球墨铸铁边沟盖板

摘 要：高速公路路面积水问题是近年来路面病害研究重点之一，为彻底解决路面积水问题，以泉南高速石吉段K489+500路面积水处治为例，通过现场测量路面高程，计算路面纵、横坡度，并分析积水原因，选用多种措施对该处路面积水进行综合处治，从而解决路面积水问题，为同类工程积水处治提供参考。

关键词：高速公路;路面积水;处治措施;

作者简介：胡子全（1984—），男，江西万年人，工程师，研究方向为高速公路建设与养护工程。;

路面积水是沥青路面病害之一，已成为高速公路车辆行驶的重大安全隐患。路面积水若不能及时排除，在高速行车的荷载下，积水易渗透入路面结构层，造成骨料松散，进而发育为坑槽或裂缝，降低沥青路面使用年限，影响路面行车安全。

泉南高速石吉段K489+500长期路面积水，损坏路面结构层，导致交通事故频繁发生。根据现场调查，此处位于路线超高过渡段，在该段外侧车道的横坡由负变正会出现一个零坡度断面，该段的路线纵坡也较小，容易积水。当车辆行驶速度超过某一临界速度时，车辆的前轮会发生水漂，易发生滑移、侧翻等交通事故。

影响路面有效摩擦系数的因素主要有：路面的干湿情况、沥青材料的种类和用量，矿料表面的粗糙度，轮胎的状况和路面的温度等。路面有效摩擦系数与路面抗滑性能成正比，有效摩擦系数越大，路面抗滑性能越好。其中，路面的干湿情况是影响有效摩擦系数的重要因素，在路面积水的情况下，沥青路面的有效摩擦系数及抗滑性能均大幅降低，主要是由于在高速行车情况下，水分在路面形成了润滑水膜，阻隔了轮胎与路面的接触。若水膜较厚，水分未能迅速排除，轮胎与路面间形成了全面水膜，造成轮胎离开路面，完全处于由水支持的状态，摩擦系数急剧降低，行车易发生滑移造成交通事故，这层水膜要在很大的压力下才能排除。旧路面在养护过程中，欲提高沥青路面的摩擦系数，就要使其表面变粗糙或及时迅速排除积水。

积水达到一定深度的情况下，高速行驶的车辆溅起的水花在车辆后方上空形成水雾，特别是有大车通行的情况下，更易影响后方车辆驾驶员视线，使其看不清前方车辆的转向灯和尾灯，且水雾的浓度一般随积水厚度的增加而加重。另外，路面积水在夜间易形成一块块“镜面”，使车灯光产生反射，扰乱驾驶员视线，影响正常驾驶。

随着路面使用年限及车流量的增长，路面会出现裂缝、松散、坑槽等病害，若积水停留时间过长不能及时排出，部分积水会沿着缝隙渗进路面，致使沥青路面渗水系数增大，随着时间推移会慢慢下渗至基层、底基层，甚至路基，从而引起路面结构性能的破坏。如裂缝、沉降、断板等现象，致使路面结构的使用性能迅速变坏，将降低路面使用年限，增加养护成本。

G72泉南高速石吉段于2010年9月建成通车，其主线原设计路面结构层为4cm改性沥青AC-13A+6cmAC-20C+7cmAC-25C+8cmATB-25+18cm水稳碎石+17cm水稳碎石+20cm级配碎石。根据查阅建设期路面竣工图，K489+300—K489+720左幅原路面横坡为2%，测量其路面标高，横纵坡坡度较小，趋于0。中分带排水沟为缝隙式排水沟，盖板的泄水孔小，且设置数量少。该段路线最低点处未设置集水井，超车道内侧边缘处偏高，一定程度上阻碍路面雨水径流。行、超车道轮迹带处有轻微车辙，局部有轻微沉陷。综合以上问题，雨季容易导致该处路面积水严重，路面形成一定深度的积水水膜，当行车超过某一临界速度时，车辆的前轮就会发生水漂，行车易发生滑移、侧翻等交通事故。根据查阅泉南高速石吉段K489+500处交通事故和路损资料，2016年—2020年交通事故情况如表1所示。

表1 2016—2020年事故统计表 下载原图

泉南高速石吉段K489+500左幅于2020年5月份针对该段的路面积水进行过一次路面预防性处治，采取调整路面横坡的措施。该段单幅上面层和中面层（4cmAC-13+6cmAC-20）全部进行铣刨，铣刨后进行应急车道外侧边缘回补10cmAC-20+4cmAC-13，超车道外侧边缘回补6cmAC-20+4cmAC-13。此次路面预防性处治短期内减缓路面积水问题，但未能彻底消除路面积水。

为查明泉南高速K489+500处的路面积水原因，对路面标高现状进行测量，基点选用路侧一个固定点，测点布置如图1所示。

图1 测点布置图（单位：cm) 下载原图

根据相对高程测量结果，横坡变化如图2所示。纵坡变化如图3所示。

图2 路面横坡变化图 下载原图

由现场调查与测量结果分析得知该处路面积水原因为：

(1）路面横坡从-4%变化至-0.5%，纵坡从2%变化至0.5%，在K489+500处横纵坡坡度较小，不足1%。

(2）中分带排水沟为缝隙式排水沟，盖板的泄水孔小，且设置数量少。

图3 路面纵坡变化图 下载原图

(3）该段路线最低点处无集水井，集水井设置位置不合理。

(4）超车道内侧边缘处偏高（含标线厚度），一定程度上阻碍路面雨水径流。

(5）行、超车道轮迹带处有轻微车辙，局部有轻微沉陷，一定程度上阻碍路面雨水径流。

综合以上问题，雨季容易导致该处路面严重积水，路面形成一定深度的积水水膜，当行车速度超过某一临界速度时，车辆的前轮会发生水漂，导致行车发生滑移、侧翻等交通事故。

结合泉南高速K489+500处路面产生积水的各方面原因，综合运用缝隙式排水沟改明沟、路面精铣刨、路面最低点处增设集水井和横向排水管、路面刻槽等多种措施加以处理，增强路面排水能力。

拆除原路面路缘石处缝隙式排水沟预制混凝土盖板，清理沟底淤积，采用C20混凝土微抬低洼处沟底标高并找平，使排水沟排水通畅，雨水集中排至集水井。集水井在原来的基础上用C20混凝土抬高12cm，并使用球墨铸铁雨水篦子井盖，井盖低于路面1cm，此措施可加大流水量及加快流水速度。

在超车道边沟往外侧沥青路面1m范围内进行厚度1cm的精铣刨增大路面有效摩擦系数，降低超车道的标高，改变路面雨水路径，使路面雨水快速集中流进边沟。路面精铣刨后洒布一薄层改性乳化沥青封闭路面，以防止雨水渗入结构层而产生路面病害，洒布量为0.4～0.6kg/m2。

由于原集水井设置在路面纵坡最低点，不能高效快速收集排水沟的雨水并通过横向排水管排出，因此在路面最低点处设置深2m的集水井并设置对应横向排水管。雨水由集水井通过横向排水管排至路肩外侧边坡急流槽。为防止影响交通，不能破损路面埋置横向排水管，应采用无破损路面式顶管法施工设置横向排水管。

查阅资料可知，根据不同降雨强度和道路纵坡、横坡条件下的平均水膜厚度公式为：

式（1）中：h为路表平均水膜厚度；q为降雨强度；l为路面水流路径长度；n为粗糙系数；ix为横坡；iy为纵坡。

在路面横纵坡很难改变的情况下，可缩短路面水流路径长度，取横坡1%，纵坡1%，降雨强度为3mm/min，粗糙系数取0.08，以下是水膜厚度随水流路径长度变化关系。水膜厚度随水流路径长度变化见图4。

图4 水膜厚度随水流路径长度变化图 下载原图

水流路径长度越长水膜深度越大，本次处治采取路面刻槽和埋置U形及回形排水槽的方式以缩短路面水流路径长度，从而降低水膜深度。路面刻槽大小控制在槽宽3cm，槽深4cm，长2m左右，刻槽后埋置U形及回形排水槽，排水槽顶面低于路面0.5cm,U形及回形排水槽顶面设置直径0.5cm圆孔，圆孔间距10cm。通过路面刻槽和埋置排水槽的方式能既不影响行车舒适性，又能引导路面积水通过排水槽快速流入排水边沟。

传统交通标线采用热熔型涂料，厚度约为2.5mm，标线形成一条拦水埂，减缓雨水散排的效果和速度。本次处治将普通热熔标线改成雨夜点状标线，增大雨水散排速度并提高了雨天及夜间标线反光效果。同时采取车道中虚线改为中实线，并增设视觉减速标线、震荡减速标线，增设“雨天路滑，减速慢行”警示标志牌等设施，提示车辆减速通过路面积水段，保证行车安全。

为减少对道路通行的影响，试验段施工采用半封闭状态施工，在只封闭超车道的情况下施工，不仅加大了危险系数，也增加了施工难度。为保证施工安全，作业控制区采用高速公路标准长期养护作业安全作业规程布置交通安全设施。《公路养护安全作业规程》（JTG H30—2015）中明确规定：高速公路长期养护控制区应布置警告区、上游过渡区、缓冲区、工作区、下游过渡区和终止区。

养护作业控制区应符合下列规定：

(1）限速过程应在警告区完成。限速应采用逐级限速或重复提示限速方法。逐级限速宜每100m降低10km/h。相邻限速标志间不宜小于200m。根据（JTG H30—2015）表4.0.3中规定，最终限速值为80km/h。

(2）警告区最小长度应符合规定，施工警告区设置长度为1 500m。

(3）上游过渡区最小长度应符合规定，上游过渡区设置长度为200m。

(4）缓冲区最小长度应符合规定，缓冲区设置长度为120m。

(5）工作区结合规程和现场设置长度为300m。

(6）下游过渡区设置长度为30m。

(7）终止区设置长度为30m。

采用球墨铸铁QT500-7浇筑加工而成，通过球化剂对铸铁进行球化，使铸铁结构结合更紧密，密度更高、强度更强、韧性更好，其综合性能接近钢。本次的边沟球墨铸铁雨水篦子尺寸为长×宽×高=500mm×300mm×40mm，配有角钢，耐腐蚀、易维护，更易于打开清除沟底淤积。

槽钢为建造用碳素结构钢，具有较好的焊接、铆接性能及综合机械性能。产槽钢的原料钢坯为含碳量不超过0.25%的碳结构，为普通槽钢，本次槽钢尺寸根据现场槽深度先预制后安装。槽钢本身厚度为5mm。

乳化沥青是将通常高温使用的道路沥青，经过机械搅拌和化学稳定的方法（乳化），扩散到水中而液化成常温下黏度很低，流动性很好的一种道路建筑材料，主要由沥青、乳化剂、稳定剂和水等组成。

路面积水对行车易造成打漂和滑移，根据交通部门的数据统计，本试验路段近5年的交通事故量为21次，平均每次的经济损失超过人民币5 000元。而此次路面积水处治完成后，该处至今未发生交通事故，提高了行车安全，减少了事故数量。

超车道进行精铣刨后不仅加大了水流路径，也加大了路面的摩擦系数，提高了路面抗滑性能。路面刻槽也是加大路面摩擦系数的方式之一，能够提高路面抗滑性能，加大安全指数，使路面行车条件得到了极大的改善。

本次积水处治完成后，路段易积水点均未出现积水情况，路面行车条件得到了很大的改善，保障了高速的畅通，极大地降低了事故发生率，大幅提高了行车的安全指数，保障了司乘人员的生命财产安全。

养护单位对路面积水的处治通常为路面预防性养护处治，一个积水点按200m单幅上面层进行铣刨，铣刨后回补4cm AC-13的路面预防性养护单价为1600元/m3，泉南高速K489+500处积水点若采用路面预防性养护处治花费为200m×11.25m×0.04m×1600元，合14.4万元，而本次积水处治花费约为4万元，相对于路面预防性养护处治，节省比例约为72%，达到降本增效的目的。此外，本次路面积水综合处治试验段施工也为以后日常养护及路面积水处治提供了有效的施工数据。

本文以泉南高速k489+500路面积水处治为例，具体分析了积水形成的主要原因，并提出解决方案，极大改善了路面技术状况指数，提高了行车安全，带来了较大的社会效益和经济效益，为以后日常养护及路面积水处治提供了切实有效的措施。

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