公路项目路基排水一体化设计方法探讨.pdf
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1、总657期2023年第27期(9月 下)0 引言在公路工程整体设计环节中,路基排水设计是其重要内容之一,公路建成通车后,其路基能否长久保持稳定,一定程度上由排水设施效果决定。如排水设计不合理,出现大量积水后,将严重影响路基的牢固性。本文介绍的主要内容为排水设计一体化,深入研究其设计方法,在此基础上设计具体应用程序。首先,设计路基三维数字研究模型,科学制定设计方案,并利用图表数据进行水力计算,全面整合设计环节内容,从而有效提高计算完整性,以便求得准确的计算结果,从整体上提升设计效率。然后,深入研究方案所用的各种方法,实现自动化设计、精细迭代计算等。1 路基工程水损坏类型及机理分析路基工程水损坏主
2、要有两类:路基外侧的地表水会侵害路基边坡,严重削弱路基强度,使其无法保持稳定,工程人员识别此类水损坏较为容易,对其发生机制及破坏性也有全面认识,从而掌握了具体的解决措施。地表水穿过内部空隙流入路基,与地下水汇合后形成的较大水流,对路基产生巨大冲击,其破坏机理不断发生变化,破坏问题隐藏较深,工程人员很难发现该问题,路基受其影响,各种病害频发,影响车辆通行。所以,公路路基施工时,针对地表水及地下水产生的损坏,须予以高度关注,尤其是后期道路维养阶段,及时了解掌握其破坏性,采取针对性的应对举措,以保持路基稳定,保证公路使用年限。1.1 地面水损坏雨雪天气,部分降水进入路基并渗入地下,剩余部分则积存于路
3、面,形成道路积水。积水受路基阻挡,形成水流冲击路基坡脚,受其长期影响,坡脚会完全被冲刷,没有支撑点承接地面压力,由此导致路基崩塌。为解决上述问题,需在路基一侧挖掘排水沟,积水流入沟内,并得到及时排放,不再对路基构成危害。修路时需要挖掘土石方,由此导致边坡土体失去支撑,流水侵蚀到土体,严重影响其抗剪强度,致使土体荷载增大,可能会引发路基滑塌。为解决上述问题,可在路堑上选定合适位置,修建截水沟,阻挡流水,还可通过修挖排水沟,将水流引至地势低的地方,避免冲刷到边坡。1.2 地下水损坏地表水渗透进路基,与地下水共同影响路基,路基的湿度增加、硬度降低,路面无法承载较大压力,影响到车辆正常通行。大量水分渗
4、入路基,当温度下降时,水分冻结,其体积会变大,如果体积超出路基土容纳极限时,路基因冻结而发生膨胀,膨胀到一定程度,会因隆起而出现裂缝。当气温升高时,冻结的路基会解冻,由此产生大量水分,无法及时排除,路基湿度较高,严重影响其强度,无法承载相应压力。汽车行驶在路面上,路面会出现裂缝、隆起等问题,甚至有泥浆崩出,道路通行能力下降。地下水对路基有一定程度的损坏,地下水渗入后,对路基产生的影响主要存在于初期阶段,有些影响具有继发性。原始影响主要表现为,土地湿度发生变化,这属于物理变化,此外,土层应力状态也会有所改变。受地下水作用的影响,土地强度减小、路面发生沉降、路基出现冻胀,最终导致滑坡。2 排水一体
5、化设计方法和程序架构2.1 排水设计工作主要内容设置排水设施,初步设计其断面大小,主要用于排放积水、拦截水流以及设置集水井等;验算各种设施的水力值,如果达不到设计标准要求,则需要优化排水方案,重新计算截面大小,确保符合设计标收稿日期:2023-04-11作者简介:陈宝林(1989),男,山东菏泽人,工程师,从事公路勘察设计工作。公路项目路基排水一体化设计方法探讨陈宝林(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司,贵州 贵阳 550001)摘要:公路工程设计的一项重要内容就是路基排水设计,排水设施的使用效果会影响路基的稳定性。基于此,对路基排水一体化设计方法进行深入研究。首先进行了路基工程水损坏类
6、型及机理分析,然后研究了排水一体化设计方法和程序架构,最后通过截水沟一体化设计应用实例,深入分析了路基排水一体化设计的技术优势,望能为同类工程提供参考。关键词:公路路基工程;路基排水;一体化设计;程序开发中图分类号:U415.1文献标识码:B52交通世界TRANSPOWORLD准;排水方案内容明确后,计算汇总工程数量,并开始编写用于计算水力的相关资料文件。2.2 传统排水设计方法的不足设计方案中,并未包含验算水力的相关内容,两者的设计版块并无联系,设计水平得不到明显提高;无法准确传递数据,一旦试算不合格且需要迭代计算时,工作效率较低;过去所用的排水方案布设与施工规范还有较大差距,且做不到精确的
7、水力计算。2.3 排水一体化设计思路为获得更高的设计效率和精确度,需要采用一体化设计方式,其具体思路为:充分运用路基三维模型,利用收集到的各项参数值进行计算分析;根据水力计算的结果,合理布设各项排水设施,主要是各种蓄水井、拦截水沟及引流槽等;运用计算模型算出各构筑物长度,设计工程清单;设计排水计算方案。2.4 程序架构经持续完善设计方案、进行准确的水力计算等一系列环节,将其中的各个板块有效打通,实现一体化设计方案,并得到具体应用程序(Road3D_Ps)。其流程见图1。其程序主界面见图2。图1 排水一体化设计流程通过运用三维路基数字模型,结合路面、边坡等各项参数,开发出一体化三维模型。基于模型
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