序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇公路排水設計規范范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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前言

隨著我國公路工程投資建設規模的快速發展，作為公路工程附屬結構的涵洞的數量與日俱增。國內一些管理單位、高等院校以及設計單位通過對一些已建高速公路涵洞進行調查發現，相當多的涵洞存在病害，譬如：洞身不均勻沉降導致路面開裂；涵洞滲水、積水；洞身局部開裂；沉降縫錯位、撕裂等等，不一而足。

1 涵洞定義

根據《公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)》(以下簡稱《通用規范》)第1.0.11條規定，橋梁和涵洞以單孔跨徑5m為界，單孔跨徑

2 設計規程、規范

與橋梁相比，涵洞的技術復雜程度較低、工程規模較小。但，因為它橫穿公路，又不同于路外一般的排水構造物，結構措施不到位或地基處理不當都可能會產生病害并危及道路安全。

在《細則》頒布前，公路涵洞沒有專用設計規范，僅在《通用規范》和《公路場工橋涵設計規范》（JTG D61-2005)中能見到一些原則性的、簡單的規定，所占篇幅較少。設計人員采用的設計規范具有較大的隨意性。結構設計人員往往首先采用自己最熟悉的本專業的規范，如：建筑結構規范、給排水結構規范、橋梁規范或水工規范等等，甚至經常出現混用不同規范體系的情況，這是很不合理的，可能導致設計結果在安全度、適用性方面留下隱患。隨著《細則》的頒布實施，公路涵洞設計以公路體系規范作為設計依據，規范體系較為完整、全面，也更具針對性。

2.1 規程、規范的使用原則建議

2.1.1 建議以公路規范體系作為設計依據。

2.1.2 不同規范體系不能混用。雖然結構專業現行各規范體系基本都遵照以概率理論為基礎的極限狀態設計方法，但各規范體系所采用的目標可靠指標可能不同，如表1所示。各規范體系的材料強度分項系數、荷載分項系數、荷載組合規定、計算公式都不盡相同。顯而易見，混用規范體系很容易造成設計結果的可靠度不足或偏大，因此，應避免這種做法。

2.1.3 各規范體系雖不能混用，但可以相互補充、局部引用。這主要指一些特定荷載的取值和計算方法、一些特定結構的結構分析方法、特定的構造措施等在不同規范體系之間的取長補短和相互借鑒。例如:過路圓形管涵的結構設計可以部分借鑒排水管道規范，因為排水管道規范關于管道及接口、管基的內容要比《細則》更為詳盡，也更加權威。應該特別注意的是，為了避免混用規范體系，在局部引用其它體系規范時，一定要在設計依據中明確指出引用某規范的某一章節，甚至某一公式。那種將所能想到的規范名稱統統列在設計說明書中的做法是不可取的。

2.2 建議采用的設計規程、規范

《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2004) ;《公路涵洞設計細則》(JTG/T D65-04-2007);《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTGD62-2004);《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JT-GD63-2007) ; 《公路工程抗震設計規范》 ( JTJ 004-89);《公路污工橋涵設計規范》(JTG D61-2005) ;《給水排水工程埋地預制混凝土圓形管管道結構設計規程》(CECS 143 ：2002)第6一8章;《給水排水工程混凝土構筑物變形縫設計規程》( CECS117：2000);《混凝土結構耐久性設計與施工指南》 (CCES 01-2004,2005年修訂版)。以上規程、規范應隨著版本的不斷更新采用最新頒布施行的版本。根據工程的具體情況，這些規范可適當取舍。

3 結構設計標準

3.1 設計基準期

《通用規范》第1.0.6條規定:公路橋涵結構的設計基準期為100年。

3.2 設計使用年限

國務院頒布的《建設工程勘察設計管理條例》第二十六條明確規定“編制施工圖設計文件，應當滿足設備材料采購、非標準設備制作和施工的需要，并注明建設工程合理使用年限”。

目前，我國公路體系規范對于橋涵結構設計使用年限未做規定，這不僅與國際慣例不符，也與我國《建設工程勘察設計管理條例》的要求相背離。國際上對橋隧等基礎設施工程的設計使用年限多為100年，且有進一步延長的趨勢。如:歐共體規定為100年，美國規定為不小于75-100年，日本建筑學會規范規定為100年；在國內，現行鐵路、地鐵規范明確規定為100年，工民建規范規定為5-100年，且均為強制性條文。顯然，在這方面我國公路體系規范已欠全面。為了適應國際化發展趨勢并滿足國內法律法規的要求，公路橋涵逐步完善設計使用年限的規定勢在必行，設計單位、設計人員對此應有足夠的認識。

設計使用年限指的是“正常設計、正常施工、正常使用、正常維護”條件下工程在技術性能上能滿足安全和使用要求的最低年限。可以看出，體現設計人員責任的最主要部分是“正常設計”，內容包括采用合適的設計基準期、采用正確的原則和方法進行承載能力極限狀態、正常使用極限狀態設計以及足夠耐久性的設計。在設計文件中列出設計使用年限并非意味著設計單位或個人單方面對設計使用年限的獨立承諾，它要靠設計、施工、管理與維護各方的共同努力來實現。

根據中國土木工程學會標準《混凝土結構耐久性設計與施工指南》(以下簡稱《指南》)第3.2.2條，公路混凝土涵洞的設計使用年限分級為一、二級，對應的設計使用年限分別為100年、50年。見表2。

這樣的規定是合適的，雖然涵洞的技術復雜程度較低、工程規模較小，但其維修、翻建或拆除不僅會影響路面結構，而且會影響到路基，不僅會造成較大的經濟損失，對交通的干擾也很大，會嚴重影響道路的使用功能。

3.3 安全等級和結構重要性系數

建議涵洞結構的安全等級為二級，結構重要性系數γ0=1.0。

《通用規范》第1.0.6條、《細則》第9.1.2條規定:涵洞結構的安全等級為三級，結構重要性系數γ0=0.9，標準偏低，與《指南》規定的涵洞的設計使用年限不匹配。換個角度考慮，正因為涵洞在整個道路工程中所占比重較小，適當提高其設計標準還是劃算的。

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瀝青混凝土攔水緣石作為高等級公路路面排水設施的組成部分，在國外很常見。我國自京津塘高速公路采用后，已在多條高速公路建設中采用，效果良好。但是，目前國內論及瀝青混凝土攔水緣石設計與施工的文獻資料不多，在設計與施工規范中，只提出了簡單的要求。現行《公路瀝青路面施工技術規范》(JTJ032-94)中，有關瀝青混凝土路緣石施工的要求，是參照美國路緣石規范(SS-3)的有關規定編寫的，不盡周詳。

1 設計目的

水是影響公路質量和使用品質和一大要素，設計完善的排水系統是十分重要的。路面排水主要是排出路面范圍內的降水即路面徑流，使之不沖刷填方邊坡，保持路基穩定，提高路面的使用壽命，保證行車安全。對于高速公路來說，因其路幅寬，降到路面上的雨水量較多，排水不暢的路面將形成積水，高速行車會使積水霧化，迷霧遮擋駕駛員視線，增加行車事故。而且，積水會降低路面的抗滑性能，增加行車的危險性。另外，高速公路必須確保長年通車，以及路基、路面和各種結構物經久耐用，保持完好的路容，減少養護工作量。因此，在路肩外側邊緣處設置攔水帶，攔截路面水流以形成側溝，通過泄水口、急流槽將側溝內的水排入路基外的排水溝，以達到既保障路面排水暢通，又防止路面漫流沖刷路堤邊坡的要求。

2 設計原則

《公路瀝青路面設計規范》(JTJ014-97)的6.2.3條“高速公路、一級公路的路面排水”中，將路面排水劃分為路面排水、路肩排水和中央分隔帶排水三個部分組成。路面排水設施由路面橫坡、攔水帶(或矩形邊溝)、泄水口和急流槽組成，并對路面橫坡、泄水口的設置作了一般性規定，對于攔水帶的設置原則，沒有提及。而《公路路基設計規范》(JTJ014-95)的4.4.3條“路肩排水設施”中，將攔水帶作為路肩排水設施的一個組成部分，規定其縱坡應與路面的縱坡一致，“當路面縱坡小于0.3%時，可采用橫向分散排水方式將路面水排出路基，但路基填方應進行防護；當路堤邊坡較高，采用橫向分散排水不經濟時，應采用縱向集中排水方式，在硬路肩邊緣設置攔水帶，并通過急流槽將水排出路基”。這里對是否設置攔水帶提出了兩個概念：一個是縱坡0.3%，另一個是路堤邊坡高度。

3 施工設備

瀝青混凝土攔水緣石成型機，國內尚無成熟的產品，需進口，已配備該設備的施工單位也不多。待到施工前安排生產時再進口該設備，往往是措手不及。

從現有進口的該類設備來看，以美國產的Technotest瀝青混凝土緣石成型機為例，其料斗很小，且相對位置高，施工中無法用運料車直接將拌和好的瀝青混合料倒入料斗，而且因為配重的要求，料斗不能改大。通過實踐，施工中一般在運料車后拖一低底盤平板車，進料時先由運料車卸一部分熱料在平板車上，再由人工鏟入料斗內。因此，一般需5～8個工人同時操作，且工作溫度高，工人勞動強度大，瀝青混合料也因攤鋪時間長，易于冷卻，影響質量。

另外，該設備無自行能力，其前進的力量來自擠壓瀝青混凝土成型時的反作用力，因此速度不快，一般只能達到2～3.5m/min，遇到彎道、上坡等情況速度更慢。除掉天氣和檢修時間等影響因素，通常情況下一天只能完成2km。而且，每行進20～50m還需停機一次，設置水簸箕以接上邊坡急流槽，大大影響了行進速度。再加上該設備的螺旋輸送桿、傳動鏈條、擠壓模型等均為磨擦易損件，需要經常維護、修補、更新，在使用中很麻煩。

4 進一步完善設計理論

目前，我國對暴雨狀態下路面積水在路面合成坡度等因素的綜合作用下如何流動，以及由此對公路本身造成的危害如何產生，尚沒有充足的理論依據。依靠經驗數據，對于各種相關因素之間的經濟性分析更是無據可查。過去，部分專家以縱坡0.5%作為是否設置攔水帶的界定標準。后為提高可靠度，將界定標準改為縱坡0.3%，這里雖然坡度只差0.2個百分點，但在工程數量上的差別卻很大。

5 邊坡防護綜合設計

邊坡防護有植草防護、干(漿)砌片石防護和襯砌拱防護等多種形式，因原材料、人工費用不同而使得各種防護形式的價格也高低不一。各地應結合當地的實際情況，對設置瀝青混凝土攔水緣石進行綜合分析、設計。對于一般性低矮路堤，且漿砌片石防護單價不高的情況下，可不考慮路面縱坡大小，均采取滿砌防護而不設攔水帶；或者可以依據地形并結合排水設計，將邊坡改為局部緩坡，不設攔水帶，而采用路面漫流排水方式；另外，從美觀及施工方便角度出發，對于兩個挖方段之間設置瀝青混凝土攔水緣石長度不足100m的段落，也可不設，而相應加大防護工程的投入。總之，通過攔水帶和邊坡防護等從多方面加以綜合分析比較，在節約投資、保證質量、節省工期的前提下，盡量減少設置攔水帶的數量。

6 加強施工組織管理

在施工組織計劃中，應盡早安排瀝青混凝土攔水緣石的生產，提前落實施工設備、人員與施工方案，并在購置設備的同時預先準備充分的備件，落實專人負責，在施工過程中勤保養勤維護，保證設備最有效地工作。并且，應加強施工組織管理，合理安排生產，歇人不停機，盡量延長設備的運轉時間，盡量減少對其它設施及整個工程的制約作用。

同時，建議我國的公路機械設備生產單位加緊對國產瀝青混凝土緣石成型機的開發與研制，以滿足我國日益增長的高等級公路的建設需要。

總之，對于高等級公路瀝青混凝土攔水緣石的設計，應當立足于各地區自然條件、降水量和原材料的來源等情況，因地制宜，結合整個道路排水系統，從功能性、質量可靠性、經濟性等多方面加以綜合考慮，不可簡單片面而造成浪費。目前，我國高等級公路的建設還處在發展階段，某些設計理論和設計思想還不夠成熟，各施工單位的施工方法及施工水平也不盡相同。只有各級公路設計、建設、管理等部門形成共識，深入研究，才能不斷提高設計與建設水平。

參考文獻

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一、引言

水土流失防治措施設計是生產建設項目水土保持方案的重點與核心，合理可行的措施設計可使工程防治責任范圍內的水土流失得到有效控制，減少水土流失對項目區及周邊環境的影響，改善生態環境，確保項目區生態、經濟、社會的全面、協調發展，并為水行政主管部門的監督、檢查和管理提供可靠的依據。即措施設計合理與否直接影響生產建設項目水土流失控制，并影響水土保持投資計算和效益分析的準確性。 本文經查閱截排水設施設計規范、設計手冊、設計標準等，并結合實際工作經驗，對生產建設項目水土保持方案中截排水設施的設計流程、排水標準確定、過流能力計算等進行分析，并通過一個案例說明截排水設施的設計流程和參數選擇。

二、截排水設施設計流程

截排水設施設計流程一般包括5個步驟：

（1）在一定比例尺的地形圖上量測匯水面積；

（2）根據生產建設項目所屬行業的規定和要求，并考慮防護對象重要性等因素，確定排水標準，確定降雨歷時，計算降雨強度；

（3）根據不同行業的要求，計算設計徑流量；

（4）結合同類工程經驗，初步確定截排水設施斷面材質、尺寸，計算過流能力；

（5）判斷過流能力是否滿足設計徑流量要求，若不滿足，則需重新選擇斷面尺寸，直至過流能力滿足徑流量，并確保工程量最小。

三、截排水設施排水標準分析

1. 降雨重現期的確定。筆者參與過的水土保持方案涉及行業有水電、水利、公路、城市軌道交通、風電、輸變電、園區類項目（如學校、工廠、開發區等），主要針對這些行業的截排水設施排水標準進行分析。

目前水土保持方案截排水設施設計依據的規范主要有《開發建設項目水土保持技術規范》（GB 50433-2008）＼《水電建設項目水土保持方案技術規范》（DL/T5419-2009）、《水利水電工程水土保持技術規范》（SL575-2012），《公路排水設計規范》（JTG/T D33-2012），《室外排水設計規范》（GB50014-2006）等，這些規范對永久截排水設施的排水標準，即設計降雨重現期取值一般有明確規定，但對于臨時排水設施的設計卻較少提及，導致不同設計人員在選擇降雨重現期時標準不統一，以個人主觀判斷為主，使得項目現場內臨時匯水不能有效排導，發生水土流失問題，即水土保持方案設計的臨時排水設施不能有效為項目現場服務。

筆者根據多年水土保持方案設計經驗，并在對已開工項目現場調查的基礎上，對不同行業的臨時排水設施設計進行分析：

（1） 由于水電水利類項目建設工期長，其樞紐、交通道路及施工臨時設施場地周邊臨時排水設施的設計降雨重現期宜按5年一遇計算，若規模較大、占地較大的項目，宜按10年一遇計算；

（2） 公路項目因線路長度、等級不同而工期有1年、2年……不等，其路基兩側臨時排水設施的降雨重現期宜按大于工期一年進行確定；

（3） 城市軌道交通項目建設工期較長，通常為5年左右，相應地其車站施工作業區等施工場地的臨時排水設施的降雨重現期宜按5年一遇計算；

（4） 園區類項目即點型項目，建設工期通常為1～2年，其場地周邊臨時排水設施的設計降雨重現期宜按3年一遇計算；

（5） 風電、光伏、輸變電等項目建設工期一般為1年，其臨時排水設施的設計降雨重現期宜按2年一遇計算。

經初步分析，筆者認為生產建設項目臨時排水設施設計的降雨重現期宜大于自身建設工期，但不可太大，否則確定的臨時排水設施斷面尺寸偏大，工程量大，不利于工程造價。

2.降雨歷時的確定。截排水設施排水標準確定時，除需確定降雨重現期，還需要明確降雨歷時取值，根據《公路排水設計規范》（JTJ 018-97），降雨歷時即設計控制點的匯流時間，包括匯水區最遠點到排水設施處的坡面匯流歷時t1與排水溝管內的匯流歷時t2之和，計算見公式1：

。

計算排水溝（管）內匯流歷時t2時，先在斷面尺寸變化點、坡度變化點或者有支溝（支管）匯入處分段，分別計算各段的匯流歷時后再疊加而得，按公式2計算：

筆者試算時初步選擇的參數為：粗度系數m1按針葉樹林取大值（0.8），坡降is取小值（0.2），流速取小值（按漿砌石矩形斷面計算，凈寬×凈深=0.3m×0.3m，糙率取0.025，坡降取0.3%，相應流速 =0.47 m/s）。

根據公式1，在坡面長度Ls一定的條件下，當m1取大值，is取小值，vi取小值的情況下，求得匯流歷時t1相應較大。即當粗度系數減小，坡降增加，流速增加，匯流時間將相應減小。

3.徑流量計算分析。目前在確定某一范圍的徑流量時，設計人員一般都根據《開發建設項目水土保持技術規范》中的公式計算，但經筆者分析，該公式中i為平均1小時平均降雨強度，單位為mm/h；F為山坡集水面積，單位為km2，即該公式適用于匯水范圍較大的流域性徑流量計算。對于占地面積較小的具體項目，其適用性有限。筆者在查閱《水電建設項目水土保持方案技術規范》、《水利水電工程水土保持技術規范》、《公路排水設計規范》、《室外排水設計規范》等技術規范基礎上，總結了不同行業適用的徑流量計算公式。

4. 徑流量計算分析。目前在確定某一范圍的徑流量時，設計人員一般都根據《開發建設項目水土保持技術規范》中的公式計算，但經筆者分析，該公式中i為平均1小時平均降雨強度，單位為mm/h；F為山坡集水面積，單位為km2，即該公式適用于匯水范圍較大的流域性徑流量計算。對于占地面積較小的具體項目，其適用性有限。筆者在查閱《水電建設項目水土保持方案技術規范》、《水利水電工程水土保持技術規范》、《公路排水設計規范》、《室外排水設計規范》等技術規范基礎上，總結了不同行業適用的徑流量計算公式，見表2。

四、截排水設施設計分析

1.材質選擇。水土保持截排水設施常用的材質有：土質、漿砌片石、現澆混凝土、預制混凝土、磚砌、溝壁鋪植草皮以及排水管，不同的材質在施工工藝、造價等方面各有優缺，筆者結合實際調查，對截排水設施常用材質的特點及適用條件進行了總結。

2.比降。截排水設施過流能力計算中，溝道比降i的取值缺乏統一性，相對較隨意。比降的定義為溝（管）道水流沿水流方向的高程差與相應溝（管）道長度的比值，以千分率或萬分率表示。比降可在帶等高線的平面布置圖上量取。

在水土保持截排水設施設計中，為避免溝道內泥沙淤積，排水溝內比降最小取值一般不小于5.0‰，另考慮防沖問題，比降最大取值不應大于5%，經總結，常用比降值有： 3‰、5‰、2%和3%，部分截水溝的比降可取5%，但需考慮跌水消能措施。

3.截排水設施過流能力計算

在滿足過流量要求情況下，截排水設施斷面設計采用最優斷面法，即襯砌材料就近取材，易于施工，投資省，具體計算一般采用謝才公式計算，即公式3、公式4。

五、案例計算

前文介紹了截排水設施排水標準確定及具體設計方法，筆者以曾參與過的杭州市閑林水庫石龍山棄渣場的截排水設施設計進行方法應用。

石龍山棄渣場位于杭州市轉塘鎮石龍山內，現狀為廢棄的石礦場，占地面積4.92hm2。堆渣設計坡比為1：2.0，渣場底高程為65.0m，設置一級馬道（高程75.0m），渣頂高程為85.0m，最大堆渣高度約20m，容渣量約42.46萬m3，設計堆渣量約29.30萬m3。

1. 防護標準。棄渣場防洪標準主要與渣場規模、渣場位置、渣場失事環境風險程度、渣場對主體工程影響等方面有關，本棄渣場為中型渣場，根據《水利水電工程水土保持技術規范》防洪標準取20年一遇，結合現場調查，溝道較小，不設置擋水壩等設施進行排洪，溝水匯入截水溝再引排至下游。棄渣場馬道排水溝排水標準按5年一遇10min短歷時暴雨設計。

2. 截排水設施設計。棄渣場截排水設施主要包括截水溝和馬道排水溝。

（1） 截水溝過流能力分析：

① 徑流量計算，根據公式計算

a. 徑流系數，按起伏的山地取值，=0.7；

b. 降雨強度，由地形圖量測最大匯水坡長為300m，根據表2，降雨歷時取30min，依據杭州市降雨強度公式，按TE=20年，t=30min計算，i=1.76mm/min；

c. 匯水面積，在工程平面布置圖上量測渣場上游最大匯水面積F=0.065km2；

d. 徑流量=16.67×0.7×1.75×0.065=1.33m3/s，雙向排水。

② 過流量計算

a. 斷面設計，截水溝采用梯形斷面，尺寸為0.5m（底寬）×0.5m（深），溝壁坡比1：0.5，漿砌片石襯砌厚0.3m；

b. 漿砌石糙率n=0.025；

c. 溝道比降，在工程平面布置圖上量測并計算得，溝道比降i=3%；

d. 根據公式3，公式4計算，截水溝最大流速為2.60m/s，單側過流量Q=0.99m3/s，徑流為雙向排導，截水溝總過流量為1.98m3/s>1.33m3/s滿足上游徑流量排導需求。

（2） 馬道排水溝過流能力分析：

① 徑流量計算，根據公式計算

a. 徑流系數按軟質巖石坡面取值，=0.6；

b. 降雨強度，根據杭州市降雨強度公式，按TE=5，t=10min計算，i=2.35mm/min；

c. 匯水面積，在工程平面布置圖上量測得，馬道上游渣體坡面最大匯水面積F=0.004km2；

d. 徑流量 =16.67×0.6×2.35×0.004=0.09m3/s，雙向排水。

② 過流量計算

a. 斷面設計，排水溝采用梯形斷面，尺寸為0.3m（底寬）×0.3m（深），溝壁坡比1：0.5，漿砌石襯砌厚0.3m；

b. 漿砌石糙率n=0.025

c. 溝道比降，在工程平面布置圖上量測并計算得，溝道比降i=0.3%，

d. 根據公式3，公式4求得排水溝單側過流量Q=0.08m3/s，徑流為東西雙向排導，排水溝總過流量為0.16 m3/s>0.09m3/s，滿足坡面徑流量排導需求。

六、結論

黨的十確立了全面建成小康社會的目標，將生態文明列入“五位一體”的社會主義總體布局中，水土保持的目標是保護水土資源，改善生態環境。在水土保持實際設計工作中，由于不同的水土保持方案編制單位及不同設計人員對截排水設施的設計參數及計算方法較不統一，排水標準、降雨重現期、降雨歷時、溝道比降等參數選擇依靠經驗，主觀性較大，相對缺乏科學性。本文對生產建設項目水土流失防治措施體系中截排水設施的設計參數選取、排水標準確定、截排水設施材質選擇、過流量計算方法等進行了分析總結，意在使截排水設施的設計更尊重自然規律，起到保護自然生態的作用，減少主觀性，達到生態效益與經濟效益均科學合理的雙重目標。

篇（4）

1 工程概況

萬利高速公路（重慶段）起于重慶萬州，終于湖北利川，毗鄰國道G318，該段全52公里，橋隧比58%，總棄方280萬m?，共設置13個棄土場。其中包括4個反壓護道，選址大部分選在離主線較近的山谷內。

2 棄土場的設計原則

取土場應本著安全，環保，減少經濟運距，少占地的原則去設計。尤其安全為重中之重。

2.1 安全。

棄土場最主要的問題就是安全，以往的工程工后存在垮塌的現象，對周邊的生命和財產造成損失，尤其在雨季，表層土遭雨水沖刷，棄土場排水不利，支擋構造物基礎易被掏空，如遇洪水則有可能形成泥石流，一旦形成泥石流造成的損失無法估量。棄土場垮塌后往往需要投入大量的人力物力去處理，比如修建抗滑樁，但如果棄土之前將棄土場優化設計，規范施工，因此造成的損失將小很多。群眾的生命財產重于泰山，必須將棄土場所產生的次生災害降到最低。

2.2 環保。

隧道棄渣對周圍環境的破壞很大，應集中堆放，嚴禁亂堆亂放，并在修建好的棄土場頂面回填60公分耕植土，植草綠化，防止水土流失。在條件允許的情況下，應與周邊生態相協調。

2.3 減少占地。

在確保安全的前提下應充分利用立體空間，減少棄土場占地。棄土場的體積面積比K =V/A，即平均高度，是取土場的空間幾何特征值，K越大，棄土場的經濟性越強，一般K以8～15m為宜，過小意味著占地過大，過大意味著棄土場的安全性降低。在山區土地不富裕的情況下，減少占地有味重要。

2.4 減少運距。

棄土場選址時，應考慮經濟性，盡量不要遠離主線，相鄰棄土場過密或過疏均不合理。施工單位從自身利益出發，為減少運距會對相關棄土場進行調整，因此設計時，應充分考慮施工單位的意見，以減少施工后臨時更改位置，不同的位置，棄土場的最大容量也不同，因此應綜合考慮。

3 棄土場的設計方法

3.1 選址

以本項目為例，萬利路穿越山區，沿線毗鄰G318國道，磨刀溪等河流，穿越長灘，龍駒等重鎮，棄土量大，棄土位置的選擇很困難，只能選擇在水量較小的，離主線較近的山谷內，對相關高填方地帶考慮修建棄土場做反壓護道，增強路基的整體穩定性。路線穿越農田段，如無特殊情況，應盡量少占農田，重慶地區良田稀少，百姓種田不易，不能因為少量經濟利益侵占當地百姓的生存之本。對在山谷內的棄土場，應選在山谷縱坡較緩，雨季水流小，且地質情況較穩定的地區，以免造成失穩垮塌或形成泥石流。嚴禁選在河道處，避免棄土阻塞、污染河道，如在橋頭棄土嚴禁擠壓橋墩、阻塞橋孔。另外主線前往棄土場的便道應通暢，改建或新建，保證施工期車輛的流通。棄土場的位置還應充分考慮當地政府和群眾的意見，以免施工期間造成不必要的沖突。

3.2 支擋構造物的處置。

本項目路線經過之處，多為山區，巖石較多，因此在考慮棄土場的防護時選擇土石壩。

土石壩作為龐大的圬工結構物，對材料的要求很嚴格，堆石區的石料必須是不易風化和不易水溶的堅石，抗壓強度≥30MPA，嚴禁風化石，頁巖，泥巖上壩。堆石區應有合理的級配，大石（60～80kg）數量占65%，中石（30～60kg）數量占15%，碎石（3～5kg）占5%，填料應加水碾壓，堆石體孔隙率應控制在28%以內。壩體對基底的承載力要求比較嚴格，不得低于450kpa，如不滿足必須對基底進行處理。土石壩雖然穩定，但是占地過大，不易用作反壓護道的防護，因此選擇擋土墻作為反壓護道的支檔，需注意的是擋土墻位于河流附近的，必須加大埋深，以防止洪水對基礎的沖刷。

3.2 排水設計

棄土場的最大隱患就是水，水對棄土場的腐蝕是致命的，因此處理好水能大大的提高棄土場的安全性能。以本項目為例，棄土場的位置多在山谷內，溝內多有溪流，因此填筑棄土場時，應根據地形改溝，且在棄土場邊緣修建排水溝，排水溝的尺寸應更參考雨季洪水期溝內水流及相關規范計算合理設計。在棄土場頂面應做橫坡，以保證頂面雨水能順利流入排水溝，排水溝的縱向坡度應符合路基設計規范中對排水的相應要求。另外為降低兩側山體裂隙水滲入，棄土場底部應修建盲溝。

3.3 環境保護

施工時應盡量減少對周邊環境的破壞，施工前清除的表土應集中堆放，以便后期回填頂面恢復植被或植草綠化，并能減少水對棄土場的腐蝕作用。反壓護道的坡面還應采取綠化措施，以噴播植草為主，中間種植樹木等。防止水土流失。

3.4 施工順序

施工時應嚴格按照 改溝—清底修盲溝—修建擋墻或土石壩—填筑棄土或棄渣—排水溝—回填耕植土綠化，施工時應嚴格遵守施工順序，嚴禁先棄渣，保證棄土場的安全性能。

4 結束語

山區地形復雜，棄土場多選在溝內或者地勢低洼地，近年來因為棄土場產生次生災害的報道時有發生，給當地群眾造成了很大的傷害，修路是造福一方，不能因為棄土場的不重視而造成破壞。棄土場一旦發生破壞，修復過程投入的人力物力更是巨大，因此不管設計單位還是施工單位應提高重視，以最小的投資產生最大的經濟效益。

參考文獻

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JTJ 018-97 公路排水設計規范， 北京：人民交通出版社，1998

[3] 中交第二公路勘察設計研究院，JTG D30-2004 公路路基設計規范， 北京：人民交通出版社，2004

篇（5）

1　概述

高速公路排水設計對于高速公路路基的穩定性及路面的使用壽命有著顯著的影響。高速公路排水設計應包含以下兩個方面的內容：其一是要考慮如何減少地下水、農田排灌水對路基穩定性及強度的影響，一般稱之為第一類排水；其二是要考慮如何將路表水迅速排出路基之外，最大限度地減少雨水對路基、路面質量的影響，減少因路表水排水不暢或路表水下滲對路基、路面結構和使用性能產生的損害，這稱為第二類排水。

第一類排水設計通常采用適當提高路基最小填土高度或在路基底部設置隔水墊層等辦法。施工期間一般都考慮在施工前開挖臨時排水邊溝，排除施工期地表水并降低地下水，同時在路基底部摻加低劑量石灰處理，設置40cm厚的穩定層等。采用這一系列措施可起到事半功倍的效果。

第二類排水設計一般包括：

(1)通過路面橫坡、邊溝、邊溝急流槽等，將路表水迅速排出路基以外；

(2)設計中央分隔帶縱向碎石盲溝、軟式透水管及橫向排水管，將施工期進入中央分隔帶的雨水及運營期中央分隔帶的下滲水迅速排出路基之外；

(3)設計泄水孔以迅速排除橋面水；

(4)設計中采用瀝青封層、土路肩縱橫向碎石盲溝或排水管，將滲入路面面層的水引出路基之外。

綜上所述，筆者結合揚州西北繞城高速公路在設計以及施工中出現的問題談一點自己的體會。

2　邊溝排水設計

邊溝設計在高速公路排水設計中占有很大的比重，設計人員都給予高度重視，但在設計過程中往往會忽視一些施工中的問題，如邊溝的尺寸不考慮具體情況，死搬硬套有關規范、規定；又如施工單位大都未能按有關設計要求將原地表土、河塘清淤土等棄土運送至取土坑內用于復墾還田，而是棄放于路線兩側河塘中，造成部分河塘無法將路基水排入。另外由于沿線農田為分戶承包，當地鄉鎮為了減少地方矛盾的產生，常常要求增加、改移和調整小型構造物設置位置。還有一點就是設計中沒有充分考慮利用高速公路施工中超寬填土土方等。

2.1　邊溝尺寸選定

邊溝的排水能力主要取決于以下幾個設計參數：邊溝底流水坡度、邊溝截面尺寸、形狀、邊溝的表面粗糙程度。

依據江蘇省高速公路設計及公路排水設計規范要求，高速公路的邊溝一般采用邊坡為1∶1的梯形明溝，因此，可采用《公路設計手冊路基》中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：

式中：Q—流量；

W—邊溝斷面面積；

C—流速（謝才）系數；

R—水力半徑；

i—邊溝溝底縱坡。

根據高速公路所處地理位置，采用揚州市歷史最大小時降雨量，以流入邊溝的水不溢出邊溝為限，并假設揚州西北繞城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。揚州西北繞城高速公路一般每公里設置三道涵洞，即300m左右有一道涵洞，也就是說路面排水長度一般在100m～200m之間。

通過分析、計算確定，揚州西北繞城高速公路邊溝采用50cm的梯形邊溝即可滿足路基排水需要。

2.2　邊溝設計的原則

(1)一般路段的路基邊溝設計原則：以填筑式邊溝為主，盡量減少路基邊溝積水現象的發生。這主要是吸取已建成的高速公路中的教訓：1部分路段在汛期內路基水不能及時排除。2地方群眾干擾路基水排入灌溉涵洞內。

(2)路基邊溝縱坡的要求：根據交通部部頒《公路路基排水設計規范》要求，采用漿砌片石修筑的邊溝為滿足排水需要，邊溝縱坡應不小于0.12％，由于本項目位于丘陵崗區和沖積平原區，原地形既有較大起伏又有部分平坦地段，本著既要解決路基排水問題，又要經濟合理的原則，確定路基排水邊溝溝底縱坡一般情況下不小于0.15％。

(3)對于邊溝水進入涵洞及跨越通道等情況的處理：沿線設置的涵洞有排涵、灌涵和灌排兩用涵。對于需排入排涵的邊溝，其邊溝底標高不低于涵洞中心的標高；需排入灌涵的邊溝，其溝底標高不低于涵頂標高；而對于灌排兩用的涵洞應按灌涵要求設置，特殊情況時可適當降低。為防止沖刷涵洞，原則上采用邊溝急流槽連接邊溝和涵洞洞口。一般情況下邊溝盡量少穿越通道，當排水需通過通道排入涵洞時，應優先采用邊溝蓋板涵，特殊情況下可采用邊溝倒虹吸穿越通道。

（4）對邊溝標高及縱坡方向的問題：根據路線縱斷面和沿線自然地形情況綜合確定，通常以沿線自然地形為主確定排水方向。邊溝底標高控制應以該段路肩邊緣最低點標高以下大于1.7m為宜，原因是考慮到路線中央分隔帶橫向排水管不能因邊溝積水而引起倒灌。對于個別特殊路段不能滿足1.7m要求的，可放寬至1.4～1.5m，若另一側邊溝較低時應優先采用單側布設橫向排水管。

（5）對于挖方段邊溝：考慮到中央分隔帶橫向排水管排水要求，邊溝底標高不低于路肩標高1.2m，同時要求邊溝縱坡不小于0.5％。施工期要求各施工單位必須首先在挖方段邊坡頂開挖截水溝以防止路基外側水進入路基，并且應做好挖方段本身臨時排水溝的設置工作。

3　中央分隔帶排水設計

高速公路中央分隔帶排水設計主要為排除中央分隔帶內積水，可分為施工期間和道路營運期下滲水的排除。

施工期間排水量取決于最大瞬時降雨量及中央分隔帶的匯水面積。一般情況下，由于高速公路中央分隔帶內設置有通訊、監控用管線的人手孔，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。

揚州市歷年最大瞬時降雨量為28.8mm/10min，根據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：

Q=Aγ=2×180×0.0028.8=1.0368m3/S

式中：A—中央分隔帶匯水面積；

γ—最大瞬時降雨量

橫向排水管的排水能力按長管自由出流的流量計算公式進行計算：

式中：K—流量模數，與管道斷面形狀、尺寸和粗糙度有關；

H—水頭高度；

L—橫向排水管長度

由以往高速公路設計經驗可知，高速公路橫向排水管長為15m左右，橫向排水管坡度為2％，采用以上公式

計算出施工期最大瞬時降雨量時所需要的橫向排水管管徑為255mm。如果按有關排水設計規范要求50m設置一道橫向排水管，即排水長度縮短為50m，則需要的橫向排水管管徑為75mm。

但在實際施工過程中存在許多問題，如中央分隔帶是在基層施工后進行開挖施工的，開挖的邊溝表面粗糙，瀝青不易粘結牢固，不能形成均勻、無破損的防滲層。土工布因有接縫，不能形成整體而達到完全不透水的程度。因此，當盲溝積水時側面仍將無法阻止水滲入路基。

由于施工質量不易控制，造成橫向排水管標高誤差或產生淤塞，從而使上游橫向排水管排水不暢，大量的水流向最低處，而最低處的橫向排水管由于設計時包裹無紡土工布或產生淤塞，使排水能力嚴重不足，從而導致下游中央分隔帶積水嚴重，有的下雨后幾天中央分隔帶仍有積水，使路基長時間浸泡，影響了路基、路面的強度。

由于通訊、監控管線人手孔的設(下轉第9頁)(上接第13頁)置阻斷了中央分隔帶排水，造成中央分隔帶積水或積水滲入人手孔。

為了解決這些問題，采用以下辦法處理：對于設計底坡小于0.3％的，采用鋸齒形縱向矩形碎石盲溝，并于盲溝底部設置軟式透水管和每隔30～50m設置集水槽匯集中央分隔帶雨水或滲水；根據以上計算，中央分隔帶每隔30～50m設置一道橫向排水管，將盲溝中的水排出路基以外；在中央分隔帶內設置2cm厚水泥砂漿層、瀝青防滲層及土工布防滲層，防止中央分隔帶中水從側面向路基滲透。

4　路面滲水的排水設計

沿路面邊緣設置由透水性填料集水溝、橫向出水管和過濾織物（土工布）組成的路面邊緣排水系統。

通過設置瀝青封層、土路肩縱橫向碎石盲溝和排水管，將滲入路面面層的水引出路基之外。由于通過瀝青面層下滲的水量有限，考慮到排水路徑的限制，因此，設計中采用每10m左右設置一道Ф5cm橫向排水管以確保路面下滲水的排除。

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中圖分類號：TU990 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）27-0068-04

頂管施工是一種現代化的埋設地下管線的施工方法，它在不擾動管外層土層結構的條件下，利用頂進、擠壓等多種予力手段的予力技術作用原理，自控自支護自平衡土壓力，使管壁與原土層緊密結合，不會形成埋管回填土中的積水帶及浮力區，對地上地下環境的保護、對地上地下設施的無干擾破壞、施工安全可靠性、施工經濟效益等方面都具有較大的優越性。該施工工藝可在不阻斷交通的情況下進行施工，已經在國內外穿越公路中得到廣泛

應用。

1 工程概括

西氣東輸二線管道工程在深圳境內采用頂管方式穿越機荷高速公路，管線與高速交叉角為72°，穿越長度72m，穿越保護套管頂距離高速公路路面3.1m，滿足國家相關設計規范要求。管道穿越施工前，由高速管理方進行穿越施工方案審批。根據高速管理方施工方案審批意見，輸氣管道穿越高速需要在穿越段采取箱涵保護。現根據高速管理方提供的高速施工技術條件對管線及保護套管安全性進行校核。

機荷高速業主方提供機荷高速維修及改（擴）建范圍、施工條件技術參數如下：

1.1 高速公路擴建路基施工影響范圍及管道保護措施

1.1.1 管道穿越機荷高速公路時，考慮到未來路基加寬，要求西二線穿越路基段在預留高速公路加寬施工范圍應采取保護措施，且管道兩側各10m（垂直投影距離）范圍內的土基應予壓實，壓實度不低于96%，以避免道路施工及路基差異沉降影響管道安全。具體范圍為：機荷高速現公路用地線兩側各30m（垂直投影距離）。

1.1.2 西二線穿越現有高速公路時的管道頂部埋深應在現有地表面5m以下，建議穿越預留高速公路加寬施工范圍時采用箱涵進行保護，其余范圍采取套管保護。

1.2 拼寬路基施工工藝和壓路機施工參數

1.2.1 壓路機施工參數。振動壓路機質量30000kg，壓路機寬度2.4m，長度為5.4m，振動頻率（v）33Hz，振幅（A）2mm。

1.2.2 路基填土高度及要求。路基設計填土高度達到與現有高速公路高程一致，采用分層碾壓填筑。

1.2.3 施工工況。兩臺壓路機同時振動行駛至垂直穿越路基的管道頂面時，兩臺壓路機的振動能量、壓路機及填土荷載對管道產生的壓力對西二線的影響最大。

1.3 施工運輸車輛荷載

施工運輸車輛最大載荷重量可達120t。

1.4 設計荷載指標

高速公路設計計算荷載為公路I級。

2 研究目標

西氣東輸二線管道穿越機荷高速公路，輸氣管道采用頂進圓形鋼筋混凝土套管施工工藝。根據深圳高速公路股份有限公司提供的機荷高速公路維修及改（擴）建施工范圍及施工條件技術參數，本研究主要計算西氣東輸二線所選用套管在強度上是否安全可靠，同時分析機荷高速公路維修及改（擴）建時，壓路機產生的振動是否對已建天然氣管道的安全運營產生影響。

3 套管結構受力計算

根據西氣東輸二線機荷高速穿越0版施工圖，穿越機荷高速公路的圓形套管內徑為R=1.5m，壁厚為t=0.15m，設計采用《頂進施工法用鋼筋混凝土排水管》（JC/T 640-2011）規范推薦的DRCP Ⅲ1500×2000A型鋼筋混凝土套管。

3.1 計算條件

套管頂填土高度 H=5m

土的內摩擦角 φ=27°

填土容重 γ=18.2kN/m3

地基容許承載力 [σo]=200kPa

施工運輸汽車總重 120t

壓路機總重 30t

內摩擦角φ 27°

3.2 強度校核

按套管受力最大的情況來校核，因此，校核套管強度時荷載組合為：土壤壓力+活荷載。土壤壓力按照最極端工況，即頂管穿洞時未被破壞的土壤形成的消力拱作用喪失，套管承受上方全部土壤

壓力。

3.2.1 土壤垂直荷載：

式中：

：溝埋式土壤垂直荷載，N/m2；

：土壤密度，kg/m?；

：重力加速度，m/s2；

：管子外徑，m；

：考慮填土沉陷時，土壤摩擦力影響系數。

根據埋管的及的值取=4.12。

：由管頂到路面的填土厚度，m；

：由溝底基底到管頂的距離，m；

S：根據管子剛度和基底性質決定的系數。

計算得出=132.3kN/m2。

3.2.2 活載。施工運輸汽車總重120t，壓路機總重30t，取施工運輸汽車荷載作為最大活載參與組合計算。套管頂覆土厚度為5m，覆土對汽車的輪壓具有擴散作用，在覆土中汽車輪壓擴散角度按30°考慮，覆土越厚，汽車輪壓擴散越充分，當覆土厚度滿足夠厚，輪壓擴散足夠充分時，汽車輪壓荷載可按均布荷載考慮。本次計算根據《給水排水工程埋地管芯纏絲預應力混凝土管和預應力鋼筒混凝土管管道結構設計規程》（CECS140-2002）附錄C進行計算，計算如簡圖1所示：

a.順輪胎著地寬度的分布 b.順輪胎著地長度的分布

圖1 地面車輛荷載作用套管頂標準值計算簡圖

車輛輪壓產生的管頂處單位面積上豎向壓力標準值，其計算公式為：

（2）

式中：

：車輛輪壓產生的管頂處單位面積上豎向壓力標準值（kN/m2）；

：動力系數，由于覆土5m，本次計算取=1；

：地面車輛的單個輪壓標準值，由于本次計算的汽車載重為120t，取=70kN；

：單個車輪著地分部長度，本次計算取=0.6m；

：單個車輪著地分部寬度，本次計算取=0.2m；

：設計管頂至地面的深度，本次計算=5m。

通過計算得出，車輛輪壓產生的管頂處單位面積上豎向壓力標準值=1.3kN/m2。

套管總垂直荷載Q=+=133.6kN/m2。

根據《頂進施工法用鋼筋混凝土排水管》（JC/T 640-2010）標準，型號為DRC1500×2000G Ⅲ A鋼筋混凝土套管裂縫荷載為135kN/m2，破壞荷載為203kN/m2，套管總垂直荷載小于鋼筋混凝土套管裂縫荷載及破壞荷載，因此該套管滿足要求。

4 壓路機震動對管道的影響分析

高速公路路基壓實施工必須采用較大噸位的鋼輪振動壓路機對路基土體進行碾壓，使其達到規范要求的路基密實度指標。

4.1 計算原理

壓路機振動碾壓路基產生振動波，振動波在土中傳播時，由于土的內部阻力及振波的能量擴散，使振波的振幅隨離開振源距離的增大而逐漸減小，衰減后離震源一定距離的土體震動質點的簡諧振幅的大小，直接決定著震波傳播到該點震動能量的大小。當壓路機作為震源做豎向或水平向振動時，距該振動點中心一定距離處地面質點的豎向或水平向的振動線位移及質點振動速度，可根據機械工業部《動力機器基礎設計規范》（GB50040-96）中關于地面振動衰減的經驗公式計算確定。因此，可以得出水平方向上距離壓路機不同距離地表質點的受影響情況。

4.2 計算條件

路基施工時，壓路機碾壓路基征地紅線邊緣處的地基可認為距離未受套管保護的管道最近，振動能量最大，對管道破壞影響程度最高，為最危險的控制點。因此，以壓路機碾壓在路基紅線位置為計算起點位置，未受套管保護的油氣管道距離路基紅線的距離為計算分析距離。

本次計算振動壓路機質量30000kg，壓路機寬度2.4m，長度為5.4m，振動頻率（v）33Hz，振幅（A）2mm。

選取距離震源15m范圍內，1m為間距設置15個計算點，計算不同位置地表質點最大振動線位移及最大振動豎向速度。

4.3 計算簡圖

4.4 理論計算分析

理論計算公式采用《動力機器基礎設計規范》（GB50040-96）中地面質點振動衰減的經驗公式，表達式如下：

（3）

對于方形基礎：

對于圓形基礎：

式中：

：距振動基礎中心r處地面上的振動線位移（m）；

：振動基礎的振動線位移（m）；

：基礎上機器的擾力頻率（Hz），一般為50Hz以下，對于沖擊機器基礎，可采用基礎的固有頻率；

：圓形基礎的半徑（m）或矩形及方形基礎的當量半徑；

：無量綱系數，按《動力機器基礎設計規范》（GB50040-96）附錄E.0.2條規定采用；

：地基土能量吸收系數（s/m），按《動力機器基礎設計規范》（GB50040-96）附錄E.0.3條規定采用；

：動力影響系數，按《動力機器基礎設計規范》（GB50040-96）附錄E.0.4條規定采用。

計算：

4.4.1 振動壓路機質量30000kg，壓路機寬度2.4m，長度5.4m，振動頻率（v）33Hz，振幅（A）2mm。

4.4.2 無量綱系數與地基土的性質和振動基礎的底面積大小有關，其值按《動力機器基礎設計規范》（GB50040-96）附錄E.0.2條規定，本次計算壓路機震源基礎按矩形考慮，當量半徑為小于0.5m，確定取0.8。

4.4.3 地基土能量吸收系數（s/m），按《動力機器基礎設計規范》（GB50040-96）附錄E.0.3條規定采用，本次計算取1.8×10-3。

4.4.4 動力影響系數，本次計算基礎底面積小于10m2，按《動力機器基礎設計規范》（GB50040-96）附錄E.0.4條規定采用，取1.0。

4.4.5 計算結論。選取距離震源15m范圍內，以1 m為間距設置15個計算點，計算不同位置地表質點的振動線位移及振動速度，其結果如下表：

根據普通物理學理論，振動壓路機工作時地面振動速度與振幅成正比，由壓路機振動引起地面質點的振動速度計算公式為：

式中：

：地面質點的最大速度（m/s）；

：距振動基礎中心r處地面質點的振動線位移（m）；

：振動固有頻率（Hz）。

根據計算結果可知，單個壓路機施工時，當管道距離高速公路路基征地紅線10m時，管道處的質點振動線位移為1.0×10-4m，質點振動速度為2.1cm/s，可以判斷高速公路征地紅線范圍10m時（垂直距離）天然氣管道處于安全狀態。根據深圳高速公路有限公司提供的資料，施工時考慮兩臺壓路機同時施工，兩臺壓路機引起的振動波會出現疊加，安全距離應輔以適當的安全系數，本次計算取1.5的安全系數，得出高速公路征地紅線范圍15m時（垂直距離）天然氣管道處于安全狀態，亦即從高速公路征地紅線范圍處至征地范圍外15m（垂直距離）內的天然氣管道應受鋼筋混凝土套管保護。

5 結語

（1）通過計算分析得出：西氣東輸二線輸氣管道與高速公路交叉的地段，埋地管道采用DRC 1500×2000GⅢ A型圓形鋼筋混凝土套管進行保護，混凝土套管結構安全。

（2）為滿足機荷高速公路維修及改（擴）建的要求，未受鋼筋混凝土套管保護的輸氣管道距離高速公路征地紅線的最小安全距離不應小于15m（垂直距離）。

通過本次校核，西氣東輸二線穿越機荷高速公路最終采用DRC 1500×2000GⅢ A型圓形鋼筋混凝土套管保護輸氣管道，并控制輸氣管道保護套管長度超出高速公路征地紅線不小于15m，否定了機荷高速業主方提出的“穿越預留高速公路加寬施工范圍時采用箱涵進行保護，其余范圍采取套管保護”的要求，本校核結論最終得到機荷高速管理方的認可，機荷高速穿越按頂混凝土套管方案順利實施，縮短工程施工周期30天，節省工程投資約50萬元，取得了良好的經濟效益。

參考文獻

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篇（7）

引言：隨著國民經濟快速、持續、穩定發展，公路交通量的不斷增長，運載車輛大型化且嚴重超載，使公路路基、路面及構造物面臨嚴峻的考驗。并且我國多數鄉村公路建設于上世紀70、80年代，公路的服務年限已經到來。公路的路面病害情況嚴重，亟待對老路進行技術改造，以適應高速增長的交通量需求。

一、路線設計的內容

1、公路等級及指標的確定

公路等級一般應根據公路網的規劃和遠景交通量，結合公路的功能、性質等諸多因素綜合確定，設計車速根據公路等級結合地形、地物情況采用。但是老路維修改造過程中，除了考慮公路的功能、性質、交通組成等因素，還應結合老路的平面、縱斷面線形，順應地形地物，在保證行車安全、舒適的前提下，從經濟合理的角度出發，靈活地運用技術標準，確定設計速度。

2、路線的平面、縱斷面線型設計

在線形設計中應著重考慮線形的連續流暢和立體線形設計，并應順應地形，地物，注意和環境協調一致，對于老路改造工程應靈活運用線形設計指標，在困難地段適當調整，在滿足線形要求的前提下，充分利用老路。對于老路改造工程，路線定線時，應以老路為主要控制物，充分利用老路。穿越城鎮區時，應注意結合地方發展，盡量與城鎮規劃相協調。在平面線形方案初步形成后，應征求沿線地方政府及交通主管部門意見，盡量讓路線方案符合實際需要。

平面設計時，由于老路的平面線形指標一般較低，部分達不到設計要求。在老路改造維修過程中，需要對老路的平、縱線形有詳盡了解，才能決定線形調整的幅度。老路如果線形較好或者可以通過微調能達標的，在平面設計中應充分利用老路；對線形指標達不到標準的路段，在充分利用老路的前提下，通過調整使一些主要平面指標滿足標準要求（例如平曲線最小半徑，緩和曲線最小長度等），一些次要指標可根據具體情況采用，可適當降低技術標準（例如同向、反向曲線之間最小長度）。

縱斷面設計時，應注意以下幾方面：

（1）滿足各控制點的高程要求：縱斷面控制點一般有橋梁、相交道路、穿越城鎮等路段；原橋利用路段，應盡量利用原路縱斷面，老橋拆除新建橋梁路段，為保證排水需要，縱斷面不應低于原路；相交道路若被交路等級較高，路線縱斷面一般保持不變，被交路等級較低，縱斷面可適當進行調整，但不應有較大變動；路線穿越城鎮時盡量利用原路縱斷面或加鋪路面面層，以保持與兩側地形、地物相一致

（2）充分利用老路路面結構：在一般路段，路線的縱斷面設計與路面結構的補強設計是相輔相成的，縱斷面拉坡時，應盡量擬合老路，避免大填大挖。在老路路面情況較好時，為充分利用老路路面結構，盡量不要開挖老路，使補強厚度最大限度地接近填高

（3）對于原路縱坡大于規范要求的路段適當降坡，使路線最大縱坡滿足要求

（4）盡量滿足平縱配合的要求，對于相對縱坡相差較小的路段（一般小于1%）可做視覺檢查，滿足視覺可適當突破平縱配合的要求

二、橋涵改造設計

對老路維修改造工程，橋涵一般需拆除重建、拓寬改造或保留，決定橋涵拆除重建還是拓寬改造或保留主要從以下幾個方面考慮：

1、原橋涵是否滿足設計荷載標準，如果不滿足標準，能否采取加固的方式達到標準；

2、原橋涵是何種結構形式，服務年限多長，使用狀況如何，利用價值是否大；

3、原橋涵是否滿足排洪要求；

4、是否限制路線平、縱面線形，使路線指標不能滿足技術指標，或能滿足而導致不能充分利用老路，在經濟上得不償失。對老橋涵進行上述四方面分析，在經濟上、技術上進行比選，根據實際情況決定老橋涵拆除重建或拓寬改造或保留。一般老橋涵荷載標準均較低，結構形式較差，加固改造技術復雜，工程難度大，而且許多老橋為保證橋梁和河道正交，橋頭接線線形較差，所以老路改造時多數拆除重建，部分情況較好的橋涵可以適當保留。

三、路基防護、排水設計

老路維修改造工程的防護與排水的設計首先應對原有的防護排水設施進行詳盡的調查，能夠利用的設施盡量采用，最大限度的保護環境和沿線的自然資源。對于改造和拆除重建部分應考慮周全，采用多種的防護與排水的措施，因地制宜，與沿線的自然景觀和人文密切結合，作出合理、美觀、效用一體的設計方案。

路基排水采用多種邊溝形式，一般較小挖方、填方路段采用碟形土質邊溝，較大的挖方路段采用預制混凝土碟形邊溝，采用碟形邊溝既有利于與周圍環境的協調一致，又有利于行車安全；較大的填方路段對已有的梯形土質排水溝進行修復。村屯路段采用暗排水或漿砌矩形排水溝加蓋混凝土蓋板（中間有泄水孔），有利于與周圍環境的統一和附近居民的通行安全。

四、對公路、橋梁有效的加固方法

公路橋梁的加固要根據病害的成因和現象，要因地制宜，考慮結構力學特點、及材料性能，進行科學的論證、優化設結構計、認真分析鑒定、提高加固維修過程中施工質量。不管用何種加固技術方法，必須要遵循經濟費用少、見效快、不影響交通、技術上可行、有較好耐久性等方面的要求。 橋面裂縫鋪裝加固方法主要是塞縫灌漿，把橋梁板面裂縫處填滿，填實。具體的是在微裂縫的水泥混凝土鋪裝層表面進行鑿毛清理，以使里面骨料露時，再用清水沖洗清潔將要加固修補的病害部位后，再進行表面涂平抹痕、內部充壓填實、深處灌漿方法，將性能好的水泥填料及防水粘結材料等塞縫填實，如水泥砂漿、環氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環氧樹脂硅、瀝青及各種化學補強劑等。在公路舊橋加固中，塞縫灌漿法比較普遍，效果較好。 重新澆注新的混凝土橋面板橋梁混凝土表面和內層碎裂和脫落嚴重時或混凝土質量或施工狀況差，且無適用的修補方法時，就必須采用重新澆注新的混凝土橋面板的措施。施工時，將原有的行車道鋪裝全部拆除，再將行車道表面清掃干凈，必要時錨入適量短鋼筋，配置1～2層鋼筋網，澆筑整體化混凝土。

結語：隨著公路的服務年限的迫近，不少低等級公路維修改造不斷增多，對于公路維修改造設計課題應加強試驗與研究，不斷的取得新的進步，努力實現經濟效益的最大化，節約材料，發展新技術，保護環境，同時為車輛通行提供安全舒適的行車環境，以適合當前經濟的快速發展的需要。

參考文獻：

[1] JTG D20-2006 ，公路路線設計規范.

[2] JTG D30-2004 ，公路路基設計規范.

[3] JTG D50-2006， 公路瀝青路面設計規范.

篇（8）

中圖分類號：U491文獻標識碼： A

影響道路安全的設計要素有人、車、路。路的原因歸結為道路的幾何線形及路側，合理的線形能消除事故隱患，而寬容的路側能降低事故概率。近年來，由路側安全問題誘發的交通事故越來越嚴重。據公安部每年的交通事故白皮書對2003-2005年路側事故的統計，該事故占總數的8%左右，但卻造成了約12%的死亡人數，道路線形的設計不合理，同樣造成了巨大的人員傷亡，因此從公路的設計階段，對路線幾何、路側安全凈空區、路面結構等方面的合理設計顯得尤為重要。

1.路線幾何設計

本項目路線全長28.8km。其中黃河西岸的平原路段以及黃河灘涂路段約23公里范圍內，地形起伏很小，路線平縱指標高；黃河東岸，約6公里范圍，路線選擇沿紅三、紅四兩井田邊界通過，平面線形平順，縱面受地形限制，略有起伏，但均在規范允許值范圍之內。

路線平縱面設計完成后，首先應進行運行速度檢驗，通過對運行速度計算以及路線平縱指標的分析研究，檢驗結論如下：

1) 設計符合性

全線總體設計采用的平、縱指標符合現行規范、標準的規定要求，平縱組合得當。

2) 運行速度協調性

通過計算顯示全線相鄰路段的運行速度差均滿足協調性要求，線形連續性好，指標均衡、協調。

3) 運行速度與設計速度協調性

小客車與貨車的運行速度與設計速度的差值均能滿足±20km/h范圍內的一致性要求。

黃河東路，路線沿井田邊界通過的路段，存在約4.6公里的長直線。在該范圍內，設計上通過縱坡的變化，結合設置有效的交通標志、標線等手段，來消除駕乘人員的視線疲勞，提高該路段的行車安全度。

2.路基、路面設計

2.1.路側安全凈空區設計

1）路側安全凈空區概念

路側安全凈區是指公路行車方向最右側車行道以外、相對平坦、無障礙物、可供失控車輛重新返回正常行駛路線的帶狀區域，如圖2-1所示。從保障行車安全角度考慮，要求路側安全凈區內不存在任何危險物，該區域能確保駛出的車輛不發生傾覆與碰撞危險，駛出車輛能夠在凈區內無障礙行駛并安全返回行車道。

路側安全凈區是一種理想的路側安全環境，是路側安全設計的一種追求，建立路側安全凈區是防止路側事故最為理想的對策。路側安全包括硬路肩、土路肩以及可控制行車的緩坡，其寬度根據預測交通量、運行速度以及道路幾何指標而定。在未采取保護措施的情況下，路側安全凈空區禁止任何對失控車輛具有潛在危險的物體存在。

圖2-1路側凈區范圍示意圖

2）路側安全凈空區寬度

根據《公路項目安全性評價指南》（JTG/T B05-2004），計算出直線段填、挖方區的路側凈空寬度分別為9m和5m，曲線段路側安全凈空區的寬度為直線段安全凈空區寬度乘以曲線系數CF。本項目大部分路段能夠滿足《公路項目安全性評價指南》（JTG/TB05 2004）規定的路側安全凈區要求，但也有受周邊地形地貌條件和歷史建設條件的限制，個別地方不滿足路側安全凈區要求。根據路側安全凈區的設計理念，在路側安全凈區范圍內，應特別注意的危險物有路側邊溝、標志立柱、上跨橋橋墩等。

3)、凈空區內存在的障礙物及路側危險情況

（1）路側凈空區內的障礙物

為了保障行車安全，盡可能避免路側事故的發生，總體上可從如下三個層次采取措施：①盡量維持車輛在行車道內行駛；②盡量使駛出路外的車輛不與路側危險物發生碰撞；③盡量減輕車輛與危險物碰撞的嚴重性。

（2）標志等的立柱

位于路側安全凈空范圍的標志立柱是行車安全隱患，當車輛駛入路側有碰撞標志立柱的危險，在設計時應采取一定的處理措施。可以設置護欄進行防護，以有效減少事故發生的機率，保障行車安全。

（3）高填方危險路段路堤填方較高路段，為減少車輛，尤其是大型貨車沖出路外事故的發生，應提高護欄高度和強度。建議在填土高度3-8m路段路側采用A級加強型波形梁護欄，填土高度8-20m路段路側采用SB級加強型波形梁護欄，填土高度大于20m 路段路側采用SA級加強型波形梁護欄，護欄等級的提高可以減少車輛駛出路外事故的發生，提高行車安全性。

（4）小結為保證路側行車安全，應盡可能設置路側安全凈區，通用公司曾在試驗室對此進行了研究，總結出路側安全凈區對道路安全的影響曲線（如圖2-2所示）。

圖2-2 路側安全凈區與事故率關系圖

從圖中可以看出，20%的事故發生在路側9m以外，80%的事故發生在路側9m以內，可見路側安全凈區對行車安全有著十分重要的意義。Kennedy-Hutchinson在州際公路上的研究證實了通用公司結論的正確性。因此在設計過程中，建議結本項目公路沿線地形地貌條件，盡可能獲得最大的、有效的路側安全凈區。設計中可以從如下方面考慮：

a）盡量使用可返回式邊坡，條件受限時可考慮設置可穿越式邊坡。

b）在一些無法移除的障礙物無法采用解體消能式的設計，或因為路基很高而存在危險，應使用路側護欄進行防護，但路側護欄本身也是一種障礙物，需確認安裝護欄后是否能減輕碰撞的嚴重程度。同時也可考慮設置護欄的效益費用比，即從經濟角度考慮，安裝護欄引起費用與帶來的安全效果之比是否值得。

2.2.路面結構設計

公路路面材料的選用，除考慮行車荷載外，還應重點考慮區域環境因素，項目所在區域氣候類型屬半干旱區，為大陸性氣候，冬季嚴寒，夏季炎熱，具有氣候干燥，降雨量稀少，日照充分，日溫差大，蒸發量大，多風沙，因此低溫應該考慮為影響路面結構耐久性和路面抗滑性的重要因素。本項目面層采用的密集配改性瀝青混凝土具有抗高溫、低溫穩定性，良好的水穩定性，良好的耐久性和表面功能（抗滑、車轍小、平整度高、噪音小、能見度好），較好的滿足了行車安全的要求。

在我國，公路中央分隔帶的主要功能是隔離對向車輛，并設置路緣石。美國撞車試驗結果表明，車速高的公路上應盡可能不設路緣石。因此，中央分隔帶的路緣石的設置特別考慮為半圓弧狀，并向中分帶內側退讓10-12cm的側向寬度。

圖2-3中央分隔帶路緣石設計圖

2.3 排水設施

邊溝是公路排水系統中一個重要的結構，它對于及時排除路面積水，保障雨天行車安全具有重要意義。但是邊溝位于路側凈區內，過大或過深的邊溝也是一種嚴重的路側安全隱患。根據美國交通事故數據，與路側排水設施有關的路側事故占路側事故總數的19%，可見路側排水系統設計合理與否對路側安全有重要的影響。在進行路側安全設計時，對于處于路側凈區內的排水結構物采取的措施按優先采取的順序依次為去除、移位、使可穿越、防護和承擔風險。在滿足排水要求的情況下，去除和移位是最安全的方法，但是并不是在任何情況下都能實現，在無法去除和移走排水結構物時，最好的辦法是運用寬容路側設計理念，保障車輛在發生意外情況下，即使遇到排水結構物仍能安全地駛回公路而不發生危險。

3. 小結

影響道路安全性除了道路平縱面設計、路基路面設計之外，還有交叉口渠化設計、交通標志標線設計等因素，但道路的平縱橫設計是安全設計的根本，通過對項目實例的研究分析，得出以下結論：

(1)合理的道路平縱面設計是保證行車安全的最重要因素。

(2)為保證路側行車安全，應盡可能設置路側安全凈區。

參考文獻：

[1]《公路項目安全性評價指南》（JTG/T B05-2004）,人民交通出版社

[2]《公路交通安全設施設計規范》(JTGD81－2006) ,人民交通出版社

[3]《公路工程技術標準》（JTG B01-2003）,人民交通出版社

[4]《公路路線設計規范》（JTG D20-2006）,人民交通出版社

[5]《公路路基設計規范》（JTG D30-2004）,人民交通出版社

篇（9）

中圖分類號：X734文獻標識碼： A

一、概述

公路是平、縱、橫幾何斷面組成的三維空間立體線形,設計時應進行綜合考慮,以使路線整體協調連續,平面順適流暢,縱坡均衡,橫斷面經濟合理。公路平面線形設計包括直線和曲線設計。當汽車行駛在曲線路段時,由于慣性的作用而產生離心力,為抵消所產生的離心力,需要在公路外側設置超高,對于保證駕駛人員和乘客安全順適具有重要作用。

超高橫坡度應根據計算行車速度、曲線半徑大小、路面結構類型、沿線自然條件、交通車輛組成等情況確定。由于超高的最大值直接關系到該等級公路的極限最小半徑的確定,因此《公路路線設計規范》（JTJ D20- 2006）第7.5.1 條“平曲線超高”中明確規定了各級公路圓曲線部分的最大超高值,同時規定了各級公路圓曲線部分的最小超高值應是該公路直線部分的路拱坡度之值。控制超高橫坡度,保證行車安全,控制急彎和陡坡的組合,防止車輛在彎道行駛時由于合成坡度過大而引起的不適和危險, 設計時應同時考慮道路合成坡度影響, 第 8.5.1 條“道路合成坡度”中規定各級公路最大容許合成坡度值, 第 8.5.2 條“當陡坡與小半徑平曲線相重疊時,在條件許可的情況下,以采用較小的合成坡度為宜”,同時考慮道路排水影響,第 8.5.3 條規定“各級公路的最小合成坡度不宜小于0.5 % 。當合成坡度小于0.5 % 時,則應采取綜合排水措施,以保證路面排水暢通”。道路的路拱坡度過渡到超高坡度, 是利用緩和曲線實現的。

二、緩和曲線

由于汽車行駛軌跡非常近似回旋線, 因此, 緩和曲線都采用回旋線。回旋線作為公路平面幾何線形設計要素,得到廣泛的應用,不僅是考慮到汽車行駛的安全、舒適以及駕駛人員的視覺和心理反應,而且可以籍此來調整平面線形設計與周圍環境、景觀相互協調, 保持公路線形的均衡和連續性。

設置緩和曲線的主要目的: a）曲率變化緩和; b）橫向坡度變化緩和; c) 加寬緩和。上述 3 項緩和過渡均是在緩和曲線范圍內完成的, 因此, 緩和曲線必須具有足夠的長度。因此《公路工程技術標準》(JTGB01―2003) 第 3.0.15條中規定:“直線與小于表3.0.14所列不設超高的圓曲線最小半徑相銜接處, 應設置回旋線。回旋線參數及其長度應根據線形設計以及對安全、視覺、景觀等的要求, 選取較大的數值。”

確定緩和曲線長度的主要因素是曲率變化緩和與橫向坡度變化緩和所需要的長度,而加寬緩和一般不作為設計長度控制的因素。

《公路路線設計規范》中第 7.4.3 條中規定:“緩和曲線采用回旋曲線。各級公路的緩和曲線的長度應大于或等于表 7.4.3 所列之值。”（見表 1）。

《公路路線設計規范》中規定所指緩和曲線最小長度是指曲率變化所需的最小長度, 適用于沿雙車道公路中線為旋轉軸的超高緩和段長度。在進行公路幾何線形設計時,緩和曲線應隨著圓曲線半徑增大而增長,以利于線形的美觀和協調, 當圓曲線部分需要設置超高時, 緩和曲線應滿足超高過渡的需求,但有時以行車道邊緣線為旋轉軸,或者車道數目較多以及路面較寬時,則可能出現超高所需的緩和段長度大于曲率緩和段長度,因此應以超高漸變率決定緩和曲線的長度。

表1公路緩和曲線最小長度

設計速度（km/h） 120 100 80 60 40 30 20

回旋線最小長度（m） 100 85 70 50 35 25 20

三、超高漸變率

超高漸變率(表2) 是旋轉軸線與行車道(設路緣帶時為路緣帶) 外側邊緣線之間的相對坡度,確定超高漸變率,既要考慮行車道外邊緣相對坡度的變化率應保持一定值,同時沿路線旋轉軸,行車道的旋轉角速度也應有所限制。為此, 超高漸變率應控制在適宜的范圍內,如果超高漸變率過大,則會出現行車道邊緣的突變,影響路容美觀和行駛的舒適性;如果超高漸變率過小,則會由于橫坡變化緩慢,不利于路面排水。另外,即使采用相同的超高漸變率(假設圓曲線半徑一定) , 由于旋轉軸位置不同, 如果從旋轉軸到行車道邊緣的距離B 改變, 根據雙車道公路超高緩和段長度計算公式Lc= B×i/p, 經計算得出的超高緩和段長度Lc 也隨之變化。

表2超高漸變率

計算行車速度

Km/h 超高旋轉軸位置

中線 邊線

120 1/250 1/200

100 1/225 1/175

80 1/200 1/150

60 1/175 1/125

40 1/150 1/100

30 1/125 1/75

20 1/100 1/50

確定的超高漸變率最大值, 在美觀上和行車舒適上應符合最低限度的要求; 確定超高漸變率的最小值必須綜合考慮路面排水要求。AA SHO (美國各州公路工作者協會) 對于雙車道以上的寬幅路面的超高緩和段長度規定為:三車道公路為雙車道公路緩和段長度的1.2 倍;四車道公路為雙車道公路緩和段長度的1.5 倍;六車道公路為雙車道公路緩和段長度的2.0 倍。設計中緩和曲線的長度以超高漸變率作為控制,這是因為根據平面線形的要求,大半徑的圓曲線,希望緩和曲線也隨之增長,有利于線形的協調、均衡和美觀,但實際設計中,當曲線半徑增大,超高則減小;而半徑減小,超高增大,即按照超高漸變率計算,大半徑圓曲線需要相對較短的緩和曲線, 而小半徑圓曲線則需要相對較長的緩和曲線。因此,緩和曲線長度的確定,應在首先滿足超高漸變段長度的基礎上,再根據線形要素的組合比例關系,確定緩和曲線參數,進行公路線形設計。

基于上述原因, 在進行公路幾何線形設計中,曲率緩和與線形組合所需要的緩和曲線長度與超高漸變段所需要的緩和曲線長度存在著非對應關系,為了滿足線形設計中視覺及適應性的要求, 緩和曲線的長度一般要大于或等于超高漸變段所需長度。

四、設計方法

如何處理好緩和曲線在公路幾何線形設計中的不同屬性, 優化線形設計, 以保證公路平面線形的均衡連續,汽車行駛的安全舒適以及利用緩和曲線適應地形地物的變化、降低工程造價、誘導駕駛員的視線等, 是十分重要的。在具體設計過程中,緩和曲線長度的確定,首先應滿足《公路路線設計規范》中規定的緩和曲線最小長度的要求, 然后結合公路的技術等級、使用任務、功能和適應的交通量,根據選線意圖擬定的圓曲線半徑,確定圓曲線相應的超高值,通過規定的最大超高漸變率計算出該超高值所需要的緩和曲線長度Lc,將此長度作為緩和曲線最小長度的限制, 再結合滿足視覺和線形美學的平面幾何線形設計要求,在R/3 ≤A ≤R 范圍內確定滿足要求的回旋線參數A,由回旋線基本公式A2= R ×L s可得出線形組合設計所需要的緩和曲線長度Ls。

選定使用范圍內的緩和曲線,是同時滿足超高緩和要求的。設計中如出現以最小長度的緩和曲線與極限最小圓曲線半徑相連接時, 由于行車道外邊緣相對坡度的變化,受行車道寬度的控制,那么緩和曲線的長度是否滿足超高緩和段的要求,應進行復核、驗算,如不滿足,需設法延長超高緩和段的長度。通常情況下, 如果先計算出超高緩和段的長度, 再根據線形設計規范確定緩和曲線長度,那么超高漸變段長度Lc 包含于線形設計的緩和曲線長度Ls 之內,即Lc≤Ls。根據《公路路線設計規范》第7.5.7 條之規定:“超高的過渡應在回旋線全長范圍內進行。當超高漸變率過小時,超高的過渡可設在回旋線的某一區段范圍內。”當超高漸變段長度Lc 一般小于緩和曲線長度Ls,如超高漸變段從緩和曲線起點開始設置,按照超高漸變率,在緩和曲線Lc 內即完成超高過渡,Ls 剩下的緩和曲線部分超高將設計為達到全斷面的圓曲線超高,這樣往往增加工程量,造成浪費。因為設置超高過渡, 希望隨著緩和曲線半徑的逐漸減小,超高逐漸增大,直至緩圓點時達到圓曲線段的全段面超高,實際上提前達到圓曲線段的全段面超高,反之,隨著緩和曲線半徑的逐漸增大,超高也應逐漸減小,應當進行超高漸變時,卻仍然是圓曲線段的全段面超高,增大了道路工程量,造成不必要的工程浪費,因此,控制超高緩和段起點的設置位置是有必要的(參見圖1)。

圖1超高緩和段設計

控制超高緩和段起點的設置位置一般有兩種方法:

a) 根據不設超高的圓曲線半徑,反算出超高緩和段的起點位置,即將超高緩和的起點移至反超高容許值的那一點,驗算自起點始至緩圓點(或圓緩點) 止的緩和曲線是否滿足超高過渡所需長度,然后調整超高緩和段起、終點位于整樁處,以確定的超高緩和段長度控制超高漸變率,此超高漸變率必須滿足規范要求,如不滿足需在緩和曲線范圍內延長超高緩和段的長度。

b) 將緩圓點(或圓緩點) 作為超高緩和段終點,然后在緩和曲線內調整終點至整樁號位置,根據超高緩和段長度反推起點位置,樁號也可湊整,但必須滿足超高緩和長度的要求,同樣以確定的超高緩和長度控制超高漸變率。

以上述兩種方法設置超高緩和段的區間,是考慮到超高緩和未必嚴格地與平面曲線相對應,并將起、終點樁號位置分別在A /10 范圍內移動至整樁號(一般以5m的倍數計)處,以整數標準距離進行設計,對于設計和施工是十分方便的。

五、結束語

設置超高,對公路的平面和縱斷線形均產生視覺上的影響,特別是高等級公路,設計時更應格外重視其導致路容的美觀和協調。實際運用時,可預先根據公路的等級、功能等,將圓曲線半徑與超高相對應,確定不同的圓曲線半徑其超高緩和段所需長度的取值范圍,進行公路幾何線形設計時作為參考,以便于選線、定線。具體設計中,或者采用統一的超高漸變率,根據不同的圓曲線半徑確定相應的超高緩和段長度;或者在滿足要求的前提下,確定相同的超高緩和段長度, 根據不同的曲線半徑采用相應的超高漸變率;或者兩者兼而有之靈活運用。

公路平面幾何線形設計,既要求所確定的路線方案能夠盡量適應協調地形地物的變化,又要求各線形要素間的運用和組合能夠保持線形的順適、流暢、連續和均衡。如果在設計中片面地追求某項線形要素指標,而顯著地增加工程費用是不可取的。

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1 高速公路排水設計概述

高速公路排水設計對于高速公路路基的穩定性及路面的使用壽命有著顯著的影響。高速公路排水設計應包含以下兩個方面的內容：其一是要考慮如何減少地下水、農田排灌水對路基穩定性及強度的影響，一般稱之為第一類排水；其二是要考慮如何將路表水迅速排出路基之外，最大限度地減少雨水對路基、路面質量的影響，減少因路表水排水不暢或路表水下滲對路基、路面結構和使用性能產生的損害，這稱為第二類排水。

第一類排水設計通常采用適當提高路基最小填土高度或在路基底部設置隔水墊層等辦法。施工期間一般都考慮在施工前開挖臨時排水邊溝，排除施工期地表水并降低地下水，同時在路基底部摻加低劑量石灰處理，設置40cm厚的穩定層等。采用這一系列措施可起到事半功倍的效果。

第二類排水設計一般包括：①通過路面橫坡、邊溝、邊溝急流槽等，將路表水迅速排出路基以外；②設計中央分隔帶縱向碎石盲溝、軟式透水管及橫向排水管，將施工期進入中央分隔帶的雨水及運營期中央分隔帶的下滲水迅速排出路基之外；③設計泄水孔以迅速排除橋面水；④設計中采用瀝青封層、土路肩縱橫向碎石盲溝或排水管，將滲入路面面層的水引出路基之外。

綜上所述，筆者結合高速公路在設計以及施工中出現的問題談一點自己的體會。

2 高速公路邊溝排水設計

邊溝設計在高速公路排水設計中占有很大的比重，設計人員都給予高度重視，但在設計過程中往往會忽視一些施工中的問題，如邊溝的尺寸不考慮具體情況，死搬硬套有關規范、規定；又如施工單位大都未能按有關設計要求將原地表土、河塘清淤土等棄土運送至取土坑內用于復墾還田，而是棄放于路線兩側河塘中，造成部分河塘無法將路基水排入。另外由于沿線農田為分戶承包，當地鄉鎮為了減少地方矛盾的產生，常常要求增加、改移和調整小型構造物設置位置。還有一點就是設計中沒有充分考慮利用高速公路施工中超寬填土土方等。

2.1　邊溝尺寸選定 邊溝的排水能力主要取決于以下幾個設計參數：邊溝底流水坡度、邊溝截面尺寸、形狀、邊溝的表面粗糙程度。

依據江蘇省高速公路設計及公路排水設計規范要求，高速公路的邊溝一般采用邊坡為1：1的梯形明溝，因此，可采用《公路設計手冊路基》中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

式中：Q——流量；W——邊溝斷面面積；C——流速（謝才）系數；R——水力半徑；i——邊溝溝底縱坡。

根據高速公路所處地理位置，采用當地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。高速公路一般每公里設置三道涵洞，即300m左右有一道涵洞，也就是說路面排水長度一般在100m～200m之間。

通過分析、計算確定，高速公路邊溝采用50cm的梯形邊溝即可滿足路基排水需要。

2.2　邊溝設計的原則 ①一般路段的路基邊溝設計原則：以填筑式邊溝為主，盡量減少路基邊溝積水現象的發生。這主要是吸取已建成的高速公路中的教訓：a部分路段在汛期內路基水不能及時排除。b地方群眾干擾路基水排入灌溉涵洞內。②路基邊溝縱坡的要求：根據交通部部頒《公路路基排水設計規范》要求，采用漿砌片石修筑的邊溝為滿足排水需要，邊溝縱坡應不小于0.12％，由于本項目位于丘陵崗區和沖積平原區，原地形既有較大起伏又有部分平坦地段，本著既要解決路基排水問題，又要經濟合理的原則，確定路基排水邊溝溝底縱坡一般情況下不小于0.15％。③對于邊溝水進入涵洞及跨越通道等情況的處理：沿線設置的涵洞有排涵、灌涵和灌排兩用涵。對于需排入排涵的邊溝，其邊溝底標高不低于涵洞中心的標高；需排入灌涵的邊溝，其溝底標高不低于涵頂標高；而對于灌排兩用的涵洞應按灌涵要求設置，特殊情況時可適當降低。為防止沖刷涵洞，原則上采用邊溝急流槽連接邊溝和涵洞洞口。一般情況下邊溝盡量少穿越通道，當排水需通過通道排入涵洞時，應優先采用邊溝蓋板涵，特殊情況下可采用邊溝倒虹吸穿越通道。④對邊溝標高及縱坡方向的問題：根據路線縱斷面和沿線自然地形情況綜合確定，通常以沿線自然地形為主確定排水方向。邊溝底標高控制應以該段路肩邊緣最低點標高以下大于1.7m為宜，原因是考慮到路線中央分隔帶橫向排水管不能因邊溝積水而引起倒灌。對于個別特殊路段不能滿足1.7m要求的，可放寬至1.4～1.5m，若另一側邊溝較低時應優先采用單側布設橫向排水管。⑤對于挖方段邊溝：考慮到中央分隔帶橫向排水管排水要求，邊溝底標高不低于路肩標高1.2m，同時要求邊溝縱坡不小于0.5％。施工期要求各施工單位必須首先在挖方段邊坡頂開挖截水溝以防止路基外側水進入路基，并且應做好挖方段本身臨時排水溝的設置工作。

3 高速公路中央分隔帶排水設計

高速公路中央分隔帶排水設計主要為排除中央分隔帶內積水，可分為施工期間和道路營運期下滲水的排除。

施工期間排水量取決于最大瞬時降雨量及中央分隔帶的匯水面積。一般情況下，由于高速公路中央分隔帶內設置有通訊、監控用管線的人手孔，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。

假定當地歷年最大瞬時降雨量為28.8mm/10min，根據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：Q=Aγ=2×180×28.8

式中：A——中央分隔帶匯水面積；γ——最大瞬時降雨量

橫向排水管的排水能力按長管自由出流的流量計算公式進行計算：

式中：K——流量模數，與管道斷面形狀、尺寸和粗糙度有關；H——水頭高度；L——橫向排水管長度。

由以往高速公路設計經驗可知，高速公路橫向排水管長為15m左右，橫向排水管坡度為2％，采用以上公式計算出施工期最大瞬時降雨量時所需要的橫向排水管管徑為255mm。如果按有關排水設計規范要求50m設置一道橫向排水管，即排水長度縮短為50m，則需要的橫向排水管管徑為75mm。

但在實際施工過程中存在許多問題，如中央分隔帶是在基層施工后進行開挖施工的，開挖的邊溝表面粗糙，瀝青不易粘結牢固，不能形成均勻、無破損的防滲層。土工布因有接縫，不能形成整體而達到完全不透水的程度。因此，當盲溝積水時側面仍將無法阻止水滲入路基。

由于施工質量不易控制，造成橫向排水管標高誤差或產生淤塞，從而使上游橫向排水管排水不暢，大量的水流向最低處，而最低處的橫向排水管由于設計時包裹無紡土工布或產生淤塞，使排水能力嚴重不足，從而導致下游中央分隔帶積水嚴重，有的下雨后幾天中央分隔帶仍有積水，使路基長時間浸泡，影響了路基、路面的強度。

由于通訊、監控管線人手孔的設(下轉第9頁)(上接第13頁)置阻斷了中央分隔帶排水，造成中央分隔帶積水或積水滲入人手孔。

為了解決這些問題，采用以下辦法處理：對于設計底坡小于0.3％的，采用鋸齒形縱向矩形碎石盲溝，并于盲溝底部設置軟式透水管和每隔30～50m設置集水槽匯集中央分隔帶雨水或滲水；根據以上計算，中央分隔帶每隔30～50m設置一道橫向排水管，將盲溝中的水排出路基以外；在中央分隔帶內設置2cm厚水泥砂漿層、瀝青防滲層及土工布防滲層，防止中央分隔帶中水從側面向路基滲透。

4 高速公路路面滲水的排水設計

沿路面邊緣設置由透水性填料集水溝、橫向出水管和過濾織物（土工布）組成的路面邊緣排水系統。

通過設置瀝青封層、土路肩縱橫向碎石盲溝和排水管，將滲入路面面層的水引出路基之外。由于通過瀝青面層下滲的水量有限，考慮到排水路徑的限制，因此，設計中采用每10m左右設置一道Ф5cm橫向排水管以確保路面下滲水的排除。

參考文獻

[1]杜云，夏麗燕，郭兆軍.沈大高速公路路基路面排水設計淺析[J].遼寧交通科技.2004.(11).