降落在路面上的水,大部分通过道路的横向和纵向坡度流向路肩和路基外,但仍有一部分会沿道路接缝和裂缝的缝隙、道路结合料的空隙、路面和路肩的接缝渗入路面结构内。当地下水位高时,地下水会通过毛细渗流进入路面结构下部;季节性冰冻地区,集聚在路床上部的自由水也会进入路面结构下部。被围封在路面结构内的水分,会浸湿各结构层材料和路基土,使其强度下降,变形增加,从而使路面结构的承载力降低,使混凝土路面产生唧泥,随即出现错台、开裂和整个路肩破坏。
设置路面内部排水系统可改善路面的使用性能,延长其使用寿命,但也相应地要增加路面的造价。《公路排水设计规范》建议遇到下列情况时,应设置路面内部排水系统:
1)年降水量为600mm以上的湿润和多雨地区,路基由透水性差的细粒土(渗透系数不大于10-5cm/s)组成的高速公路和一级公路或重要的二级公路。
2)路基两侧有滞水,可能渗入路面结构内。
3)严重冰冻地区,路基为由粉性土组成的潮湿、过湿路段。
4)现有路面改建或改善工程,需排除积滞在路面结构内的水分。
为迅速排除滞留在路面结构内的自由水,可沿路面边缘设置边缘排水系统,或者在路面结构层内设置排水基层排水系统。
1.路面边缘排水系统
路面边缘排水系统是将渗入路面结构内的自由水,先沿路面结构层的层间空隙或某一透水层次横向流入由透水性材料组成的纵向集水沟,并汇流入沟中的带孔集水管内,再由间隔一定距离布设的横向出水管排引出路基。这种方案常用于基层透水性小的路面,目前,高等级公路建设中通常采用的半刚性基层,均为透水性小的基层,因此,设置边缘排水系统,便于将路面结构内积滞的自由水排出。
路面边缘排水系统主要由透水性填料集水沟、纵向排水管、横向出水管和过滤织物(土工布)组成,如图10-14所示。
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图10-14 路面边缘排水系统
a)新建路面 b)改建路面
1—路肩面层 2—路面面层 3—基层 4—透水填料 5—碎石铺砌 6——混凝土垫板 7—过滤织物 8—集水管 9—出水管
2.排水基层排水系统
基层排水系统是直接在面层下设置透水性排水基层,在其边缘设置纵向集水沟、排水管及横向出水管等,组成排水基层排水系统,如图10-15所示。
图10-15 排水基层排水系统
1—面层 2—排水基层 3—不透水垫层 4—路肩面层 5—集水沟 6—排水管 7—出水管 8—反滤织物 9—路基
采用透水性材料作基层,使渗入路面内的水分,先通过竖向渗流进入排水层,然后横向渗流进入纵向集水管和排水管,再由横向出水管排引出路基。这种排水系统,自由水进入排水层的渗流路径短,在透水性材料中渗流的速率快,排水效果比边缘排水系统好。一般在新建路面时采用此方案。
排水基层下必须设置不透水垫层或反滤层,以防止表面水向下渗入垫层而浸湿垫层和路基,同时防止垫层或路基土中的细粒进入排水基层而造成堵塞。
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