黃 靜

（菏澤市公路勘測設計院，山東 菏澤 274000）

0 引言

設計是一個項目組織建造的初始階段，設計方案質(zhì)量對未來工程施工活動有絕對的指導作用。現(xiàn)代交通運行網(wǎng)絡日趨完善，傳統(tǒng)道路結(jié)構已失去了一定的耐久性，無法滿足高荷載交通運行的需要。排水系統(tǒng)是公路結(jié)構的基本組成部分，其主要功能是及時將路面及路積水排出，以免水量過多給道路帶來各種病害風險。引用先進的工藝方案輔助道路排水設計，可發(fā)揮良好的抗害抗災作用。

1 案例介紹

本次選擇的案例為“煙臺至海陽高速公路項目”，該路線起點位于煙臺萊山區(qū)的軫格莊，北與觀海路連接，通過設置樞紐互通與榮烏高速公路連接；終點位于煙臺海陽市的留格莊，接威青高速公路后向南通過主線收費站后與地方道路連接。路線全長80.375km。該路采用雙向四車道高速公路標準建設，設計速度100km/h，路基寬度26.0m，汽車荷載等級采用公路-Ⅰ級。煙臺至海陽高速公路項目是山東省“五縱四橫一環(huán)八連”高速公路網(wǎng)規(guī)劃中一連的組成部分，對區(qū)域交通事業(yè)發(fā)展有著重要的作用［1］。從已經(jīng)完成的路段來看，煙臺至海陽高速公路建設期間分析了特殊雨季時間段的給排水需要，根據(jù)道路結(jié)構特點制定了有效的施工方案，保證城市道路給排水的有效性。

2 排水系統(tǒng)的抗病害作用

城市是我國現(xiàn)代化發(fā)展的重點區(qū)域，解決城市區(qū)域交通運輸問題關系著現(xiàn)代化建設的進程?；诳沙掷m(xù)發(fā)展觀下的新城市建設活動正積極開展，合理地規(guī)劃公路交通是帶動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的基本保證。排水系統(tǒng)在公路結(jié)構里發(fā)揮了關鍵性的作用，特別是防御公路病害的效果更為顯著。

2.1 抗?jié)B

受到氣候條件的影響，城市公路常受到自然雨水氣候變化的影響而出現(xiàn)積水“現(xiàn)象”。如：煙臺至海陽高速公路施工期間，由雨水量偏大而造成部分路段有凹陷的狀況，遇到雨季雨水沉積量變多。這種現(xiàn)象會造成路面路基出現(xiàn)滲漏問題，加上地面交通行駛則加劇了滲漏的程度。設計排水系統(tǒng)之后，可以增強公路抗?jié)B的性能，系統(tǒng)負責將路面路基積水及時排出，保持了路基路面結(jié)構的完整性。

2.2 抗裂

裂縫是公路建造過程最普遍的病害問題，也是造成危害最為嚴重的。不同因素引起的裂縫形式，在破壞程度、破壞范圍等方面有顯著的差異。其中，道路較長時間滲漏也是造成裂縫的一大因素。如：路面滲水后，表層瀝青混凝土會失去粘合性，材料間隙擴大而逐漸產(chǎn)生裂縫。為道路設計排水系統(tǒng)，把路面水量控制在有效范圍內(nèi)，遇到緊急情況可及時地疏通水源以防裂縫形成。

2.3 抗陷

沉降會造成公路大面積的損壞，給城市交通行駛安全造成了巨大的危害，設置排水系統(tǒng)對公路起到了良好的抗沉降保護作用。如：公路兩旁設計小型排水結(jié)構，路面流出的雨水能迅速地被輸送至其它區(qū)域，避免路基或邊坡積水沖蝕公路路基而產(chǎn)生的沉降。煙臺至海陽高速公路設計階段，在掌握城市公路特點的前期下，設計了主次排水系統(tǒng)兩套方案，多方保證路面雨水的及時排出。

3 新工藝指導下的排水系統(tǒng)設計

建筑行業(yè)的快速發(fā)展，推動了公路設計新工藝、新思想、新方法的運用，極大地改變了傳統(tǒng)公路設計面臨的不足，解決了諸多設計方案面臨的缺陷。新工藝指導下，公路排水系統(tǒng)設計應考慮幾何參數(shù)的設置，并且結(jié)合相應的計算公式進行驗證，確保設計方案與公路片使用性能要求相互一致，提高城市地區(qū)公路交通使用的價值。從煙臺至海陽高速公路設計情況看，排水系統(tǒng)設計的幾個重點如下。

3.1 管道線路分布

一般情況下，城市公路多數(shù)采用溝渠形式進行排水，在公路兩旁開挖適當深度、寬度的溝渠，基本上能滿足排水功能的要求。此次案例中，城市公路設計時考慮成本因素，小范圍公路選用了自然開挖溝渠的方式排水，預期能取得較好的排水作用。但是，對于一些復雜地勢的公路結(jié)構應設計排水管道，此時要注意管道線路的規(guī)劃設計［2］。如：考慮到城市其它交通線路的要求，設計人員要分析排水管道安裝施工的要求，埋設處理是否會受到地質(zhì)條件的干擾等。通常，管道線路以直線式、環(huán)繞式等為主，少數(shù)可設計成組合式排水，根據(jù)公路結(jié)構適當?shù)剡x用。

3.2 邊溝尺寸計算

早期公路排水系統(tǒng)設計僅注重公路結(jié)構本身，對公路周邊區(qū)域的排水設計不足，同樣限制了雨水的排出效果。新設計思想提出加強道路邊溝的排水設計，從兩個方面完善積水的疏通。邊溝的排水能力主要取決于以下幾個設計參數(shù)：邊溝底流水坡度、邊溝截面尺寸、形狀、邊溝的表面粗糙程度。按照最新的《公路設計手冊——路基》設計標準規(guī)定，公路梯形斷面溝渠的水力計算公式計算梯形排水邊溝的排水能力：Q=WC。這一公式為設計人員評估公路排水能力提供了參考，保證設計所用參數(shù)與方案要求統(tǒng)一。其中，Q為流量；W為邊溝斷面面積；C為流速系數(shù)。

根據(jù)高速公路所處地理位置，結(jié)合城市地區(qū)記錄的歷史最大小時降雨量，以流入邊溝的水不溢出邊溝為限，并假設高速公路的路基平均填土高度為3.5m，由此，匯水帶寬約為23m，則可依據(jù)不同的邊溝溝底坡度、不同的邊溝底寬（或邊溝截面積）的排水能力，計算出所能承受的路面排水最大長度［3］。經(jīng)過這樣的設計改造，公路排水性能得到優(yōu)化改進，同時路面路基結(jié)構的抗病害性能也有所改善。

3.3 中央分隔帶排水區(qū)的設計

城市公路是現(xiàn)代交通工程建設的主要對象，也都有必要對道路排水系統(tǒng)設計實施改良，引用最新設計方案輔助公路性能的發(fā)揮。中央分隔帶排水區(qū)是一種新型的排水模式，利用排水區(qū)內(nèi)設計的多個裝置進行自動化監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)水流量超標后主動告警以提醒搶修人員處理［4］。高速公路中央分隔帶內(nèi)設置有通訊、監(jiān)控用管線的人手孔，因此，中央分隔帶排水長度應為兩個人手孔之間的間距，一般路段的最大間距為180m。

如：設計人員可假設當?shù)貧v年最大瞬時降雨量為28.8mm/10min，根據(jù)本次設計中央分隔帶寬為2m，計算出中央分隔帶施工期需要的最大排水能力為：

式中，A為中央分隔帶匯水面積；γ為最大瞬時降雨量。

按照這一公式計算出的最大排水能力，可指導設計人員科學地布局排水系統(tǒng)，從系統(tǒng)結(jié)構、分布位置、排水調(diào)控等方面考慮最新的抗病害措施。本次城市公路規(guī)劃方案里，根據(jù)各地區(qū)年降雨量進行詳細地預測設計，確定了雨水量參數(shù)后才選定排水方案，顯著控制了公路病害的發(fā)生。此方法在城市公路設計應用中效果顯著，提高了設計方案的編排質(zhì)量，有助于后續(xù)施工的科學指導。

4 結(jié)語

綜上所言，排水系統(tǒng)在公路結(jié)構里起到了多個方面的作用，其主要表現(xiàn)在“抗?jié)B、抗裂、抗降”等三個方面，滿足了現(xiàn)代公路交通安全行駛的應用要求。設計單位是工程建造的規(guī)劃機構，其在設計公路排水系統(tǒng)時要結(jié)合實際交通要求以及城市地區(qū)的地理條件變化，采用最新的工藝方案組織排水模式。除了對公路結(jié)構本身進行排水設計外，還要考慮周圍的邊坡、溝渠等，從多個方面保證公路排水的穩(wěn)定性。

［1］樂州宇.山東省公路工程施工管理工作的調(diào)查報告［J］.山東建筑科技，2010，37（17）：44-46.

［2］花學龍.高速公路給排水系統(tǒng)設計的要點研究［J］.南京理工大學學報，2011，40（20）：71-73.

［3］邵軍祥.城市公路設計中管道線路布局的方法［J］.城市建設理論，2011，17（5）：37-39.

［4］胡新國.道路中央分隔帶排水區(qū)設計方案的改進［J］.市政道路工程，2010，31（13）：88-90.