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        淺談等高線模型在路面排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

        2018-04-09 07:10:35嚴(yán)盛強(qiáng)邊駿冬
        建材與裝飾 2018年11期
        關(guān)鍵詞:橫坡縱斷面縱坡

        嚴(yán)盛強(qiáng) 邊駿冬

        (1.浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 浙江杭州 310000 2.華匯工程設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 浙江紹興 312000)

        引言

        目前國(guó)內(nèi)道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范中,對(duì)路面排水性能以及設(shè)計(jì)都未有規(guī)定,路面排水主要依靠路面橫坡與縱坡的合成坡度,漫流至排水邊溝。本文從國(guó)外工程設(shè)計(jì)實(shí)例出發(fā),結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范并吸取多年國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),淺談了等高線模型在路面排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

        1 路面排水設(shè)計(jì)

        目前國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)規(guī)范中并未對(duì)路面排水性能在做出詳細(xì)規(guī)定,僅有“公路縱坡不宜小于0.3%”、“各級(jí)公路最小合成縱坡不宜小于0.5%”、“當(dāng)合成坡度小于0.5%時(shí),應(yīng)采取綜合排水措施,保證路面排水通暢”涉及路面排水。

        圖1 F匝道端部平面圖

        筆者通過對(duì)國(guó)外路面排水設(shè)計(jì)工作進(jìn)行總結(jié),提出利用國(guó)內(nèi)的平面交叉口立面設(shè)計(jì)原理,將設(shè)計(jì)中整個(gè)路面或者互通區(qū)局部路面比做一個(gè)封閉的平交口,根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高,對(duì)其進(jìn)行等高線建模。通過等高線模型圖可快速簡(jiǎn)潔的得到路面水流排向以及路面排水困難區(qū)域,為路面排水的設(shè)計(jì)及復(fù)核提供一個(gè)較為明確的依據(jù)。

        2 工程實(shí)例

        斯里蘭卡外環(huán)高速(OuterCircularHighway-NorthernSection)為連接科倫坡南部地區(qū)至北部地區(qū)的高速公路,全長(zhǎng)8.7km。斯里蘭卡屬于熱帶季風(fēng)性氣候,全年降雨量西南部為2540~5080mm。經(jīng)查閱斯里蘭卡當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)資料,降雨強(qiáng)度達(dá)到195mm/h,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)平均強(qiáng)度,路面排水問題成為本項(xiàng)目的重中之重,項(xiàng)目組采用排水理論計(jì)算以及三維等高線數(shù)模分析相結(jié)合的方法對(duì)整個(gè)項(xiàng)目路面排水進(jìn)行設(shè)計(jì)和復(fù)核。

        筆者以本項(xiàng)目KER互通(雙喇叭互通)中F匝道端部(圖1)區(qū)域路面排水設(shè)計(jì)為實(shí)例對(duì)等高線模型的應(yīng)用做一個(gè)簡(jiǎn)單闡述。首先在完成KER互通中F匝道以及相鄰匝道平、縱、超高設(shè)的基礎(chǔ)上,通過端部高程對(duì)設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)路面進(jìn)行均勻網(wǎng)格劃分,并提取路面網(wǎng)格點(diǎn)標(biāo)高,通過路面網(wǎng)格點(diǎn)標(biāo)高數(shù)據(jù)建模生成等高線模型。

        2.1 原設(shè)計(jì)路面排水等高線模型分析

        F匝道此段(FK0+120~FK0+180)位于收費(fèi)站至匝道分合流端部,路面寬度較寬,單幅17~27m??v斷面為單向下坡0.5%接上坡3.75%,在FKO+255處設(shè)置凹型豎曲線,F(xiàn)K0+130至FK0+212路面橫坡從2.5%正常橫坡漸變?yōu)?%單側(cè)橫坡,F(xiàn)K0+158處橫坡為0%。通過對(duì)此區(qū)域建立等高線圖(圖2),每條等高線間隔0.02m,可以清晰發(fā)現(xiàn)FK0+150~FK0+165段,整個(gè)區(qū)域內(nèi)由于縱坡較小,橫坡接近于0%,路面標(biāo)高在此區(qū)域內(nèi)無較大變化,即此區(qū)域?yàn)槁访嬉追e水區(qū)域。

        圖2 原設(shè)計(jì)等高線

        2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)后路面排水等高線模型分析

        根據(jù)端部等高線圖,結(jié)合F匝道縱橫斷面數(shù)據(jù),消除此區(qū)域內(nèi)排水問題可在此區(qū)域內(nèi)設(shè)置排水管道,進(jìn)行雨水收集進(jìn)行排水,也可以通過優(yōu)化縱斷面在此區(qū)域內(nèi)加大縱坡,依靠合成坡度進(jìn)行排水。通過工程量、美觀以及后期維護(hù)等各方面兩種方案進(jìn)行比較,最終采用優(yōu)化縱斷面方案。設(shè)計(jì)者在0.5%縱坡與3.75%縱斷面段插入1.18%縱坡度,然后根據(jù)新縱斷面數(shù)據(jù)重新建立新的等高線圖(圖3)復(fù)核該區(qū)域排水性能,雖然此區(qū)域內(nèi)橫坡接近于0%,但排水依然可通過縱坡排水,原路面易積水區(qū)域消失。

        圖3 優(yōu)化設(shè)計(jì)后等高線

        2.3 等高線模型應(yīng)用總結(jié)

        通過對(duì)比分析以上兩種不同縱斷面設(shè)計(jì)的路面等高線模型,可知原設(shè)計(jì)主要問題是由于小縱坡(0.5%)與超高變化點(diǎn)(零橫坡點(diǎn))重合造成。雖然兩種縱斷面均滿足了規(guī)范中的最小縱坡、最小合成縱坡等排水相關(guān)要求,但是由于路面寬度較寬,降雨強(qiáng)度較大,也會(huì)存在路面排水困難路段出現(xiàn)。通過等高線模型應(yīng)用,設(shè)計(jì)者可以快速的核查出項(xiàng)目中排水困難區(qū)域,并通過適合的方案對(duì)此區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),重新利用等高線模型進(jìn)行分析,避免出現(xiàn)路面積水情況的發(fā)生。

        3 結(jié)語

        國(guó)內(nèi)工程設(shè)計(jì)中,路面排水還未設(shè)有專項(xiàng)設(shè)計(jì),僅僅依靠設(shè)計(jì)者工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。路面積水以及排水不及時(shí),往往對(duì)行車的安全舒適性、路面病害等都有著重大影響。等高線模型的應(yīng)用,可以有效的快速的對(duì)縱坡緩、排水面積大、互通區(qū)端部等特殊區(qū)域的路面排水情況進(jìn)行核查,有利于后期的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

        [1]馬任.高速公路路面排水計(jì)算分析[D].山東大學(xué),2015.

        [2]朱立.路基路面的排水設(shè)計(jì)探討[J].Road&Bridge,2017.

        [3]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD20-2017),2017.

        [4]鄭月雷.公路路基路面排水設(shè)計(jì)方案探究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2015.

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