道路工程排水管問題及解決方案

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關鍵詞：排水管；現存問題；解決方案；未來前景

在道路工程中，土體失穩與眾多因素有關，其中，地下水是主要因素。為緩解或消除土體失穩問題，工程中已形成較為完備的排水體系。本文將列舉排水管在工程應用中常見問題與解決方法，并對排水管下一步的研制開發方向提出自己的見解。

1排水管在交通工程中現存問題

1.1凍脹擠壓破裂

大量工程現狀表明，在不考慮個別外界因素導致排水管破裂的情況下，管道的破裂普遍原因是受到土體凍脹擠壓。當管道強度不足以抵抗由于溫度過低發生體積膨脹的凍土凍脹力時，土體便會擠壓排水管導致其發生破裂，進而導致排水管失去調節地下水位高度的能力，增加土體失穩可能性。

1.2堵塞

堵塞類型主要分為土顆粒淤塞和結晶物堵塞。前者在路基排水管中出現居多，而后者則是隧道排水管中的常見問題。田卿燕在進行后，發現排水管淤塞物主要為細小顆粒黏［1］；謝經輝在不同土體中，對土顆粒堵塞排水管的顯著性因素進行了模擬分析，試驗證明排水管橫截面積影響顯著性較高，而水力梯度影響較小［2］。堵塞隧道工程排水管的多由溶解于地下水中的化合物結晶而成。灰巖區隧道中下設的管道易受CaCO3結晶物填充［3］；堿性地質隧道中的管道堵塞物主要成分為Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-等離子組合成的硬質結晶物［4］。總結大量工程經驗可知，排水管內結晶物若不及時清理，嚴重時將造成隧道排水管堵塞。

1.3腐蝕

隨著社會工業生產的規模擴大，雨雪帶有的腐蝕性越來越強，排水管的質量也會受到腐蝕性水質一定程度的影響。管道內外壁在腐蝕作用下，局部或全長范圍內會出現厚度變薄，在土體的擠壓下，其變形和受力在厚度不同處產生不均勻性，致使管道變形、破裂或坍塌。

2排水管的改進

2.1凍脹擠壓破裂解決方法

夏敏通過研究某工程凍害成因，總結了凍脹產生的多種因素，提出采取截、堵水，排、疏通水，加熱等相應配套處置措施可有效緩解高寒地區凍脹土對排水管的不利影響［5］；蘇航等通過研究高寒地區隧道工程，表明保溫材料的使用可有效緩解土體凍脹，而其材料的選用多為保溫性能較好的鎂鋁板和硅酸鈣板［6］；

2.2堵塞解決方法

陳鵬提出排水管開設進水孔一端常采用土工布包裹［7］，一些學者對排水管結構進行了改進，毛細透水管（“排水釘”）就是一種代表性結構，其特點在于管壁外開設有縱向凹槽，在虹吸作用下，地下水被“吸”入凹槽內，并沿其縱深排至管外，顆粒流失量減少。在預防排水管內結晶物堵塞研究中，劉寧通過試驗，表明納濾膜可有效脫除SO42-成垢離子［8］；王彪表明通電可使沉積離子不易沉積［9］；

2.3管道的腐蝕解決方法

近年來，聚氨酯噴涂材料在提高排水管耐腐蝕性方面有卓越成效，其特點為粘聚力強，固化時間快，且該噴涂材料可在管 壁上形成一層“保護膜”，使之免受磨損和腐蝕。研究表明，聚氨酯噴涂厚度較小時，只起防腐和防水作用。

3排水管的研制前景及展望

（1）新材料的研制：選用強度較高、親水性與耐腐蝕性優良的管道材料，研制類似于聚氨酯的無污染、可加強管道強度和耐腐蝕性的新型表面噴涂材料與材料添加劑，亦或是在管壁內設置支撐性良好的“加勁肋”結構，均是改善排水管當前存在問題（破裂、堵塞、腐蝕）的主要方向。（2）新排水理念的探索：借鑒“海綿城市”理念，參考毛細透水管與纖維束排水管等特殊排水管的設計思路，利用毛細、虹吸或其他物理現象，在保障排水管的排水能力滿足要求的同時，尋求減少土顆粒的流入量和化合物的結晶量的方法，仍是當前研究的重點。

參考文獻

［1］田卿燕，錢尼貴，郝鐘鈺.公路邊坡新型仰斜排水孔機械淤堵室內試驗研究［J］.公路，2016，61（07）:39-44.

［2］謝經輝，樊秀峰，吳振祥.邊坡軟式排水管淤塞試驗研究［J］.水利與建筑工程學報，2018，16（06）:105-110+128.

［3］翟明.灰巖區隧道排水系統結晶堵塞規律研究［D］.重慶交通大學，2016.

［4］向坤，周杰，張學富，等.堿性環境隧道排水管結晶規律室內試驗研究［J］.隧道建設(中英文），2019，39（S2）:207-212.

［5］夏敏.高寒地區公路隧道凍害處置措施研究［J］.內蒙古公路與運輸，20189（06）:58-59.

［6］蘇航，鄭少華.高寒地區公路隧道防排水及保溫設計［J］.天津建設科技，2018，28（06）:72-75.

［7］陳鵬，林展展.山區公路路基路面排水設計［J］.安徽建筑，2019，26（04）:147+187.

［8］劉寧，周佩，董俊，等.納濾法處理富含SO42-油田注入水的防垢阻垢作用［J］.油田化學，2015，32（04）:603-606.

［9］王彪，王友啟，李立.油田污水電化學誘導防垢新技術［J］.石油鉆探技術，2017，45（02）:92-95.

作者：孫晟之 夏建平 丁慎寶 商淑杰 單位：山東建筑大學