劉愛芹

（身份證號：370883198105045323 ， 100088）

淺述高速公路的線外其他工程設(shè)計要點

劉愛芹

（身份證號：370883198105045323 ， 100088）

在高速公路設(shè)計的過程中，其線外其他工程是高速公路的重要組成部分，是高速公路設(shè)計不容忽視的部分。其他工程包括改溝渠、改路、線外構(gòu)筑物。改溝渠分為排水溝、灌溉渠、排灌渠、改河道四種類型。依據(jù)對原溝渠深度、口寬及邊坡等調(diào)查的類型又分為不同種類，灌溉渠可分為土渠和砂漿抹面磚渠兩種。排水溝及改河的尺寸根據(jù)實際溝口、河口尺寸進行改移。改路一般為等外路和等級路兩種類型，其設(shè)計可參照原有道路及未來規(guī)劃。線外構(gòu)筑物是指因地方道路、水系重新調(diào)整而增設(shè)的過路涵、過水涵、泵站以及地方上規(guī)模較大排灌設(shè)施的拆除及遷移。線外其他工程以下穿主線為主，依據(jù)項目特點其中改溝、渠及改路設(shè)計占據(jù)比例較大。本文針對下穿主線的改溝、渠及改路，對高速公路的線外其他工程設(shè)計淺述一些認(rèn)識及設(shè)計要點。

高速公路 下穿主線 線外 其他工程 設(shè)計

緒論

在高速公路工程建設(shè)過程中，線外其他工程占據(jù)一定比例，是高速公路設(shè)計的重要組成部分。筆者結(jié)合近年來的設(shè)計實踐，淺談高速公路設(shè)計過程中有關(guān)下穿主線的線外其他工程設(shè)計的一些要點，現(xiàn)根據(jù)常見類型分述如下：

一、改溝、渠設(shè)計

高速公路在跨越溝渠河時，高速公路一般在合理位置設(shè)置橋涵或者通道以便兩側(cè)水流溝通，有時由于交叉角度角度過大，需要修正橋涵或者通道的角度，此時需要進行改溝、渠（河）設(shè)計；當(dāng)高速公路邊坡或者高速公路邊溝排水溝占壓原溝、渠或者河道時，也需要改溝、渠或者改河設(shè)計。

1、改溝、渠原則

高速公路設(shè)計過程中，改溝、渠以及改河原則上不小于現(xiàn)狀溝、渠、河的泄水能力，同時斷面尺寸滿足洪水設(shè)計流量的要求，且兩端與現(xiàn)狀河床比降進行順接。

2、線形及橫斷面尺寸

改溝、渠（河）線形在現(xiàn)有路線規(guī)范中沒有明確的規(guī)定，在滿足流量的前提條件下，以不小于原斷面尺寸為原則，采用對稱形式以各斷面中心為中線進行線形設(shè)計。改溝、渠（河）的線形轉(zhuǎn)彎段半徑不小于5倍水面寬度，盡量采用裁彎取直方案，減小壅水、阻水，增強泄(行)洪能力。

改溝、渠（河）的橫斷面，一般采用梯形，按下列各式進行設(shè)計計算：

圖1 -1 改溝、渠橫斷面示意

1 水面寬度：

2 濕周：

3 水力半徑：

4 過水面積：

5 流量模數(shù)：

6 恒定非均勻流方程：

式中：Z1、Z2—分別為下、上斷面水位（m）； K1、K2—分別為下、上斷面流量模數(shù)；其余符號同前。

設(shè)計計算步驟如下：

1）根據(jù)人工新河進、出水流狀況和沿線地質(zhì)、施工等條件，考慮通航水深、排澇等要求，擬定河道的設(shè)計河底縱剖面，根據(jù)設(shè)計水位確定開挖水深 h 和設(shè)計邊坡m。

2）對起始斷面假定河床開挖寬度b，根據(jù)公式（1-1）、（1-2）、（1-3）、（1-4）、（1-5）、（1-6）分別計算水面寬度 B1、濕周 P1、水力半徑 R1、過水面積 A1和流量模數(shù) k1。

3）假定上一斷面水位Z2，計算下一斷面的相應(yīng)特征值B2、P2、R2、A2和 k2。

4）將上述數(shù)值代入式（1-6）計算，若計算的水位Z2等于 Z2′，即為所求的上一斷面水位。如此類推，推求出河段各斷面水位。

5）若推求的河段控制點水位等于設(shè)計水位，則河道斷面擬定的尺寸即為設(shè)計尺寸。否則，重新擬定尺寸，重復(fù)上述步驟進行試算，直至滿足要求為止。

3、結(jié)構(gòu)類型及防護形式

改溝、渠（河）工程的結(jié)構(gòu)形式由于地域使用范圍不同而不同，一般采用土質(zhì)結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和漿砌片石結(jié)構(gòu)，砌筑厚度一般為25～60cm，具體的砌筑結(jié)構(gòu)和厚度根據(jù)地區(qū)地形靈活選取。

防護工程按土質(zhì)邊坡使用范圍不同根據(jù)需要設(shè)置。在水流沖刷不大可不予設(shè)置，反之則需設(shè)置護堤、護岸、護腳、護坡、河床拋石加鋪等，保護堤防及河床安全。

二、改路設(shè)計

1、等外路改路

等外路在實踐中主要是田間土路、砂石路、鄉(xiāng)村道路，其在高速公路設(shè)計中多數(shù)下穿主線。主線在此處需要根據(jù)實際情況設(shè)置通道或者橋涵，方便當(dāng)?shù)厝嗣裉镩g作業(yè)、保證當(dāng)?shù)厝嗣竦陌踩ㄐ校⒔Y(jié)合地方政府意見，對其進行深入的合理優(yōu)化設(shè)計。在路線設(shè)計中，等外路沒有相應(yīng)的規(guī)范，平曲線半徑一般不小于15米，特殊困難路段可采用10米，平曲線長度不小于計算行車速度的3秒行程。改路路線超高和加寬可參考《公路路線設(shè)計規(guī)范》中設(shè)計速度為20km/h的相應(yīng)指標(biāo)，部分困難路段可降低其標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。在實際實踐中，改路全長范圍內(nèi)寬度也可采用加寬后的數(shù)值，方便設(shè)計、施工及安全行人行車。

（1）單條等外路與主線交叉

此種情況多為交叉角度較大或者高速公路邊坡及附屬占壓原路，此時只需在高速合適位置設(shè)置合適角度的橋涵或者通道，兩側(cè)再與原路平面和縱斷及高程進行合理順接。主線設(shè)置通道時，需注意此處改路的縱坡與標(biāo)高與主線通道坡度的標(biāo)高保持一致，同時注意安全排水。

（2）多條等外路與主線交叉

多條等外道路與主線交叉的情況，除需要考慮排水外，還需要考慮行人行車視野及平交的位置，確保安全通行。如圖2-1所示，原十字交叉道路被高速公路占壓，此處考慮到線形、視野及行人安全的因素，不建議進行原路2處改路設(shè)計，而采用3處改路的方案：與高速公路平行的兩條道路，與從高速公路通道橋下穿過與主線交叉的道路，并在主線兩側(cè)將與高速公路平行的兩條道路做兩處簡單平交。

圖2 -1 兩條道路與主線交叉

2、等級路改路

等級路在實踐中主要是鄉(xiāng)村道路、縣道、省道，主線在此處需要根據(jù)實際情況設(shè)置下穿主線的通道橋涵，或者上跨主線的天橋，本文淺述下穿主線方案。

（1）公路等級

被交路改移后的等級原則上不低于原有等級或其規(guī)劃等級。其線形及縱坡按相應(yīng)的公路等級進行合理設(shè)計。

（2）路基路面

等級路改路路基原則上采用相應(yīng)公路等級的路基寬度及路面結(jié)構(gòu)，也可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水文和材料情況，選擇有足夠的強度和穩(wěn)定性又經(jīng)濟合理的路基材料。但對規(guī)劃等級較高、后期改造影響主線路基穩(wěn)定、行車安全的則采用規(guī)劃等級的相應(yīng)寬度及路面結(jié)構(gòu)形式。

（3）排水防護

改路工程路基應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕邓c地質(zhì)等情況，設(shè)置尺寸形狀適合的路基邊溝排水溝，并結(jié)合主線通道或者橋涵，結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓喔扰潘到y(tǒng)，做合理的排水方案。等級路改路可根據(jù)實際地形情況設(shè)置土質(zhì)邊溝，一般斷面采用40×40cm的梯形或矩形邊溝，內(nèi)外坡率為1:1。路拱坡度一般采用1.5%～2%，土路肩橫坡采用3%～4%。

下穿主線的等級路改路工程，在平原地區(qū)，等級較低，其中心填挖高度相對較小，路基邊坡也相對穩(wěn)定，原則上可不防護；山區(qū)的下穿主線的改路，其中心填挖高度多數(shù)是1～2級填方高度和1～3級挖方高度，高填深挖段長度較短且相對集中，對主體工程有較大影響，其邊坡防護設(shè)計，在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，加強路基穩(wěn)定性，根據(jù)地形地質(zhì)采用合適的防護形式，如植草灌、路肩墻、路堤墻、拱形骨架植草、漿砌片石防護等。

填方路基防護的一般原則是：

填方邊坡高度<4m路段，一般邊坡采用植草灌防護；填方邊坡高度>4m路段，其防護形式可參見高速公路的路基防護形式。

挖方路基防護的原則是：

挖方邊坡高度一般小于1m時，可采用植草防護；路基高度大于3m按需設(shè)置護欄防護，防護形式參見地方及規(guī)劃或者高速公路的路基防護形式。

三、線外涵

線外是基于路中線而言，中線上涵洞可以用中線樁號標(biāo)示，但有時在路中線以外需要設(shè)置涵洞，用于解決排水、通道等，如在干溝中設(shè)置棄土場，為排除坡面匯水，往往需要在棄土下設(shè)置排水涵洞，為區(qū)別中線上的涵洞，就把這類涵洞稱為線外涵。線外涵屬于高速公路的線外構(gòu)筑物，與主線涵洞同等重要，其設(shè)計可參考主線涵洞設(shè)計。

結(jié)論

線外其他工程是高速公路設(shè)的重要組成部分，在一定程度上影響高速公路設(shè)計，是高速公路設(shè)計的一部分。其標(biāo)準(zhǔn)的確定是在以原有溝渠、道路的基礎(chǔ)上，兼顧地方農(nóng)田灌溉、農(nóng)田耕作及居民出行需要而綜合考慮的。因此在高速公路設(shè)計過程中，應(yīng)予以重視并進行合理設(shè)計，減少對周邊環(huán)境的影響。

[1]《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2006）人民交通出版社出版

[2]《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）

[3]《公路路線設(shè)計細(xì)則》（總校稿）

[4]《河道整治設(shè)計規(guī)范》（GB50707-2011）

U445

B

1007-6344（2015）02-0193-02