球墨鑄鐵邊溝蓋板

摘 要：高速公路路面積水問題是近年來路面病害研究重點之一，為徹底解決路面積水問題，以泉南高速石吉段K489+500路面積水處治為例，通過現場測量路面高程，計算路面縱、橫坡度，并分析積水原因，選用多種措施對該處路面積水進行綜合處治，從而解決路面積水問題，為同類工程積水處治提供參考。

關鍵詞：高速公路;路面積水;處治措施;

作者簡介：胡子全（1984—），男，江西萬年人，工程師，研究方向為高速公路建設與養護工程。;

路面積水是瀝青路面病害之一，已成為高速公路車輛行駛的重大安全隱患。路面積水若不能及時排除，在高速行車的荷載下，積水易滲透入路面結構層，造成骨料松散，進而發育為坑槽或裂縫，降低瀝青路面使用年限，影響路面行車安全。

泉南高速石吉段K489+500長期路面積水，損壞路面結構層，導致交通事故頻繁發生。根據現場調查，此處位于路線超高過渡段，在該段外側車道的橫坡由負變正會出現一個零坡度斷面，該段的路線縱坡也較小，容易積水。當車輛行駛速度超過某一臨界速度時，車輛的前輪會發生水漂，易發生滑移、側翻等交通事故。

影響路面有效摩擦系數的因素主要有：路面的干濕情況、瀝青材料的種類和用量，礦料表面的粗糙度，輪胎的狀況和路面的溫度等。路面有效摩擦系數與路面抗滑性能成正比，有效摩擦系數越大，路面抗滑性能越好。其中，路面的干濕情況是影響有效摩擦系數的重要因素，在路面積水的情況下，瀝青路面的有效摩擦系數及抗滑性能均大幅降低，主要是由于在高速行車情況下，水分在路面形成了潤滑水膜，阻隔了輪胎與路面的接觸。若水膜較厚，水分未能迅速排除，輪胎與路面間形成了全面水膜，造成輪胎離開路面，完全處于由水支持的狀態，摩擦系數急劇降低，行車易發生滑移造成交通事故，這層水膜要在很大的壓力下才能排除。舊路面在養護過程中，欲提高瀝青路面的摩擦系數，就要使其表面變粗糙或及時迅速排除積水。

積水達到一定深度的情況下，高速行駛的車輛濺起的水花在車輛后方上空形成水霧，特別是有大車通行的情況下，更易影響后方車輛駕駛員視線，使其看不清前方車輛的轉向燈和尾燈，且水霧的濃度一般隨積水厚度的增加而加重。另外，路面積水在夜間易形成一塊塊“鏡面”，使車燈光產生反射，擾亂駕駛員視線，影響正常駕駛。

隨著路面使用年限及車流量的增長，路面會出現裂縫、松散、坑槽等病害，若積水停留時間過長不能及時排出，部分積水會沿著縫隙滲進路面，致使瀝青路面滲水系數增大，隨著時間推移會慢慢下滲至基層、底基層，甚至路基，從而引起路面結構性能的破壞。如裂縫、沉降、斷板等現象，致使路面結構的使用性能迅速變壞，將降低路面使用年限，增加養護成本。

G72泉南高速石吉段于2010年9月建成通車，其主線原設計路面結構層為4cm改性瀝青AC-13A+6cmAC-20C+7cmAC-25C+8cmATB-25+18cm水穩碎石+17cm水穩碎石+20cm級配碎石。根據查閱建設期路面竣工圖，K489+300—K489+720左幅原路面橫坡為2%，測量其路面標高，橫縱坡坡度較小，趨于0。中分帶排水溝為縫隙式排水溝，蓋板的泄水孔小，且設置數量少。該段路線最低點處未設置集水井，超車道內側邊緣處偏高，一定程度上阻礙路面雨水徑流。行、超車道輪跡帶處有輕微車轍，局部有輕微沉陷。綜合以上問題，雨季容易導致該處路面積水嚴重，路面形成一定深度的積水水膜，當行車超過某一臨界速度時，車輛的前輪就會發生水漂，行車易發生滑移、側翻等交通事故。根據查閱泉南高速石吉段K489+500處交通事故和路損資料，2016年—2020年交通事故情況如表1所示。

表1 2016—2020年事故統計表 下載原圖

泉南高速石吉段K489+500左幅于2020年5月份針對該段的路面積水進行過一次路面預防性處治，采取調整路面橫坡的措施。該段單幅上面層和中面層（4cmAC-13+6cmAC-20）全部進行銑刨，銑刨后進行應急車道外側邊緣回補10cmAC-20+4cmAC-13，超車道外側邊緣回補6cmAC-20+4cmAC-13。此次路面預防性處治短期內減緩路面積水問題，但未能徹底消除路面積水。

為查明泉南高速K489+500處的路面積水原因，對路面標高現狀進行測量，基點選用路側一個固定點，測點布置如圖1所示。

圖1 測點布置圖（單位：cm) 下載原圖

根據相對高程測量結果，橫坡變化如圖2所示?？v坡變化如圖3所示。

圖2 路面橫坡變化圖 下載原圖

由現場調查與測量結果分析得知該處路面積水原因為：

(1）路面橫坡從-4%變化至-0.5%，縱坡從2%變化至0.5%，在K489+500處橫縱坡坡度較小，不足1%。

(2）中分帶排水溝為縫隙式排水溝，蓋板的泄水孔小，且設置數量少。

圖3 路面縱坡變化圖 下載原圖

(3）該段路線最低點處無集水井，集水井設置位置不合理。

(4）超車道內側邊緣處偏高（含標線厚度），一定程度上阻礙路面雨水徑流。

(5）行、超車道輪跡帶處有輕微車轍，局部有輕微沉陷，一定程度上阻礙路面雨水徑流。

綜合以上問題，雨季容易導致該處路面嚴重積水，路面形成一定深度的積水水膜，當行車速度超過某一臨界速度時，車輛的前輪會發生水漂，導致行車發生滑移、側翻等交通事故。

結合泉南高速K489+500處路面產生積水的各方面原因，綜合運用縫隙式排水溝改明溝、路面精銑刨、路面最低點處增設集水井和橫向排水管、路面刻槽等多種措施加以處理，增強路面排水能力。

拆除原路面路緣石處縫隙式排水溝預制混凝土蓋板，清理溝底淤積，采用C20混凝土微抬低洼處溝底標高并找平，使排水溝排水通暢，雨水集中排至集水井。集水井在原來的基礎上用C20混凝土抬高12cm，并使用球墨鑄鐵雨水篦子井蓋，井蓋低于路面1cm，此措施可加大流水量及加快流水速度。

在超車道邊溝往外側瀝青路面1m范圍內進行厚度1cm的精銑刨增大路面有效摩擦系數，降低超車道的標高，改變路面雨水路徑，使路面雨水快速集中流進邊溝。路面精銑刨后灑布一薄層改性乳化瀝青封閉路面，以防止雨水滲入結構層而產生路面病害，灑布量為0.4～0.6kg/m2。

由于原集水井設置在路面縱坡最低點，不能高效快速收集排水溝的雨水并通過橫向排水管排出，因此在路面最低點處設置深2m的集水井并設置對應橫向排水管。雨水由集水井通過橫向排水管排至路肩外側邊坡急流槽。為防止影響交通，不能破損路面埋置橫向排水管，應采用無破損路面式頂管法施工設置橫向排水管。

查閱資料可知，根據不同降雨強度和道路縱坡、橫坡條件下的平均水膜厚度公式為：

式（1）中：h為路表平均水膜厚度；q為降雨強度；l為路面水流路徑長度；n為粗糙系數；ix為橫坡；iy為縱坡。

在路面橫縱坡很難改變的情況下，可縮短路面水流路徑長度，取橫坡1%，縱坡1%，降雨強度為3mm/min，粗糙系數取0.08，以下是水膜厚度隨水流路徑長度變化關系。水膜厚度隨水流路徑長度變化見圖4。

圖4 水膜厚度隨水流路徑長度變化圖 下載原圖

水流路徑長度越長水膜深度越大，本次處治采取路面刻槽和埋置U形及回形排水槽的方式以縮短路面水流路徑長度，從而降低水膜深度。路面刻槽大小控制在槽寬3cm，槽深4cm，長2m左右，刻槽后埋置U形及回形排水槽，排水槽頂面低于路面0.5cm,U形及回形排水槽頂面設置直徑0.5cm圓孔，圓孔間距10cm。通過路面刻槽和埋置排水槽的方式能既不影響行車舒適性，又能引導路面積水通過排水槽快速流入排水邊溝。

傳統交通標線采用熱熔型涂料，厚度約為2.5mm，標線形成一條攔水埂，減緩雨水散排的效果和速度。本次處治將普通熱熔標線改成雨夜點狀標線，增大雨水散排速度并提高了雨天及夜間標線反光效果。同時采取車道中虛線改為中實線，并增設視覺減速標線、震蕩減速標線，增設“雨天路滑，減速慢行”警示標志牌等設施，提示車輛減速通過路面積水段，保證行車安全。

為減少對道路通行的影響，試驗段施工采用半封閉狀態施工，在只封閉超車道的情況下施工，不僅加大了危險系數，也增加了施工難度。為保證施工安全，作業控制區采用高速公路標準長期養護作業安全作業規程布置交通安全設施。《公路養護安全作業規程》（JTG H30—2015）中明確規定：高速公路長期養護控制區應布置警告區、上游過渡區、緩沖區、工作區、下游過渡區和終止區。

養護作業控制區應符合下列規定：

(1）限速過程應在警告區完成。限速應采用逐級限速或重復提示限速方法。逐級限速宜每100m降低10km/h。相鄰限速標志間不宜小于200m。根據（JTG H30—2015）表4.0.3中規定，最終限速值為80km/h。

(2）警告區最小長度應符合規定，施工警告區設置長度為1 500m。

(3）上游過渡區最小長度應符合規定，上游過渡區設置長度為200m。

(4）緩沖區最小長度應符合規定，緩沖區設置長度為120m。

(5）工作區結合規程和現場設置長度為300m。

(6）下游過渡區設置長度為30m。

(7）終止區設置長度為30m。

采用球墨鑄鐵QT500-7澆筑加工而成，通過球化劑對鑄鐵進行球化，使鑄鐵結構結合更緊密，密度更高、強度更強、韌性更好，其綜合性能接近鋼。本次的邊溝球墨鑄鐵雨水篦子尺寸為長×寬×高=500mm×300mm×40mm，配有角鋼，耐腐蝕、易維護，更易于打開清除溝底淤積。

槽鋼為建造用碳素結構鋼，具有較好的焊接、鉚接性能及綜合機械性能。產槽鋼的原料鋼坯為含碳量不超過0.25%的碳結構，為普通槽鋼，本次槽鋼尺寸根據現場槽深度先預制后安裝。槽鋼本身厚度為5mm。

乳化瀝青是將通常高溫使用的道路瀝青，經過機械攪拌和化學穩定的方法（乳化），擴散到水中而液化成常溫下黏度很低，流動性很好的一種道路建筑材料，主要由瀝青、乳化劑、穩定劑和水等組成。

路面積水對行車易造成打漂和滑移，根據交通部門的數據統計，本試驗路段近5年的交通事故量為21次，平均每次的經濟損失超過人民幣5 000元。而此次路面積水處治完成后，該處至今未發生交通事故，提高了行車安全，減少了事故數量。

超車道進行精銑刨后不僅加大了水流路徑，也加大了路面的摩擦系數，提高了路面抗滑性能。路面刻槽也是加大路面摩擦系數的方式之一，能夠提高路面抗滑性能，加大安全指數，使路面行車條件得到了極大的改善。

本次積水處治完成后，路段易積水點均未出現積水情況，路面行車條件得到了很大的改善，保障了高速的暢通，極大地降低了事故發生率，大幅提高了行車的安全指數，保障了司乘人員的生命財產安全。

養護單位對路面積水的處治通常為路面預防性養護處治，一個積水點按200m單幅上面層進行銑刨，銑刨后回補4cm AC-13的路面預防性養護單價為1600元/m3，泉南高速K489+500處積水點若采用路面預防性養護處治花費為200m×11.25m×0.04m×1600元，合14.4萬元，而本次積水處治花費約為4萬元，相對于路面預防性養護處治，節省比例約為72%，達到降本增效的目的。此外，本次路面積水綜合處治試驗段施工也為以后日常養護及路面積水處治提供了有效的施工數據。

本文以泉南高速k489+500路面積水處治為例，具體分析了積水形成的主要原因，并提出解決方案，極大改善了路面技術狀況指數，提高了行車安全，帶來了較大的社會效益和經濟效益，為以后日常養護及路面積水處治提供了切實有效的措施。

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