浅谈等高线模型在路面排水设计中的应用

严盛强　边骏冬

（1.浙江省交通规划设计研究院　浙江杭州　310000　2.华汇工程设计集团股份有限公司　浙江绍兴　312000）

引言

目前国内道路工程设计规范中，对路面排水性能以及设计都未有规定，路面排水主要依靠路面横坡与纵坡的合成坡度，漫流至排水边沟。本文从国外工程设计实例出发，结合现行规范并吸取多年国内设计经验，浅谈了等高线模型在路面排水设计中的应用。

1　路面排水设计

目前国内工程设计规范中并未对路面排水性能在做出详细规定，仅有“公路纵坡不宜小于0.3%”、“各级公路最小合成纵坡不宜小于0.5%”、“当合成坡度小于0.5%时，应采取综合排水措施，保证路面排水通畅”涉及路面排水。

图1　F匝道端部平面图

笔者通过对国外路面排水设计工作进行总结，提出利用国内的平面交叉口立面设计原理，将设计中整个路面或者互通区局部路面比做一个封闭的平交口，根据设计标高，对其进行等高线建模。通过等高线模型图可快速简洁的得到路面水流排向以及路面排水困难区域，为路面排水的设计及复核提供一个较为明确的依据。

2　工程实例

斯里兰卡外环高速（OuterCircularHighway-NorthernSection）为连接科伦坡南部地区至北部地区的高速公路，全长8.7km。斯里兰卡属于热带季风性气候，全年降雨量西南部为2540～5080mm。经查阅斯里兰卡当地相关资料，降雨强度达到195mm/h，远远大于国内平均强度，路面排水问题成为本项目的重中之重，项目组采用排水理论计算以及三维等高线数模分析相结合的方法对整个项目路面排水进行设计和复核。

笔者以本项目KER互通（双喇叭互通）中F匝道端部（图1）区域路面排水设计为实例对等高线模型的应用做一个简单阐述。首先在完成KER互通中F匝道以及相邻匝道平、纵、超高设的基础上，通过端部高程对设计区域内路面进行均匀网格划分，并提取路面网格点标高，通过路面网格点标高数据建模生成等高线模型。

2.1　原设计路面排水等高线模型分析

F匝道此段（FK0+120～FK0+180）位于收费站至匝道分合流端部，路面宽度较宽，单幅17～27m。纵断面为单向下坡0.5%接上坡3.75%，在FKO+255处设置凹型竖曲线，FK0+130至FK0+212路面横坡从2.5%正常横坡渐变为5%单侧横坡，FK0+158处横坡为0%。通过对此区域建立等高线图（图2），每条等高线间隔0.02m，可以清晰发现FK0+150～FK0+165段，整个区域内由于纵坡较小，横坡接近于0%，路面标高在此区域内无较大变化，即此区域为路面易积水区域。

图2　原设计等高线

2.2　优化设计后路面排水等高线模型分析

根据端部等高线图，结合F匝道纵横断面数据，消除此区域内排水问题可在此区域内设置排水管道，进行雨水收集进行排水，也可以通过优化纵断面在此区域内加大纵坡，依靠合成坡度进行排水。通过工程量、美观以及后期维护等各方面两种方案进行比较，最终采用优化纵断面方案。设计者在0.5%纵坡与3.75%纵断面段插入1.18%纵坡度，然后根据新纵断面数据重新建立新的等高线图（图3）复核该区域排水性能，虽然此区域内横坡接近于0%，但排水依然可通过纵坡排水，原路面易积水区域消失。

图3　优化设计后等高线

2.3　等高线模型应用总结

通过对比分析以上两种不同纵断面设计的路面等高线模型，可知原设计主要问题是由于小纵坡（0.5%）与超高变化点（零横坡点）重合造成。虽然两种纵断面均满足了规范中的最小纵坡、最小合成纵坡等排水相关要求，但是由于路面宽度较宽，降雨强度较大，也会存在路面排水困难路段出现。通过等高线模型应用，设计者可以快速的核查出项目中排水困难区域，并通过适合的方案对此区域进行优化设计，重新利用等高线模型进行分析，避免出现路面积水情况的发生。

3　结语

国内工程设计中，路面排水还未设有专项设计，仅仅依靠设计者工程经验进行判断。路面积水以及排水不及时，往往对行车的安全舒适性、路面病害等都有着重大影响。等高线模型的应用，可以有效的快速的对纵坡缓、排水面积大、互通区端部等特殊区域的路面排水情况进行核查，有利于后期的优化设计。

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