水電站對(duì)外公路是水電站和外部進(jìn)行交通聯(lián)系的通道。在水電站的施工期與運(yùn)營期，很多大宗物資，比如鋼筋、水泥;重大物件，比如變壓器、水輪機(jī)等都將從水電站對(duì)外公路路面經(jīng)過。而大部分的水電站工程區(qū)域內(nèi)的地形都比較陡峻，地形多為溝谷發(fā)育，并且地形比較復(fù)雜。公路線路通過工程區(qū)域地形、地勢(shì)起伏大，線路通過區(qū)域多為起伏較大的“雞爪”地形，布線條件較差，綜合考慮公路的經(jīng)濟(jì)合理性和線形技術(shù)指標(biāo)要求，線路布置中難以完全繞避“雞爪”地形，部分線路路基高填深挖情況難以避免，因此，在水電站對(duì)外公路設(shè)計(jì)階段要注意施工區(qū)域內(nèi)的地形、地質(zhì)構(gòu)造等。以下，我們就從水電站對(duì)外公路路面的損害及設(shè)計(jì)階段早期的預(yù)防兩方面進(jìn)行分析。

　　1、公路路面損害分析

　　水電站對(duì)外公路路面的好壞是水電站對(duì)外交通運(yùn)輸順暢的關(guān)鍵。水電站對(duì)外公路路面的建設(shè)規(guī)模及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確立，要以確保水電站的建設(shè)及運(yùn)營中運(yùn)輸各種外來物資的需要。并且要確保運(yùn)輸?shù)臅惩ā踩⒏咝Ъ把杆佟⒄战煌ú款C《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2003)對(duì)公路分級(jí)和公路等級(jí)之規(guī)定及國家計(jì)委頒布《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ22-87)對(duì)于廠礦道路等級(jí)劃分的規(guī)定，結(jié)合地方交通發(fā)展規(guī)劃，綜合考慮影響對(duì)外交通專用公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的各種因素，來分析水電站對(duì)外公路的路面損害方式。

　　水泥混凝土路面是目前我國公路建設(shè)中廣泛采用的高等級(jí)路面。它適應(yīng)日益發(fā)展的交通運(yùn)輸要求，同時(shí)具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)、維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等許多優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)計(jì)算分析，水電站對(duì)外公路路面所承受的交通屬重級(jí)交通，其具有施工高峰期交通量大、通行車輛軸載重，建設(shè)期車輛通行集中等特點(diǎn)。為滿足水電站建設(shè)所需外來材料及重大件運(yùn)輸?shù)囊螅⒔Y(jié)合公路沿線氣候、水文、工程地質(zhì)及該地區(qū)的筑路材料等條件，本著因地制宜、就取材的原則，設(shè)計(jì)一般采用水泥混凝土路面。但是，水泥混凝土路面也有較明顯的劣勢(shì)，公路路面容易受到損害，會(huì)出現(xiàn)接縫、修復(fù)困難、脫空、拱起、唧泥、錯(cuò)臺(tái)等現(xiàn)象。并且，由于水泥混凝土路面的土板的脆性會(huì)導(dǎo)致地基容易出現(xiàn)變形。

　　同時(shí)，水泥混凝土路面的使用性能在行車和自然因素的不斷作用下逐漸變壞，以至出現(xiàn)各種類型的損壞現(xiàn)象，大體分為接縫破壞和混凝土面板損壞兩個(gè)方面，損壞性質(zhì)也可分為功能性損壞與結(jié)構(gòu)性損壞兩個(gè)范疇。

　　1.接縫破壞

　　接縫破壞主要有以下幾種形式：

　　1)擠碎。出現(xiàn)于橫向接縫(主要是脹縫)兩側(cè)數(shù)十厘米寬度內(nèi)。主要由于脹縫內(nèi)的滑動(dòng)傳力桿位置不正確，或滑動(dòng)端的滑動(dòng)功能失效，或施工時(shí)脹縫內(nèi)局部有混凝土搭連，或脹縫內(nèi)落入堅(jiān)硬的雜屑等原因，阻礙了板的伸長(zhǎng)，使混凝土在膨脹時(shí)受到較高的擠壓應(yīng)力，當(dāng)其超過混凝土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，板即發(fā)生剪切擠碎。

　　2)拱起。混凝土面板在受熱膨脹而受阻時(shí)，某一接縫兩側(cè)的板突然向上拱起。這是由于板收縮時(shí)縫隙張開，填縫料失效，堅(jiān)硬碎屑等不可壓縮的材料塞滿縫隙，使板在膨脹時(shí)產(chǎn)生較大的熱壓應(yīng)力，從而出現(xiàn)縱向壓曲失穩(wěn)。

　　3)錯(cuò)臺(tái)。橫向接縫兩側(cè)路面板出現(xiàn)的豎向相對(duì)位移。當(dāng)脹縫下部嵌縫板與上部縫隙未能對(duì)齊，或脹縫兩側(cè)混凝土壁面不垂直，使縫旁兩板在伸脹擠壓過程中，上下錯(cuò)開而形成錯(cuò)臺(tái)。地面水通過接縫滲入基礎(chǔ)使其軟化，或者接縫傳荷能力不足，或傳力效果降低時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)的產(chǎn)生。當(dāng)交通量或基礎(chǔ)承載力在橫向各幅板上分布不均勻，各幅板沉陷不一致時(shí)，縱縫也會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。

　　4)唧泥。汽車行經(jīng)接縫時(shí)，由縫內(nèi)噴濺出稀泥漿的現(xiàn)象稱為唧泥。在輪載的頻繁作用下，基層由于塑性變形累積而同面層板脫空;地面水沿接縫下滲而積聚在脫空的空隙內(nèi);在輪載作用下積水變成有壓水而同基層內(nèi)浸濕的細(xì)料混攪成泥漿，并沿接縫縫隙噴濺出來而形成唧泥如(圖一)。唧泥的出現(xiàn)，使面板邊緣部分失去支承，因而往往在離接縫1.5～1.8m以內(nèi)導(dǎo)致橫向裂縫。此外，縱縫兩側(cè)的橫縫前后搓開、縱縫縫隙拉寬、填縫料喪失和脫落等也都屬于接縫的破壞。

　　2.水泥混凝土板本身的破壞

　　水泥混凝土板的破壞主要是斷裂和裂縫。面板由于所受內(nèi)應(yīng)力超過了水泥混凝土的強(qiáng)度而出現(xiàn)橫向或縱向以及板角的斷裂和裂縫，其原因是多方面的：板太薄或輪載太重;行車荷載的渠化作用(荷載次數(shù)超過允許值);板的平面尺寸太大，使溫度翹曲應(yīng)力過大;地基過量塑性變形使板底脫空失去支承;養(yǎng)生期間收縮應(yīng)力過大;由于材料或施工質(zhì)量不良，水泥混凝土未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求等。斷裂裂縫破壞了板的結(jié)構(gòu)整體性，使板喪失應(yīng)有的承載能力。因而，斷裂裂縫可視為水泥混凝土面層結(jié)構(gòu)破壞的臨界狀態(tài)。

　　2、設(shè)計(jì)階段早期的預(yù)防措施

　　針對(duì)以上的分析，我們可以看出水電站對(duì)外公路路面出現(xiàn)的損害的原因及現(xiàn)象。因此，在對(duì)外公路路面的設(shè)計(jì)早期要做好各類的預(yù)防措施。

　　1)外部因素。針對(duì)水電站對(duì)外公路所處的地形、地質(zhì)條件，判斷是否因?yàn)榈匦巍⒔邓那闆r而發(fā)生山洪及山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。因此根據(jù)公路路面的設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)的施工條件，在設(shè)計(jì)時(shí)要做好以下幾個(gè)方面：1)路線上盡量避讓不良地質(zhì)災(zāi)害路段，保證施工安全及運(yùn)營安全;2)采取路基防護(hù)措施，保證路基穩(wěn)定，確保路面不受損。部分施工區(qū)域受地形條件的限制，設(shè)計(jì)坡比相對(duì)會(huì)比較陡，很多為1：0.5;部分區(qū)域的坡比為l：0.3。少數(shù)施工公路的地段原設(shè)計(jì)中沒有任何的防護(hù)，在這種情況下，為了保證公路施工坡面的穩(wěn)定，路基防護(hù)可采取噴錨支護(hù)、預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)、SNS被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等方式;并根據(jù)開挖揭示地質(zhì)情況對(duì)路基邊坡適當(dāng)放緩邊坡坡率，加強(qiáng)錨噴支護(hù)，設(shè)置加強(qiáng)主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、鋼筋混凝土框格梁等邊坡防護(hù)支擋結(jié)構(gòu)措施。

　　2)路面設(shè)計(jì)因素。水泥混凝土路面板的彈性模量及力學(xué)強(qiáng)度大大高于基層和土基的相應(yīng)模量和強(qiáng)度;其次，水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，約為抗壓強(qiáng)度的1/7～1/6，因此取水泥混凝土板的抗彎拉強(qiáng)度指標(biāo)作為設(shè)計(jì)指標(biāo);又由于水泥混凝土板與基層或土基之問的摩阻力一般不大，所以從力學(xué)模型考慮，可把水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)看作是彈性地基板，用彈性地基板理論進(jìn)行分析計(jì)算。水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低得多，在車輪荷載作用下當(dāng)彎拉應(yīng)力超過水泥混凝土的極限抗彎拉強(qiáng)度時(shí)，水泥混凝土板便產(chǎn)生斷裂破壞，且在車輪荷載的重復(fù)作用下，由于疲勞效應(yīng)，水泥混凝土板會(huì)在低于其極限抗彎拉強(qiáng)度時(shí)出現(xiàn)破壞。此外，由于板頂面和底面的溫差會(huì)使板產(chǎn)生溫度翹曲應(yīng)力，板的平面尺寸越大，翹曲應(yīng)力也越大。水泥混凝土又是一種脆性材料，它在斷裂時(shí)的相對(duì)拉伸變形很小，因此，在荷載作用下土基和基層的變形情況對(duì)水泥混凝土板的影響很大，不均勻的基礎(chǔ)變形會(huì)使水泥混凝土板與基層脫空。在車輪荷載作用下面板將產(chǎn)生過大的彎拉應(yīng)力而遭破壞。基于上述，為使路面能夠經(jīng)受車輪荷載的多次重復(fù)作用、抵抗溫度翹曲應(yīng)力、并對(duì)地基變形有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，水泥混凝土板必須具有足夠的抗彎拉強(qiáng)度和厚度。

　　另外，在水泥混凝土路面的使用過程中，由于種種原因，路面出現(xiàn)一些裂縫，地表水會(huì)將沿著裂縫及接縫滲入到水泥混凝土的路面結(jié)構(gòu)之內(nèi)，這其實(shí)就是由于水泥混凝土路面水損害而造成的。水泥混凝土路面水損害主要是指路面的水不可避免地從路面的各種接縫及裂縫處滲入到路面結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。并在車輛的荷載作用下，路面基層出現(xiàn)塑性變形的累積造成同面板的脫空，水在輪載作用之后形成有壓水，與路面基層的混合料浸濕的細(xì)料一起混合成泥漿，沿路面得接縫及及裂縫處噴濺出來，造成唧泥現(xiàn)象。隨著唧泥的不斷發(fā)展，范圍不斷擴(kuò)大到整個(gè)公路路面的板內(nèi)，最終造成了路面的損害。

　　因此，為降低唧泥、錯(cuò)臺(tái)、脫空等損害出現(xiàn)的可能及減少其危害的程度，當(dāng)水量足夠大時(shí)，應(yīng)在水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置路面內(nèi)部的排水系統(tǒng)，及時(shí)排出滲入的水，減少滲入水對(duì)有水泥混凝土路面基層產(chǎn)生的沖刷作用。故在設(shè)計(jì)中加設(shè)排水基層及縱向的邊緣排水系統(tǒng)，能夠很好的預(yù)防和減輕水泥混凝土發(fā)生路面損害的可能。

　　(1)排水基層。在水泥混凝土路面層設(shè)計(jì)透水性比較好的排水基層。并在其邊緣設(shè)計(jì)一個(gè)縱向的集水溝及排水管和橫向的出水管。組成排水基層排水系統(tǒng)。

　　排水水基層排水系統(tǒng)：1面層 2 排水基層 3 不透水墊層 4 水泥混凝土路肩面層 5 集水溝 6 捶水管 7 出水管 8 反濾織物 9 路基

　　(2)加強(qiáng)對(duì)公路路面接縫的設(shè)計(jì)。由于地表水的滲入路面結(jié)構(gòu)及接縫處的板邊彎沉大、溫度翹曲導(dǎo)致的變形過大都是混凝土路面面板容易出現(xiàn)板底脫空及板塊斷裂的主要原因，同時(shí)，也加速路面地表水的滲入。通過大量的實(shí)踐與調(diào)查發(fā)現(xiàn)：在雨雪等天氣狀況，大氣的降水是造成水泥混凝土路面施工結(jié)構(gòu)內(nèi)部存有水分的主要來源。雨水從水泥混凝土板的縱縫滲入，尤其是水泥混凝土板的橫向縮縫也容易讓雨水滲進(jìn)來。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須加強(qiáng)對(duì)于接縫特別是橫縫的設(shè)計(jì)。由于特重及重交通的水泥混凝土路面都是橫向縮縫設(shè)置傳力桿，這樣能夠降低板邊的彎沉及溫度導(dǎo)致的翹曲變形，增加接縫的負(fù)荷能力，有力消除公路路表水的滲入，預(yù)防并減輕水泥混凝土路面發(fā)生水損害。

　　3、結(jié)語

　　本文分析了水泥混凝土路面各種損害形成的原因，在設(shè)計(jì)過程中要不斷優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)形式、完善公路路面表面的排水系統(tǒng)、加強(qiáng)對(duì)于公路路面結(jié)構(gòu)層的內(nèi)部排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并提出對(duì)水泥混凝土路面的損害的進(jìn)行綜合防治的措施。

　　因此，對(duì)于公路路面損害情況的分析，在水電站公路路面的地區(qū)，根據(jù)地形的實(shí)際特征，比如高坡險(xiǎn)、地質(zhì)復(fù)雜、巖體破碎的區(qū)域，要進(jìn)行合理的施工設(shè)計(jì)，預(yù)防各個(gè)施工路段路面的損害。路基邊坡適當(dāng)放緩邊坡坡率，加強(qiáng)錨噴支護(hù)，設(shè)置加強(qiáng)主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、預(yù)應(yīng)力錨索、鋼筋混凝土框格梁等邊坡防護(hù)支擋結(jié)構(gòu)措施。參照交通部頒《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2003)對(duì)公路分級(jí)和公路等級(jí)之規(guī)定及國家計(jì)委頒布《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ22-87)通過設(shè)計(jì)階段早期的預(yù)防工作保證水電站外的公路路面不輕易受到各種損害。

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