路桥连接处排水系统初步研究

路桥连接处排水系统初步研究
【摘要】路桥工程建设过程中，排水系统建设是一个重要的环节，在排水工程施工过程中，路桥连接处的排水系统的建设是最为关键的。

本文将从以下几个方面来分析路桥连接处排水系统建设的重要性，以及施工的要点。

【关键词】路桥；连接；排水系统
一、前言
路桥连接处排水系统在路桥竣工后发挥着重要的作用，是防止路桥遭到积水侵蚀的重要结构系统，因此，分析路桥连接处排水系统的建设问题是非常有现实意义的。

二、路面表面排水形式
路面表面排水形式一般有两种:横向漫流式和集中排放式。

根据泄水口布设位置的不同集中排放式一般又分为:缘石开洞式和平底格栅式两种形式。

1、横向漫流式
该排水形式是利用路面和路肩的横向坡度排除路表面上的雨水。

它一般用于路线纵坡平缓、汇水量不大、路堤较低且边坡坡面不会受到冲刷(如具有坛工防护)的路段。

一般高等级公路上不采用横向漫流排水形式。

有关资料显示在同样没有边坡防护的条件下与集中排水式相比较横向漫流式对边坡的冲刷程度大。

2、集中排放式
该排水形式是在路肩外侧边缘处设置拦水带。

将路面表面水汇集在拦水带同路肩铺面组成的浅三角形过水断面内然后通过隔一定间距设置的泄水口和急流槽排放到路堤坡角外。

根据泄水口的布设位置,集中排放式又分为缘石开洞式和平底格栅式。

三、路桥连接处桥头表面排水系统
路桥连接处桥头表面排水是保障桥面行车安全、通畅和防止水通过接缝或裂缝渗入台背内部、并保证桥梁下部边坡周围不受桥面水冲蚀的重要组成部分。

1、表面路拱横坡和纵向坡度
路桥连接处桥头表面必须有足够的横向坡度和纵向坡度把路面上的水汇集到行车道两侧由路缘石(或护栏)和路面组成的过水断面内。

《公路排水设计规范》
规定桥面横向坡度,可按路面横向坡度取用或者比后者大015%。

考虑到路桥连接处的特殊性,在不影响行车安全的情况下可取横向坡度比路拱横坡大0%)015%。

引道纵坡可按《公路桥涵设计通用规范》执行。

2、泄水口与泄水管
在路桥连接处接缝上游方向设置泄水口,有助于减少流向接缝的水量。

日本规定在桥面排水时在伸缩缝上游115m处设置泄水口。

路桥连接处在不影响结构的情况下可借鉴桥面排水。

泄水口应设置在行车道边缘处。

泄水口顶面略低于周围路面,有利于表面水向泄水口汇流。

泄水管的横截面面积一般按三倍设计流量考虑,可采用圆形或矩形两种断面形式。

《公路排水设计规范》规定桥面排水圆形泄水口的直径宜为15)20cm。

由于当桥梁纵坡大于2%、桥长小于50m时,雨水一般流至桥头从桥头引道排除,桥上就不再设置专门的泄水管道,所以应在桥头引道的两侧设置引水槽,来阻止雨水冲刷引桥路基,并加大泄水口尺寸。

泄水管通常采用铸铁管或PVC管或镀锌管。

图2推荐翼墙的详图
美国爱荷华州推荐表面径流可通过建造翼墙来直接引导水流远离桥梁接缝(如图2),并在引道板的路肩上用一个大直径的表面排水沟和水槽系取得良好的排水效果。

图3表示在美国爱荷华州取得良好的排水效果的桥梁引道表面排水入口形式。

图3桥梁引道上的表面排水人口
3、接缝系统
路桥连接处接缝是表面水进入台背的入口。

路桥连接处接缝形式一般有两种:封闭式和开口式。

设计接缝排水系统时应使其便于检查和维修。

（一）封闭式接缝
封闭式接缝可以有效地阻止水和化雪盐等污染物进入台背内部。

接缝嵌缝料应选用与接缝槽壁黏结力强、回弹性好、适应混凝土板收缩、不溶于水、不渗水、高温不流淌、低温时不脆裂、耐老化的材料。

常用的嵌缝材料有聚氨酯焦油类、沥青玛蹄脂类、乳化沥青类、氯丁橡胶类、聚氯乙烯胶泥、沥青橡胶类以及橡胶嵌缝条等。

减小引道搭板与桥面板之间的接缝宽度既能减少结构性跳车,又能减少通过接缝渗入台背填料内部的水。

美国37个州的接缝宽度在113cm到5cm之间。

除了减小接缝宽度外,选择良好的嵌缝料也能有效地阻止水渗入。

根据研究资料可知,V形橡胶封盖接缝系统在已建桥台中取得不错的效果(见图4)。

图4V形橡胶封盖封闭式接缝
2、开口式接缝
开口式接缝一般有平头接缝、滑动板接缝和指形接缝。

一般在开口式接缝下安装排水系统来收集和排除桥面径流,以阻止含盐的污染物径流毁坏面板下的关键部位。

目前,一般采用柔性水槽,主要有玻璃纤维和氯丁橡胶等耐腐蚀材料。

水槽应被设计成最小1%的斜坡以利于排除水和杂物。

开口式接缝的最初造价比封闭式接缝更便宜。

平头接缝一般用于位移小于25mm的接缝,由于不能为相邻两板边缘间的交通提供过渡、不能阻止水和漂流物进入开口和混凝土面板边缘易破裂剥落,笔者认为可在接缝毁坏后将其重新设计成封闭式接缝。

滑动板支座用于位移在25—75mm之间的接缝,由于设计和施工等不符合要求,滑动板接缝的滑板会随时间的增长产生松动并在行车作用下产生噪音,当滑动板完全分离时便会造成安全隐患。

故笔者认为在重载汽车过多的路段采用其他形式的接缝代替滑动板接缝可产生更好的效果。

图5指形开口式接缝排水系统
指形接缝(齿形接缝)用于位移在75mm以上的接缝,其主要缺点是锚固不足、指端向上弯曲导致产生噪音、行使表面不平整及“断指”等。

图5为典型指形开口式接缝排水系统结构示意图。

四、桥头路基内部排水
在降雨情况下,雨水可能会通过桥头裂缝或桥头附近路面渗入到路基内部,当路基填土为低透水性填料时,内部的雨水向两侧和向下渗透的速度很慢,在这种情况下,雨水会长期积滞在路基内部,使路基强度下降,变形增加,进而导致道路整体结构承载能力降低,使用寿命缩短。

因此,桥头路基内部排水是十分重要的。

1、路基内部排水系统的设计原则
设置路基内部排水系统的目的就是迅速排出积滞在路基内部的自由水,因此,
在设计时要保证各项设施具有足够的泄水能力,同时还要考虑排水设施的耐久性和自由水在结构内部的渗流时间。

2、路基内部排水系统的结构形式
根据现有的资料分析,桥头路基内部排水的结构形式一般有五类:桥台背上设泄水孔、连续排水层、软式透水管、集水沟+横向集水管(同时为出水管)、集水沟+横向集水管+纵向出水管。

对以上五种形式的排水结构进行比较分析可得:第四种结构形式施工技术相对复杂些,但从长远角度考虑,其排水效果好,后期维修费用低。

五、桥头路堤的边坡坡面排水与冲刷防护
对于桥头连接处的排水系统考虑了对从引道流下的路面汇水和从桥面汇流下来的表面水的拦截，避免了桥头连接处附近出现过多的积水。

另外，在桥梁伸缩缝的上游方向约定1.5m处，应增设进水口，以减少流向伸缩缝的水量。

所以，桥头路面的汇水量一般不会比其它位置的汇水量大很多，可以根据路面汇水面积、路堤高度、路线纵坡及坡面防护方式等因素，选择集中排水或分散排水方式。

对于高等级公路高填方路段，一般采用集中排水方式，同时，对边坡坡面进行相应的防护。

边坡防护主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土的风化、破碎、剥蚀演变过程，从而保护路基边坡的整体稳定性，同时美化路容和协调自然环境。

边坡防护按其使用性质大致可分为两类：坡面防护和冲刷防护。

其中冲刷防护分为直接和间接两种。

直接防护包括地面加铺护面墙、混凝土板或采用砌石护坡以及土工织物护面等；间接防护则指沿河路堤修筑调冶构造物和对河道进行整治。

六、结束语
综上所述，路桥连接处排水系统设计关系到整个路桥的使用寿命和运行的安全性，因此，在进行设计施工过程中，要不断提高设计人员的综合素质，立足工程实际，提高设计水平，为后续的施工奠定坚实基础。

【参考文献】
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[2]陈昕.高速公路排水设计浅谈[J].河南科技,2010(2).23.
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