高速公路超高路段的排水優(yōu)化研究

李政 陳飛 胡飛

1.中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 江蘇 南京 210014 2.東南大學(xué) 交通學(xué)院 江蘇 南京 210096

引言

高速公路改擴(kuò)建過(guò)程中未充分考慮因車(chē)道拓寬易誘發(fā)排水問(wèn)題，導(dǎo)致超高路段雨天交通事故率增高。本文以某高速公路增設(shè)互通路段為例，對(duì)中分帶排水能力不足引發(fā)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析與建議。

一、擬增設(shè)互通路段的排水狀況

研究對(duì)象為東部某改擴(kuò)建高速公路，自09年四改八擴(kuò)建通車(chē)以來(lái)交通事故率居高不下。項(xiàng)目路段存在兩處事故多發(fā)段，分別為K265+000-K264+000（上行方向）和K263+000-K266+000（下行方向），且雨天事故數(shù)占事故總數(shù)的46.58%，下面將結(jié)合實(shí)際地形和路線(xiàn)平、縱、橫的設(shè)計(jì)指標(biāo)等情況，多視角對(duì)交通事故多發(fā)的原因進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

（一）K265+000-K264+000（上行方向）

據(jù)核查，該路段平曲線(xiàn)半徑、縱斷面坡度及坡長(zhǎng)、超高值等均符合相關(guān)規(guī)范要求。降雨天氣下雨水會(huì)沿外側(cè)向內(nèi)側(cè)流淌，路面加寬后，路面匯水面積增大，由于改擴(kuò)建時(shí)中分帶排水未根據(jù)路面拓寬進(jìn)行相應(yīng)的改善設(shè)計(jì)，當(dāng)中分帶排水設(shè)計(jì)的徑流容量無(wú)法滿(mǎn)足排水需求時(shí)，彎道外側(cè)靠近中分帶的車(chē)道路表會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的積水現(xiàn)象，易在內(nèi)側(cè)車(chē)道路表處形成水膜。

（二）K263+000-K266+000（下行方向）

K263+000-K266+000間縱坡度較平緩，當(dāng)降雨強(qiáng)度較高時(shí)，水不易及時(shí)排出。K266+000位于S形反向曲線(xiàn)，接近豎曲線(xiàn)底部，受平縱組合線(xiàn)形的影響，該處會(huì)有較嚴(yán)重的積水現(xiàn)象。

二、擬增設(shè)互通的排水影響分析

（一）可能存在的安全問(wèn)題

若在超高段曲線(xiàn)外側(cè)增設(shè)減速車(chē)道，路基寬度會(huì)進(jìn)一步增加，由此引發(fā)的主線(xiàn)中分帶排水潛在問(wèn)題主要有：（1）降水量較大時(shí)，出現(xiàn)地表徑流現(xiàn)象，路表水向中分帶匯集，若中分帶排水能力不足，則會(huì)在內(nèi)側(cè)車(chē)道行車(chē)水膜，影響行車(chē)安全；（2）冬季平均氣溫較低，路表水未及時(shí)排出可能出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，影響主線(xiàn)上的行車(chē)安全。

（二）路基加寬型式優(yōu)化

出口匝道段路拱漸變的具體設(shè)置方式為：通過(guò)漸變段漸變至一個(gè)車(chē)道寬度處采用與主線(xiàn)相同的橫坡，并通過(guò)三角區(qū)附加路拱完成橫坡的反向過(guò)渡；通過(guò)提前設(shè)置反超高過(guò)渡段，可縮短由增設(shè)出口匝道引起的路基加寬段的長(zhǎng)度，緩解中央分隔帶排水的壓力。

下行方向?yàn)橹边B式出口匝道，相對(duì)于漸變段開(kāi)始至分流鼻端均采用主線(xiàn)一致的橫坡（3%），然后再進(jìn)行橫斷面超高過(guò)渡的常規(guī)設(shè)置方式，此超高過(guò)渡設(shè)置方式可減小反超高段的匯水面積。

下面針對(duì)該設(shè)置方式對(duì)應(yīng)的匯水面積減小值進(jìn)行計(jì)算，其面積計(jì)算公式為：

綜上所述，減速車(chē)道加寬段采用漸變段同主線(xiàn)一致的超高，可有效減小此路段的匯水面積，緩解該路段內(nèi)中分帶排水負(fù)擔(dān)。

三、排水改善建議

高速公路改建后，由于橫縱坡曲線(xiàn)變化平曲線(xiàn)、降雨強(qiáng)度、車(chē)輛操控以及路面粗糙系數(shù)等復(fù)雜原因，容易出現(xiàn)積水事故多發(fā)路段，在后期的養(yǎng)護(hù)施工中可以采取以下改善措施。

（一）中央分隔帶排水措施

可在內(nèi)側(cè)路緣帶進(jìn)行路面開(kāi)槽保證路面積水迅速排出。槽口控制在寬5cm左右。

在設(shè)置縱向開(kāi)槽的基礎(chǔ)上，在中央分隔帶構(gòu)造物擋水面（如橋臺(tái)）、凹型豎曲線(xiàn)底部等特殊部位增設(shè)集水井，同時(shí)增設(shè)橫向排水管排除集水井內(nèi)積水。

（二）路面表面排水措施

在瀝青路面表面直接加鋪彩色防滑路面，利用彩色防滑路面增加路面的摩擦系數(shù)，可減少高速公路上車(chē)輛高速行駛中出現(xiàn)輪胎打滑的概率，此外彩色路面也有一定警示作用。

（三）路面內(nèi)部排水措施

采用排水路面結(jié)構(gòu)可使路表水下滲至路面內(nèi)，通過(guò)內(nèi)部排水設(shè)施排除路基外，對(duì)雨天事故多發(fā)路段的行車(chē)安全提升具有顯著影響。

（四）交通安全措施

根據(jù)輪胎滑水的臨界水膜厚度公式：

式中：H指臨界水膜厚度；B指輪胎接地面積最大長(zhǎng)度；Q指輪胎負(fù)荷；V指車(chē)速；車(chē)輛的輪胎負(fù)荷（Q）和輪胎接地面積最大長(zhǎng)度（B）均為車(chē)輛自帶屬性，無(wú)法改變。為增大車(chē)輛產(chǎn)生滑溜的臨界水膜厚度，同時(shí)降低輪胎底部的動(dòng)水壓強(qiáng)，減小車(chē)輛在積水段水膜厚度較小時(shí)產(chǎn)生滑溜的概率，必須降低車(chē)輛通過(guò)水膜路段的運(yùn)行速度。

此外，通過(guò)在積水路段已采取輔助交安措施可加強(qiáng)陰駕駛員的警惕性。

四、結(jié)語(yǔ)

本文依據(jù)實(shí)際工程，主要探討了改擴(kuò)建高速公路超高路段可能存在的中分帶排水能力不足的影響，并在此基礎(chǔ)針對(duì)排水設(shè)計(jì)提出了改善建議，為高速公路新增互通路段等其他類(lèi)似工程提供了借鑒和參考。