淺談等高線模型在路面排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)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(yǔ)

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)。

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