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Design of Drainage Facilities Commonly Used on Highway Subgrade
Wang Ting
（吉林省交通规划设计院，长春 130021）
（Jilin Communications Planning and Design Institute，Changchun 130021，China）
摘要： 水是影响路基工程质量的重要因素。就路基病害的规模、范围及成因而言，水往往是决定性的因素之一。因此路基常用排水设计，是路基设计必不可少的项目和内容。
Abstract: Water is the important factor influencing the subgrade engineering uality. Water is often the decisive factor of size, scope and cause of the roadbed disease. So design of drainage commonly used on subgrade is essential to the roadbed design.
【关键词】： 公路 路基 排水设施 设计
Key words: highway；subgrade；drainage facilities；design
中图分类号：U41文献标识码：A文章编号：100 -4311（2011）32-0100-01
1地表排水设施设计
1.1 边沟排水设计挖方路基及填土高度低于路基设计要求的临界高度的路堤，在路肩外缘均应设计纵向人工沟渠，称之为边沟，其主要功能在于排泄路基用地范围内地面水边沟可采用三角形、碟形、梯形或矩形横断面，按公路等级、所需排的设计流量、设置位置和土质或岩质选定。高速公路及一级公路，宜采用三角形或碟形边沟；受条件限制而需采用矩形横断面时，应在顶面加带槽孔的混凝土盖板。二级及二级以下公路，可采用梯形横断面，边沟内侧边坡坡度按土质类别采用1:1.0～1:1.5；岩石挖方路段可采用矩形横断面，其内侧坡面用浆砌片石砌筑以保持直立。矩形和梯形边沟的底宽和深度不应小于0.4m。挖方路段边沟的外侧坡面与路堑下部坡面的坡度一致。边沟的纵坡坡度应结合路线纵坡、地形、土质、出水口位置等情况选定，尽可能与路线纵坡坡度保持一致。当路线纵坡坡度小于沟底所必需的最小纵坡坡度时，边沟应采用沟底最小纵坡坡度，并缩短边沟出水口的间距。高速公路及一级公路的土质边沟，均应采取防护措施。平曲线路段的边沟，水流方向改变，尤其是小半径平曲线，因设置超高，内侧边沟标高降低，可能形成低洼积水；山谷展线，路基排水条件较差；平坡路堑地段，难以保证边沟的最小纵坡；陡坡地段，路线常采用较陡纵坡。所有这些排水不利条件，宜结合路线设计综合考虑，并应在路基排水系统统一布置的基础上统筹安排。边沟出水口的间距，一般地区不宜超过500m，多雨地区不宜超过300m，三角形和碟形边沟不宜超过200m。边沟出口水的排放应结合地形、地质条件及桥涵水道位置，排引到路基范围外，使之不冲刷路堤坡脚。挖填结合的路段，内侧挖方边沟，需要利用涵洞将边沟水引向路基另一侧排出，此时边沟与涵底的高差大，水流方向接近900转弯，在涵洞进口处，必须设置跌水式的雨水井，起消能作用，而且井底标高低于涵洞标高，兼起沉积边沟水中的泥沙杂物之用。
1.2 截水沟排水设计设在路基上方，以截拦地面水流向路基的人工沟渠，称为截水沟，截水沟设在路堑坡顶5m或路堤坡脚2m以外，如土质良好、路堑边坡不高或沟壁进行铺砌时，前者也可不小于2m。截水沟应结合地形和地质条件沿等高线布置，将拦截的水顺畅地排向自然沟谷或水道。截水沟长度以200～500m为宜；超过500m时，可在中间适宜位置增设泄水口，由急流槽或急流管分流排引。截水沟的位置要尽量与地表水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。在降雨量较大，且暴雨频率较高，山坡覆盖层比较松软，坡面较高，水土流失比较严重的地段，必要时可设置两道或多道截水沟。截水沟一般采用梯形横断面，沟坡坡度为1:1.0～1:1.5;沟底宽度和沟的深度不宜小于0.5m。地质或土质条件差，有可能产生渗漏或变形时，应采取相应的防护措施。梯形断面截水沟的坡度视土质而定，一般为1:1.0~1:1.5，石质边沟沟坡坡度视石质而定，深度及底宽均不小于0.5m。山坡覆盖层较薄小于1.5m，稳定性较差时，可将沟底设在基岩上。为了缩小山坡破坏面可采用矩形截水沟断面，设在松散土层中的截水沟，应采用浆砌片石或混凝土预制块进行防护。当挖土路段土质边坡高度较大，汇水宽度较宽时，可设多道截水沟，并在边坡上设宽度不小于1m的平台，台顶向沟内做2%斜坡；为防止截水沟水流渗透影响坡稳定，应对沟底和沟坡进行浆砌片石防护。截水沟出水口的布置一般应避免沟内水流排入边沟，尽量利用地形，将沟中水流排入沟所在山坡一侧的自然河、沟中，或直接引到桥涵的进水口处，当与其他排水设施连接时，应平顺衔接，必要时设跌水或急流槽。
1.3 排水沟排水设计排水沟主要用于排泄来自边沟、截水沟或其他水源的水流，以形成整个排水系统。排水沟的平面布置，取决于排水要求与当地地形，灵活性很大，通常要求进行专门设计。排水沟的布置，必须结合地形等自然条件，因势利导，平面上力求短捷平顺，以直线为宜，必须转向时，尽量采用较大半径徐缓改变方向，保证水流舒畅；纵面上控制最大和最小纵坡，以1%～3%为宜，纵坡大于3%，需要加固，大于1%，则应改用跌水或急流槽。排水沟的断面形式，以梯形为主，尺寸由水力水文计算而定。为避免水流过于集中，沟的全长一般不宜超过300m。由于地面水流分段汇集，因此沟的断面可以采取变截面。沟底宽度不同时，要求徐缓相接，排水沟与其他沟渠相接时，力求水流舒顺。
1.4 跌水与急流槽设计跌水与急流槽为人工排水沟渠的特殊形式，用于陡坡地段，沟槽的纵坡可达1%以上跌水或更陡，是山区公路常见的路基排水结构物。由于纵坡大、水流湍急、冲刷作用严重，所以跌水与急流槽，必须用浆砌石块或水泥混凝土砌筑，且应埋设牢固。跌水成台阶式，有单级和多级之分。单级跌水，用于沟渠连接中水位落差较大、需要消能或改变流向。按照水力计算特点，跌水的构造可分为进水口、消力池和出水口三个组成部分，需要根据水力计算的结果，确定其主要尺寸。一般情况下，如果地质条件良好、地下水位较低、设计流量不超过1.0~2.0m3/S时，跌水台阶高度P，最大不超过2.0m；常用的简易多级跌水，P值约为0.4~0.5m。护墙要求石砌或混凝土浇筑，墙基埋置深度约为水深口的1.0~1.2倍，护墙的厚度，石砌时为0.25~0.3m。消力池起消能作用，要求坚固耐用，槽急流槽可采用由浆砌片石铺砌的矩形横断面或者由水泥混凝土预制件铺筑的矩形横断面。浆砌片石急流槽的槽底厚度可为0.2~0.4m，槽壁厚0.3~0.4m。混凝土急流槽的厚度可为0.2~0.3m。槽顶应与两侧斜坡表面齐平。槽深最小0.2m，槽底宽最小0.25m。槽底每隔2.5m应设置一个凸榫，嵌入坡体内0.3~0.5m，以避免槽体顺坡下滑。
2结束语
在公路排水设计过程中应根据公路等级、地形地貌、水文地质等因素合理确定排水沟、边沟的尺寸，排水沟、边沟采用的形状及位置也应慎重考虑，如填方路基浆砌片石梯形排水沟优化成浆砌片石矩形排水沟，放缓路堤边坡，增强路堤的稳定性；填方边坡高度不大于2m路段，取消护坡道，采用浅碟式排水沟，放缓路基边坡，增加路基宽容度；挖方路段矩形边沟整体下移和向外平移，提高边沟的功能并消除安全隐患。
参考文献：
[1]周学伟，刘国杰.浅议高速公路排水设计[J].中国科技览，2010，（33）：244-244.
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作者简介：王汀（1914-），男，吉林长春人，副高工，本科，路桥专业，主要从事路桥工程设计工作。
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发表于 2020-6-17 20:11:54
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发表于 2020-6-17 20:12:16
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