因负湿差作用而引起的严重湿度累积及其产生的冻胀与翻浆现象；缩小路基在年循环内大气的季节性变化而形成湿密度及强度季节性变化的幅度。这就要求在路基排水设计中，应将地面排水设计与地下排水设计结合起来，在路基断面上形成系统，发挥作用。1边沟加固设计路基两侧必须设置边沟，使大气降水尽快排离路基。边沟形式，以往常采用阶梯形或矩形，从行车安全和美观的角度，目前部分省份采用的浅碟形边沟。高等级公路边沟无论采用何种形式，首先应满足流量要求，并应避免边沟的冲刷和边沟水向路基渗入。通常高等级公路路基段边沟全部采用浆砌片石(或水泥混凝土预制块)加固，既能防止冲刷又能防止边沟水渗入路槽。在季节性冻土地区，浆砌片石边沟在使用初期能起到很好的效果，由于冻融循环的影响，勾缝砂浆会很快脱落，给养护工作带来很大的困难。若养护不及时，地表水就会沿片石缝隙冲蚀片石下土层，导致片石坍塌，一部分水沿塌陷处在边沟下流动并渗入路槽。防冲刷防护形式比较多，如植草、干砌片石防护以及近年来发展起来的土工织物防护。这些防护形式不受冻融影响，但不能起到防渗效果。为解决边沟水向路槽的渗入问题，有以下的方法(1)将两段挖方改做填方形式(图1)。这样，沟底在路槽地面以下，边沟水不会渗入路槽中，从而保证了路基稳定。但这种方法，增加路基土方、防护工程量较大，而且增加占地较多，一般不宜采用。(2)加深边沟，排除路槽排水(图2)。上部断面仍为梯形，将沟底按原宽度加深1．Om，低于路槽底面20em，加深部分采用浆砌片石加固。在靠近路基一侧高于沟底20cm，__＼一一|垂图1挖方改做填方横断面设置泄水孔。这种做法虽能排除路槽排水，但边沟较深，不利于行车安全和养护清理。清理不及时或沟内水深超过泄水孔，都会影响路槽内积水的排除。而且，浆砌片石在冻融循环中很容易损坏。图2加深边沟(3)如果不考虑防渗，边沟加固设计会变得很简单。将边沟与渗沟结合，在边沟下设置渗沟，边沟加固仅考虑防冲刷，在边沟设计中是一种比较有效的方法(图3)。这样，既截断了边沟水向路槽的渗入，又保证了路槽内积水的排除。仅对可能产生冲刷的边沟加固，一般路段可按土质边沟设计。在保证流量的前提下，尽可能减小边沟深度，以保证行车安全。2渗沟的设置及横断面尺寸的确定渗沟的设置对改善路基工作条件是必不可少的重要措施。尤其在季节性冻土地区修建高等级公路时，更应引起重视。进行地下排水设计前，应进行野外工程地质和水文地质调查、勘探和测试，查明水文地质条件，获取有关水文122低温建筑技术2014年第7期(总第193期)图3挖方路堑排水设计图地质参数。危害路基稳定的地下水主要有：地下水位较高，通过毛细现象上升至路槽；路基范围内的裂隙水和层间水渗出；地表水通过边沟、土路肩、路面裂缝渗入路槽。对无固定含水层的层问水采用渗沟排除。其断面尺寸主要根据渗水量大小确定，埋置深度按地下水位高程、地下水位需下降是深度、含水层介质的渗透系数以及冻结深度等因素考虑确定。渗沟用于排除路槽内积水(毛细水、地表水渗入)时，其宽度满足施工需要即可，埋置深度低于路槽换填底面20cm，不必考虑防冻要求。渗沟可设置与边沟下(见图3)，内侧与路槽下换填材料相接。沟内填筑天然砂砾、碎石等透水性好的粗颗粒材料，侧壁及顶部设置反虑层，沟底设排水管。漠北公路工程实例可在渗沟设计时引以为鉴。漠北公路施工中注重地下排水补充设计，在挖方边沟下或路槽边缘设置渗沟，起到了很好的效果。但在施工期间，因对渗水量、渗沟出水口考虑不足，出现了问题。漠北公路某段为挖方(右高左低)，土质为风化砂。原设计仅对槽下40cm风化砂挖压实，夏季施工中发现路堑右侧侧边坡坡脚渗水，出水量大。根据现场情况采取如下工程措施：变更槽下处理设计为换填lO