公路地下排水设计理论与土工合成材料应用研究

发表时间:2016/1/15   来源:《工程建设标准化》2015年9月供稿   作者:许华明
[导读] 贵州桥梁建设集团有限责任公司,贵州,贵阳 到目前为止,我国的整个公路系统已得到了一定的完善,但是这并不代表我国的公路问题已经不存在。

许华明
  (贵州桥梁建设集团有限责任公司,贵州,贵阳,550000)
  【摘  要】在有可能会引起公路受损甚至是破坏的诸多因素中,水是一项非常主要的因素,所以在公路建设的设计施工中应当运用相关的专业技术对公路进行排水设计。而特殊材料的应用在各种公路排水的设计中,具有极高的有效性,能够很好地加强公路的排水功能。土工合成材料是一种良好的防水及排水材料,土工合成材料的应用在公路地下排水的设计施工中有着较为广泛的利用。本文将通过对公路地下排水方面的设计理论进行研究.针对土工合成材料在其中的应用状况,具体研究这一材料在公路施工过程中的具体应用。 
  【关键词】地下排水;公路设计;土工合成材料
  到目前为止,我国的整个公路系统已得到了一定的完善,但是这并不代表我国的公路问题已经不存在。反而,由于人口的持续增长和各种不利条件的影响,公路各项常见问题依然存在,而这其中危害较大且频率相对较高的一种问题就是水毁现象依然时有发生。公路水毁现象之所以会产生的原因主要是公路在排水设施的设计过程中即存在着相关的缺陷,影响了整体的施工质量。因此,对公路地下排水设计问题进行研究显得十分重要。
  另一方面,随着国家和公民对公路施工和质量的要求愈来愈高,过去旧有的排水应用已经不能满足公路设计和施工的需求。在这样的背景下,利用土工合成材料完善公路排水设计和施工,将这一新型材料应用于公路系统具有极其重要的意义。
  1 公路地下排水的设计
  公路的路基与路面均会受到地下水和地表水的冲刷、侵蚀,而公路排水设施的本质目的就是要防止这种破坏、损毁现象的发生。实现这一目的有两个途径,第一是要对阻挡路界外的水,以防渗入路面和路基内部;第二则是对通过路面的水有效引导,让这些水能够迅速地排除。公路排水的实现主要体现于几个方面,其中包括路面无阻水和壅水、车辆的运行安全能够得到保障等。常见公路排水的设计以排水区域的为标准可分为六种,分别是路界表面、地下、中央分隔带、路面结构内部、支挡结构、和边坡防护六种。
  本文针对与地下排水设计的理论进行分析,只从地下这一区域进行讨论。地下水对公路的危害主要有二个方面,第一是地下水的冲刷会降低路基的局部稳定性和整体稳定性,第二是将会大大降低路基强度。因此地下排水的理念应集中在拦截并排引含水层的地下水,具体措施有疏干坡体内部地下水、降低地下水水位等。措施的多样化特征决定了排水设施的多样化,比如暗沟、渗沟、渗井、排水沟和排水层等。 
  2 用于公路排水的土工合成材料
  土工合成材料是指可以应用于岩土工程的所有合成材料。在岩土工程材料中土工合成材料属于一种较为新型的材料,其原料是各种人工合成的高分子聚合物,比如化纤、合成橡胶和塑料等。利用这一材料制造形成的产品可利用区域十分广泛,在土体的表面、内部,或者是不同的土体间都可以应用[1]。利用好的合成材料能够对土体起到较好的加强和保护作用。在公路的排水设施的材料应用上,主要有四种合成材料的应用,以下对它们的特征进行论述。
  2.1无纺土工织物
  无纺土工织物的主要构成物就是纤维,合成材料过程是通过对纤维进行定向或者随意排列而所形成的平面织物。从结构来讲,无纺土工织物的种类是非常多的,其中包括短纤型、长丝型、化粘型、针刺型、热粘型等类型,在这些无纺土工织物的种类中,热粘型和针刺型的是最为常用的。


 
  2.2软式透水管
  相对而言,软式透水管的构造比较复杂,它的透水骨架是特殊的弹簧钢丝圈,这种特殊的弹簧钢丝圈本身经过了相对较好的防腐处理,而且外面还覆盖了由聚氯乙烯等材料所制成的保护层。用土工织物对和聚合纤维对这种透水骨架的管壁加以包裹而形成的对应管材就是前文所提到的软式透水管。综上所属,这种管材是一种复合型的合成管材。 
  2.3透水硬管
  透水硬管的排水芯材是由高分子的聚合物制作而成,具有多孔特征,也由外包的土工织物形成过滤层,由透水硬管最终构成的排水体是圆形的复合硬式管。 
  2.4土工复合排水体
  土工复合排水体是指由两种或由更多种类的排水材料所共同组成的排水结构体。对于水工复合排水体而言,由于只要变化其组成的种类类别或数量就能形成新的类型,所以种类也相对较多。在工程中比较常用的类型有速排笼、三维排水网和排水板等。 
  3 土工合成材料在公路的排水设计中的应用
  3.1土工合成材料在渗沟设施与暗沟设施中的应用
  在建造渗沟与暗沟设计和施工过程时,可以将碎石用土工织物包裹起来作为原材料,还可以将混凝土管、塑料管、钢花管、波纹管之类的带孔管件用土工织物包裹。在申购与暗沟设计施工中,应当注意的是,土工合成材料中的速排笼、软式透水管、透水硬管等本身就具有渗沟或者是暗沟的功用,所以这些材料直接埋入地下就可以作为公路的排水设施来使用。 
  3.2土工合成材料在软弱地基中的应用
  在公路地下排水设施的设置中,为了使得地基土固结等类型的水流能够顺利流出路基,必须以一定的坡度水平来铺设排水材料,从具体的操作过程上讲,依一定模式将塑料排水板、复合排水体、土工织物竖直或水平放置。土工合成材料的平面设置需要把软弱地基也包括在预设区域内,在铺设时采用平行排列式或鱼刺式等方式。另外应当注意,在纵面范围内则应强调铺设层次,视施工过程中的实际情况选择采用一层铺设即完毕的方式还是选择两层或多层间隔铺设的方法。 
  3.3土工合成材料在路基路肩中的应用
  因为路基和路肩的防水设施受场地的限制较多,所以在实际施工中使用土工合成材料时,应当事先按照实际的场地条件来计算出预排水流量,以计算出的流量为依据来计算相应排水设施的各种参数,其中包括尺寸、结构、形式和所需的材料量等。
  4 土工合成材料在路堤顶部处的应用
  在公路的路堤顶部设立排水设施主要目的是排除自由水的影响和改善由于填料不良而形成的含水量偏高的现象。因此,在路堤顶部铺设排水材料的方法和方法与软弱地基的基本相同又稍有差别。其不同在于路堤顶部的平面铺设范围是由场地水预计或者已经出现的位置而确定的。另外,在路堤顶部铺设土工合成材料时应当将铺设材料的间距予以控制,一般保持到5-10m之间。 
  5 土工合成材料在填挖结合部的应用
  填挖结合部的排水是地下排水的一 个类别。因为填挖结合部的排水主要针对于渗出的地下水,所以在设计施工时应当事先对填挖结合部的具体情况进行考察和预估,找到在这一区域中易出现地下水渗出状况的位置 ,并将排水合成材料沿着垂直于渗水的方向位置进行布置。在设计施工中应当注意,为了能够将地下水快速高效地从路基内部排除,在公路地下排水设计时所布置的排水材料应当与其它排水设施相互连接起来。 
  6 结束语 
  为了满足城市建设和公民对公路美观性、安全性和生态性的需求必须保障公路排水功能高效、稳定的运作状况,因此,对公路地下排水设计中土工合成材料的应用进行研究并正确应用于施工过程有着非常重要的意义。材料进行研究符合公路系统的未来发展需求。相关的设计和施工人员应当结合具体的道路排水状况,进一步研究和推广土工合成材料在公路地下排水工程中的应用,这对于公路建设有着非常重要的实际意义。
  参考文献: 
  [1]高复栋.土工织物在道路工程中的应用[A].天津市市政( 公路 ) 工程研究院院庆五十五周年论文选集 (1950-2005),2005,1:34 -37. 

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