高速公路改擴建中下挖通道排水的設計方法

黃山

摘要：主要研究了下挖通道排水的相關方法，并針對該排水系統提出了4種不同的排水方案，并對比各種方案的優勢特點做出了客觀的評價。結合某高速公路改擴建項目中的下挖通道排水作業，提出了作業過程中的不同應對措施，可為同類工程提供參考。

關鍵詞：高速公路;下挖通道;排水系統

中圖分類號：U412.36+6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）16-0230-02

1引言

按照我國目前已經制定的公路路線設計規范，通常將相鄰通道控制在400m左右，當該地的農業機械化程度較高時可適當增加。同時要求通道的排水設計以自流方式為主。但是對于路基較低的通道進行排水設計時由于需要下挖的深度較大，并且自流排水有一定的難度，因此如何設計實現自流排水成為其中的關鍵點。本文圍繞高速公路改擴建中下挖通道排水的設計展開探討。

2工程概況

山東省的“兩縱兩橫”交通網絡，橫穿山東省中部，并分別與河北、河南的重要道路向連接，成為山東省經濟貿易不斷發展的重要通道。在該省的某高速公路改擴建設計過程中，為解決現有公路易發生通道積水的問題，研究探索了通道排水的方案，實現快速排水的目的。

3通道積水的原因

（1）高速公路在最初的設計時為了盡可能避免填方或占用基本農田，實現土地資源的節約利用，基本選擇低路堤的設計。這種設計雖然具有自重小、結構穩定，不易發生沉降等優勢，但是為了維持通道的凈空程度，往往采取增加通道內高程的措施，在施工完成后長期受到雨水的作用，就容易出現積水的問題。

（2）通道外的涵洞口以及通道低處的排水口容易被雨水沖擊的泥沙、農作物秸稈、周圍垃圾等堵塞，導致兩側的排水設施不能發揮其作用，水流較大時會匯集此處不能及時排出。

（3）通道兩側的排水溝總是有殘留淤泥不能完全排出，長時間作用下就會造成排水溝溝底的高程逐漸增加，當大于路面高程時則造成積水現象。

4下挖通道處排水系統

4.1通道處排水現狀調查

通過對山東及其他各省的高速公路通道進行調查表明，現階段對通道的排水方式基本有兩種：

（1）當通道稍微低于地面標高且通道較寬時，一般設置為一高一低的兩孔，確保在降雨時較高的一孔也可以順利排水，保證路面的正常通行，但是這種方式往往會導致較低的排水孔在雨水較多的環境下長期積水，嚴重影響路基的安全性;

（2）從通道的最底端設置滲井，使通道內的積水通過滲井順利排人地下，這種排水方式要求滲井以下的土層具有較好的透水性。

4.2下挖通道處排水系統設置方案

若下挖通道緊鄰河流、湖泊等利于儲水的有利地形，可以設法將通道內的積水引入其中。如果不具備這種地形優勢，則設置相應的排水設施，排水設施一般有滲井、防雨棚、蒸發池和泵站四種類型，但是每一種排水設施都需要采取措施防止引道外的積水流人通道底部，造成通道排水設施的堵塞。

4.2.1滲井方案

如果通道下較近的土層具有良好的透水性，則選擇滲井排水的方式。通常情況下，滲井直徑保持在40～50cm的范圍內，并且在上面設置鐵篦蓋板。滲井的底部應穿過不透水層達到透水層為止，這樣利于積水的順利滲透。另外，井內還需要用碎石或者部分卵石進行緊密填充。為了避免滲井出現一定程度的淤積，在滲井填充料的頂部鋪設具有過濾性能的材料。

4.2.2防雨棚方案

該方案需要在通道引道的兩側分別設置符合相關強度要求的混凝土立柱，后在立柱的頂端加蓋防雨棚，防雨棚的材料主要有石棉瓦以及鋼化玻璃2種。頂棚距離引道的凈空高度需要結合通道等級標準進行確定。在頂棚兩側分別設置一定大小的排水溝，可以將防雨棚遮擋的雨水排入通道內。但由于防雨棚搭設在立柱上，而且當搭設的材料為石棉瓦時會導致引道內的亮度降低，當通道內行車時就會有明顯的影響，這是可以根據下穿道路的施工標準以及其等級進行判斷是否增加照明裝置提高通道內的亮度。如果頂棚材料為鋼化玻璃時，便不會造成通道內亮度降低的情況。另外，為了盡可能避免防雨棚對高速公路周圍景觀的影響，可以采取適當的綠化設計，比如種植會攀爬的藤類植物覆蓋在防雨棚上，一方面起到美觀的作用，另一方面還可以吸收部分雨水，減少積水的產生。

4.2.3蒸發池方案

蒸發池在干旱地區也能夠起到蓄水的作用，因此該方案也稱為蓄水池方案。在具體設計時有以下兩種類型。

（1）單個蒸發池方案設計。該設計從下穿道路的兩側分別設置兩道截水溝以及邊溝，將防雨棚上的積水首先通過截水溝逐步流人邊溝內，然后再排至通道底部。另外，在通道底部設置排水口、排水溝，并在一定距離沒設置蒸發池，這樣積水就可以通過排水口引入至蒸發池中。排水設施具體布置見圖1。

（2）多個蒸發池方案設計。該設計通常在降水較多或者地下水位相對較高的情況下適用，因為單個蒸發池已經不能滿足排水的需求。與單個蒸發池方案不同的地方在于，需要在截水溝周圍合適點設置規模較小的蒸發池，這樣截水溝所攔截的雨水可以經過排水管道進入到小型的蒸發池中。

4.2.4泵站方案

根據城市的道路建設中的排水設計，通常是將集聚在通道底部的積水通過排水管道逐漸引入至周圍的集水池中，再通過水泵將其中的水逐漸抽至邊溝內。但是采用該方案時，泵站的維修難度較大，而且一個通道內不能同時設置多個泵站。泵站的具體布置如圖2所示。

4.2.5方案對比

當通道地面以下的土層距離透水層較近時，滲井方案較為適宜，但在實際使用過程中應當注意對滲井的維護，避免堵塞滲井。防雨棚方案基本適用于所有情況，但是對通道內的光線亮度有一定的影響，尤其是采取石棉瓦作為頂棚材料時還需結合實際選擇是否增加照明設施。而蒸發池方案通常應用在降水量較小的干旱、半干旱區域，否則需要更大規模的蒸發池滿足積水的需求。泵站方案在設備安裝以及維護方面都相對復雜，而且所需要的資金投入也較大，但是該方案的排水效果最好，適用于立交或位置相對重要的通道內。

5項目設計方案

通常情況下，結構越簡單的設施其安全可靠度也會越高，結合這一規律分析傳統蒸發池的弊端，并將其進行改造成為散排蒸發池，也就是將蒸發池設置在通道的出口處，同時將原來的路塹改進為路堤，使通道與蒸發池有效連接，這樣路面的積水會直接通過路堤逐漸排至蒸發池，這種方式可以避免傳統蒸發池容易發生進口堵塞的現象。不僅如此，散排蒸發池所需要的資金投入較低，而且結構簡單，易于施工建造，在后期養護方面只需進行定期的清淤作業。該方案的排水方式一方面通過蒸發池，另一方面將積水下滲至透水層，因此呈現了更迅速、更高效的排水特點。所設置的散排蒸發池規模需結合實際的匯水量進行計算而選擇。通常情況下，蒸發池側壁要進行護坡處理，而池底的深度至少要在通道接線中最低點的位置以下1～2m的距離。如果通道周圍有河流、土坑等，可以在其兩側增加線外涵，并進一步加深兩側的排水溝，以充分利用周圍的河流、土坑等作為最佳的排水口。

6結語

在實際建設過程中，施工人員應充分考慮地質條件、降雨量等影響因素，確定合理的排水方案，確保高速公路路面不會發生積水，保證路面質量。