上海千年城市規(guī)劃工程設計股份有限公司，上海 201108

1 工程概況

西藏山區(qū)某公路工程位于昌都市，全線地貌可劃分為高山峽谷地貌和高原臺地地貌兩大二級地貌單元。公路路線全長約為55.3km，道路等級為一級公路，路基寬度為24.5m，按照雙向四車道的標準進行設計，設計行車速度為80km/h。該工程所在區(qū)域內(nèi)溝谷縱橫、山高水急、江河密布，大部分河流水位隨季節(jié)變化而變化。項目組為了保障路基安全穩(wěn)定，對該項目排水進行了重點研究設計，首先根據(jù)勘察報告對項目區(qū)域內(nèi)水系進行了總體分析，進而制訂了排水系統(tǒng)設計方案。此次排水系統(tǒng)設計包括路基排水設計和路面排水設計，其中路基排水分為地表排水和地下排水，路面排水分為路面表面排水和路面內(nèi)部排水。

2 路基排水設計

2.1 路基地表排水

路基排水的主要目的是保證路基的穩(wěn)定。此次路基排水設計主要是通過截水溝、急流槽、邊溝和排水溝等設施，將路基范圍內(nèi)的水排進天然河溝，形成完善的路基排水系統(tǒng)。

（1）排水溝。一般將排水溝設置在填方邊坡坡腳外側(cè)，把路基范圍內(nèi)的水流引到就近的橋涵或路基范圍外的地方。該工程設計參照當?shù)亓晳T采用矩形排水溝的形式，為了節(jié)約造價和進行合理設計，按照《公路排水設計規(guī)范》（JTG/T D33—2012）（以下簡稱《設計規(guī)范》）中的規(guī)定，通過水文、水力計算并結合當?shù)亟?jīng)驗最終確定了排水溝尺寸。其中，水文計算為設計徑流量的計算；水力計算是根據(jù)設計徑流量確定斷面尺寸和檢驗水流速。

以排水溝尺寸計算為例，其計算過程具體如下。

第一，水文計算。①匯水面積和徑流系數(shù)。假設路面長度為L，邊坡高度為H，那么匯水區(qū)域在路堤坡面（包括護坡道）上的面積為f1=2L+1.5LH；匯水區(qū)域在土路肩上的面積為f2=0.75L；匯水區(qū)域在瀝青路面上的面積為f3=11.5L；匯水區(qū)域在中央分隔帶上的面積為f4=L。根據(jù)《設計規(guī)范》，護坡道的徑流系數(shù)取ψ1=0.53，土路肩徑流系數(shù)取ψ2=0.6，瀝青混凝土徑流系數(shù)取ψ3=0.95，邊坡坡面起伏草地徑流系數(shù)取ψ4=0.55。因此，總的匯水面積為F=f1+f2+f3+f4=(1.5H+14.25)÷L，匯水區(qū)的徑流系數(shù)為ψ=(0.83H+12.03)L÷F。②匯流歷時。假設匯流歷時10min。③降雨強度。通過查閱相關資料，取路界內(nèi)坡面排水重現(xiàn)期為15年，降雨歷時為10min。依據(jù)《設計規(guī)范》降雨強度等值線圖和有關轉(zhuǎn)換系數(shù)，求得Q15,10=1.36mm/min（為15年重現(xiàn)期10min降雨強度）。④設計徑流量與計算流量。設計徑流量Q設計=16.67ψqF=(18.7H+272.62)L×10-6m3/s。

表1 各種尺寸排水溝設計流量一覽表

根據(jù)計算結果，結合橋涵排水構造物的設置間距、地形地物、自然溝渠的分布、當?shù)氐氖褂媒?jīng)驗等情況，最后推薦尺寸為0.6m×0.6m的矩形混凝土排水溝，溝身用30cm厚M10漿砌片石砌筑。

（2）邊溝。挖方路基或者低填方路段設置矩形邊溝，以此排除路基范圍內(nèi)的少量雨水。根據(jù)相關規(guī)范確定邊溝尺寸，通過計算決定采用蓋板邊溝，尺寸為0.6m×0.6m，溝身采用30cm厚M10漿砌片石砌筑。當連續(xù)挖方長度較長或設置有中央分隔帶橫向排水管時，需要增大邊溝尺寸，要求邊溝最小縱坡不小于0.3%。

（3）截水溝。截水溝設計主要包括邊坡平臺截水溝和山坡坡頂截水溝。由于項目位于山嶺地區(qū)，為了保證邊坡的安全，邊坡均分級設置，第一級邊坡為8m，第二級邊坡為10m。邊坡分級處均設置2m的邊坡平臺，為了保護邊坡不出現(xiàn)水毀，在邊坡平臺上設置L型平臺截水溝，尺寸為0.4m×0.4m，采用30cm厚M10漿砌片石鋪砌。此外，在挖方較大的路段，為了防止坡頂雨水垂直流下沖刷邊坡，在邊坡坡頂以外不小于5m處設置矩形截水溝，尺寸為0.5m×0.5m，溝身采用30cm厚M10漿砌片石砌筑，最終將水引入天然沖溝或排水溝。

（4）急流槽。由于項目位于山區(qū)，填挖方都很大，造成水流速度較快，為了保障邊坡與排水設施的穩(wěn)定，此次設計共采用兩種急流槽。一種為0.6m×0.5m的現(xiàn)澆混凝土急流槽，當路基邊溝與排水溝相接處坡度大于1∶5以及排水溝水進入沿線人工河流或自然河流時，設置0.6m×0.5m的現(xiàn)澆混凝土急流槽；另一種為0.5m×0.5m的現(xiàn)澆混凝土急流槽，設置于道路超高路段橫向排水管出口，將超高處雨水排入排水溝。

（5）中央分隔帶排水。為了防止中央分隔帶積水滲入道路面層和基層，需要及時排出中央分隔帶過多的積水，該工程中央分隔帶排水設計如下：在中央分隔帶填土與路面機構層接觸處設置防滲土工布，中央分隔帶底基層附近設碎石滲溝，滲溝截面尺寸為0.25m×0.2m，滲溝內(nèi)加設Φ100mm縱向塑料濾水管，分隔帶內(nèi)滲水匯集后通過Φ110mmHDPE橫向塑料排水管排入路基邊溝或通過填方坡面引入路基排水溝。

（6）超高段排水。為了有效排出超高段雨水，在中央分隔帶旁路緣帶附近設置縱向集水溝，是尺寸為0.5m×0.5m的蓋板集水溝，溝身采用C25水泥預制，蓋板采用C25混凝土預制，經(jīng)集水井、橫向排水管（采用Φ30cm鋼筋混凝土預制圓管）流經(jīng)急流槽或挖方邊溝排出。超高路段中央分隔帶底基層附近碎石滲溝內(nèi)匯水則通過集水井收集后，再通過橫向排水管將水排至邊溝或由邊坡急流槽引離路基。

2.2 路基地下排水

當挖方路段地下水發(fā)育時，地下水會對排水設施和路面結構造成損壞，因此對于該項目地下水發(fā)育路段，在邊溝下設置尺寸為0.6m×1m的梯形碎石滲溝，出口設置于挖方路基以外的填方路段，最終將滲溝水引入路基排水溝。

3 路面排水設計

3.1 路面表面排水

結合路基防護形式，一般填方路面水直接沿坡面漫流或通過骨架導流槽引入排水溝排出；挖方路段由路拱自然漫流至邊溝排出。

3.2 路面內(nèi)部排水

當路基兩側(cè)存有積水時，積水有可能滲透到路面結構層內(nèi)，破壞路面結構或者路基，此次路面結構層外側(cè)土路肩采用C25現(xiàn)澆混凝土硬化設計，路面結構層滲水沿底基層級配碎石縫隙排到邊部天然砂礫培土肩，最后通過Φ50mm泄水孔排出。

4 結束語

綜上所述，進行山區(qū)公路設計時一定要把排水設計作為一個重要的研究點，根據(jù)每個項目所處地理環(huán)境氣候和周邊橋涵水系等資料，因地制宜，做好項目的排水設計的總體規(guī)劃設計，保證公路排水系統(tǒng)設計完善，運營通暢，從而保障公路項目的質(zhì)量、使用壽命和行車安全。