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摘 要：沥青混凝土拦水缘石是高等级公路路面排水设施的一个组成部分。但由于其施工方法复杂、制约条件多、设计与施工规范中有关技术要求简单，使设计、施工和使用中均存在一定问题。本文结合沪宁高速公路江苏段的设计与施工实践，对沥青混凝土拦水缘石的设计理论与方法、施工组织与管理、施工设备等提出了自己的看法和建议。
关键词：高等级公路 拦水缘石 设计
沥青混凝土拦水缘石作为高等级公路路面排水设施的组成部分，在国外很常见。我国自京津塘高速公路采用后，已在多条高速公路建设中采用，效果良好。但是，目前国内论及沥青混凝土拦水缘石设计与施工的文献资料不多，在设计与施工规范中，只提出了简单的要求。现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)中，有关沥青混凝土路缘石施工的要求，是参照美国路缘石规范(SS-3)的有关规定编写的，不尽周详。笔者通过工程设计与施工的实践，现就有关问题与同行共同探讨。
1 设计方面
1.1 设计目的
水是影响公路质量和使用品质和一大要素，设计完善的排水系统是十分重要的。路面排水主要是排出路面范围内的降水即路面径流，使之不冲刷填方边坡，保持路基稳定，提高路面的使用寿命，保证行车安全。对于高速公路来说，因其路幅宽，降到路面上的雨水量较多，排水不畅的路面将形成积水，高速行车会使积水雾化，迷雾遮挡驾驶员视线，增加行车事故。而且，积水会降低路面的抗滑性能，增加行车的危险性。另外，高速公路必须确保长年通车，以及路基、路面和各种结构物经久耐用，保持完好的路容，减少养护工作量。因此，在路肩外侧边缘处设置拦水带，拦截路面水流以形成侧沟，通过泄水口、急流槽将侧沟内的水排入路基外的排水沟，以达到既保障路面排水畅通，又防止路面漫流冲刷路堤边坡的要求。
1.2 设计原则
《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)的6.2.3条“高速公路、一级公路的路面排水”中，将路面排水划分为路面排水、路肩排水和中央分隔带排水三个部分组成。路面排水设施由路面横坡、拦水带(或矩形边沟)、泄水口和急流槽组成，并对路面横坡、泄水口的设置作了一般性规定，对于拦水带的设置原则，没有提及。而《公路路基设计规范》(JTJ014-95)的4.4.3条“路肩排水设施”中，将拦水带作为路肩排水设施的一个组成部分，规定其纵坡应与路面的纵坡一致，“当路面纵坡小于0.3%时，可采用横向分散排水方式将路面水排出路基，但路基填方应进行防护；当路堤边坡较高，采用横向分散排水不经济时，应采用纵向集中排水方式，在硬路肩边缘设置拦水带，并通过急流槽将水排出路基”。这里对是否设置拦水带提出了两个概念：一个是纵坡0.3%，另一个是路堤边坡高度。
而实际上许多高等级公路设计过程中，只将纵坡0.3%作为是否设置拦水带的唯一界定标准。以沪宁高速公路江苏段为例，其施工图设计文件的路面排水中就规定“在路线纵坡＜0.3%的路段不设拦水带，路面水随路面横坡横向排出，漫流过填方防护边坡进入边沟排水。路线纵坡≥0.3%的路段，在硬路肩外设沥青混凝土拦水缘石，每40～80m设水簸箕接边坡急流槽、消力池，将路面水集中排入边沟”。同时，对不同路堤边坡高度与拦水带设置的关系却未做深入的探讨，即路堤的边坡高度与是否设置拦水带无关。
2 实际施工和使用过程中遇到的问题
2.1 施工组织与安排
沥青混凝土拦水缘石工程，对于一条高等级公路的设计来说，是一个相对微小的单元，对一条高等级公路的总体质量水平也影响不大，因此一般得不到施工与管理人员的重视，在施工组织与计划安排中也成为一个相对薄弱的环节。实施施工过程中，沥青混凝土拦水缘石必须在沥青面层铺筑后连续铺设，但从我国高等级公路的建设经验来看，一般建设后期的工期相对紧迫，势必造成沥青混凝土拦水缘石施工的紧张。
而且，从我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)的10.5.3条中规定的沥青混凝土拦水缘石用混合料级配来看(见表1)，其级配与AC-13Ⅰ型相近，却更细一些，与一般高等级公路上面层所采用的沥青混合料级配完全不同，需要单独拌制，因此与路面施工拌料冲突，只能利用拌和楼生产的间隙加以拌制。
表1
筛 孔
(mm) |
方孔筛
圆孔筛 |
16
20 |
13.2
15 |
4.75
5 |
2.36
2.5 |
0.3 |
0.075 |
油石比
(%) |
| 通过质量百分率(%) |
100 |
85～100 |
65～80 |
50～65 |
18～30 |
5～15 |
7.0±0.3 |
另外，一般情况下沥青混凝土拦水缘石设置的位置，正好位于防撞护栏板的下方或靠得很近，为了保证沥青混凝土拦水缘石成型机有足够的施工空间，必须等沥青混凝土拦水缘石施工作业后，才能安装防撞护栏板，制约了防撞护栏板的安装施工。
2.2 施工设备
沥青混凝土拦水缘石成型机，国内尚无成熟的产品，需进口，已配备该设备的施工单位也不多。待到施工前安排生产时再进口该设备，往往是措手不及。
从现有进口的该类设备来看，以美国产的Technotest沥青混凝土缘石成型机为例，其料斗很小，且相对位置高，施工中无法用运料车直接将拌和好的沥青混合料倒入料斗，而且因为配重的要求，料斗不能改大。通过实践，施工中一般在运料车后拖一低底盘平板车，进料时先由运料车卸一部分热料在平板车上，再由人工铲入料斗内。因此，一般需5～8个工人同时操作，且工作温度高，工人劳动强度大，沥青混合料也因摊铺时间长，易于冷却，影响质量。
另外，该设备无自行能力，其前进的力量来自挤压沥青混凝土成型时的反作用力，因此速度不快，一般只能达到2～3.5m/min，遇到弯道、上坡等情况速度更慢。除掉天气和检修时间等影响因素，通常情况下一天只能完成2km。而且，每行进20～50m还需停机一次，设置水簸箕以接上边坡急流槽，大大影响了行进速度。再加上该设备的螺旋输送杆、传动链条、挤压模型等均为磨擦易损件，需要经常维护、修补、更新，在使用中很麻烦。
2.3 使用状况
目前，高等级公路路面大都采用的是粗糙路面，造成平缓坡度下表面排水能力不足，再加上局部沉降等因素，往往造成沥青混凝土拦水缘石内侧路面局部积水，既影响行车安全，又不利于路面结构的稳定。
沥青混凝土拦水缘石每隔20～50m要设置一个引水至急流槽的水簸箕，该弯头用沥青混凝土拦水缘石成型机无法直接施工，很多施工单位就改用水泥混凝土替代，表面刷以黑漆，或是用沥青混凝土人工砌筑，都很不美观。
另外，在高等级公路运营过程中，路面上的很多细小尘土在行车或自然风的作用下，可以吹出路面。而设置了沥青混凝土拦水缘石的路段，这些尘土却集中在沥青混凝土拦水缘石内侧，加大了养护清扫工作量，也影响美观。特别值得一提的是，冬季雨雪天气后，因受到沥青混凝土拦水缘石的拦阻，排水不畅，普通除雪设备又无法将积雪推出路面，容易造成路面反复冻融形成冰层，极易引发事故，严重地影响了行车安全。
3 意见和建议
从以上分析可以看出，设置沥青混凝土拦水缘石虽然可以防止路面泾流对边坡的冲刷，但是因其施工方法复杂，受到的制约条件多，相对施工时间长，且使用过程中某些问题不能完全解决，使用效果并不明显。因此，笔者认为，除了在不降低其质量要求的前提下，尽量提高生产效率，缩短其施工期之外，应该在不影响整个排水系统功能和使用效果的前提下，尽可能减少沥青混凝土拦水缘石的设置数量，以减少其对整个工程的不利影响。
3.1 进一步完善设计理论
目前，我国对暴雨状态下路面积水在路面合成坡度等因素的综合作用下如何流动，以及由此对公路本身造成的危害如何产生，尚没有充足的理论依据。依靠经验数据，对于各种相关因素之间的经济性分析更是无据可查。过去，部分专家以纵坡0.5%作为是否设置拦水带的界定标准。后为提高可靠度，将界定标准改为纵坡0.3%，这里虽然坡度只差0.2个百分点，但在工程数量上的差别却很大，取沪宁高速公路江苏段的两个路段为例(见表2)。
表2
不同坡度对比
路 段 |
坡度≥0.3%的路段
长度(m) |
坡度≥0.5%的路段
长度(m) |
增加工程量
(%) |
平原与丘陵过渡区段
约10km路段 |
7523.32 |
5990 |
25.60 |
| 丘陵区段约37km路段 |
35783.28 |
26870 |
33.17 |
由表2可知，坡度从0.5%改为0.3%，虽然工程质量的可靠性增加了，但是工程量以及相应的投资也大大增加，施工时间也相应加长，应当从投资效益比加以综合比较，分析增加拦水缘石的设置后，提高边坡稳定的可靠性是否值得。
3.2 与边坡防护综合设计
边坡防护有植草防护、干(浆)砌片石防护和衬砌拱防护等多种形式，因原材料、人工费用不同而使得各种防护形式的价格也高低不一。各地应结合当地的实际情况，对设置沥青混凝土拦水缘石进行综合分析、设计。笔者认为，对于一般性低矮路堤，且浆砌片石防护单价不高的情况下，可不考虑路面纵坡大小，均采取满砌防护而不设拦水带；或者可以依据地形并结合排水设计，将边坡改为局部缓坡，不设拦水带，而采用路面漫流排水方式；另外，从美观及施工方便角度出发，对于两个挖方段之间设置沥青混凝土拦水缘石长度不足100m的段落，也可不设，而相应加大防护工程的投入。总之，通过拦水带和边坡防护等从多方面加以综合分析比较，在节约投资、保证质量、节省工期的前提下，尽量减少设置拦水带的数量。
3.3 加强施工组织管理
在施工组织计划中，应尽早安排沥青混凝土拦水缘石的生产，提前落实施工设备、人员与施工方案，并在购置设备的同时预先准备充分的备件，落实专人负责，在施工过程中勤保养勤维护，保证设备最有效地工作。并且，应加强施工组织管理，合理安排生产，歇人不停机，尽量延长设备的运转时间，尽量减少对其它设施及整个工程的制约作用。
同时，建议我国的公路机械设备生产单位加紧对国产沥青混凝土缘石成型机的开发与研制，以满足我国日益增长的高等级公路的建设需要。
总之，对于高等级公路沥青混凝土拦水缘石的设计，应当立足于各地区自然条件、降水量和原材料的来源等情况，因地制宜，结合整个道路排水系统，从功能性、质量可靠性、经济性等多方面加以综合考虑，不可简单片面而造成浪费。目前，我国高等级公路的建设还处在发展阶段，某些设计理论和设计思想还不够成熟，各施工单位的施工方法及施工水平也不尽相同。只有各级公路设计、建设、管理等部门形成共识，深入研究，才能不断提高设计与建设水平。
参考文献
1 《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)
2 《公路路基设计规范》(JTJ014-95)
3 《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)
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