高速公路超高路段的排水优化研究

李政 陈飞 胡飞

1.中设设计集团股份有限公司 江苏 南京 210014 2.东南大学 交通学院 江苏 南京 210096

引言

高速公路改扩建过程中未充分考虑因车道拓宽易诱发排水问题，导致超高路段雨天交通事故率增高。本文以某高速公路增设互通路段为例，对中分带排水能力不足引发的相关问题进行分析与建议。

一、拟增设互通路段的排水状况

研究对象为东部某改扩建高速公路，自09年四改八扩建通车以来交通事故率居高不下。项目路段存在两处事故多发段，分别为K265+000-K264+000（上行方向）和K263+000-K266+000（下行方向），且雨天事故数占事故总数的46.58%，下面将结合实际地形和路线平、纵、横的设计指标等情况，多视角对交通事故多发的原因进行进一步的分析。

（一）K265+000-K264+000（上行方向）

据核查，该路段平曲线半径、纵断面坡度及坡长、超高值等均符合相关规范要求。降雨天气下雨水会沿外侧向内侧流淌，路面加宽后，路面汇水面积增大，由于改扩建时中分带排水未根据路面拓宽进行相应的改善设计，当中分带排水设计的径流容量无法满足排水需求时，弯道外侧靠近中分带的车道路表会产生较为严重的积水现象，易在内侧车道路表处形成水膜。

（二）K263+000-K266+000（下行方向）

K263+000-K266+000间纵坡度较平缓，当降雨强度较高时，水不易及时排出。K266+000位于S形反向曲线，接近竖曲线底部，受平纵组合线形的影响，该处会有较严重的积水现象。

二、拟增设互通的排水影响分析

（一）可能存在的安全问题

若在超高段曲线外侧增设减速车道，路基宽度会进一步增加，由此引发的主线中分带排水潜在问题主要有：（1）降水量较大时，出现地表径流现象，路表水向中分带汇集，若中分带排水能力不足，则会在内侧车道行车水膜，影响行车安全；（2）冬季平均气温较低，路表水未及时排出可能出现结冰现象，影响主线上的行车安全。

（二）路基加宽型式优化

出口匝道段路拱渐变的具体设置方式为：通过渐变段渐变至一个车道宽度处采用与主线相同的横坡，并通过三角区附加路拱完成横坡的反向过渡；通过提前设置反超高过渡段，可缩短由增设出口匝道引起的路基加宽段的长度，缓解中央分隔带排水的压力。

下行方向为直连式出口匝道，相对于渐变段开始至分流鼻端均采用主线一致的横坡（3%），然后再进行横断面超高过渡的常规设置方式，此超高过渡设置方式可减小反超高段的汇水面积。

下面针对该设置方式对应的汇水面积减小值进行计算，其面积计算公式为：

综上所述，减速车道加宽段采用渐变段同主线一致的超高，可有效减小此路段的汇水面积，缓解该路段内中分带排水负担。

三、排水改善建议

高速公路改建后，由于横纵坡曲线变化平曲线、降雨强度、车辆操控以及路面粗糙系数等复杂原因，容易出现积水事故多发路段，在后期的养护施工中可以采取以下改善措施。

（一）中央分隔带排水措施

可在内侧路缘带进行路面开槽保证路面积水迅速排出。槽口控制在宽5cm左右。

在设置纵向开槽的基础上，在中央分隔带构造物挡水面（如桥台）、凹型竖曲线底部等特殊部位增设集水井，同时增设横向排水管排除集水井内积水。

（二）路面表面排水措施

在沥青路面表面直接加铺彩色防滑路面，利用彩色防滑路面增加路面的摩擦系数，可减少高速公路上车辆高速行驶中出现轮胎打滑的概率，此外彩色路面也有一定警示作用。

（三）路面内部排水措施

采用排水路面结构可使路表水下渗至路面内，通过内部排水设施排除路基外，对雨天事故多发路段的行车安全提升具有显著影响。

（四）交通安全措施

根据轮胎滑水的临界水膜厚度公式：

式中：H指临界水膜厚度；B指轮胎接地面积最大长度；Q指轮胎负荷；V指车速；车辆的轮胎负荷（Q）和轮胎接地面积最大长度（B）均为车辆自带属性，无法改变。为增大车辆产生滑溜的临界水膜厚度，同时降低轮胎底部的动水压强，减小车辆在积水段水膜厚度较小时产生滑溜的概率，必须降低车辆通过水膜路段的运行速度。

此外，通过在积水路段已采取辅助交安措施可加强阴驾驶员的警惕性。

四、结语

本文依据实际工程，主要探讨了改扩建高速公路超高路段可能存在的中分带排水能力不足的影响，并在此基础针对排水设计提出了改善建议，为高速公路新增互通路段等其他类似工程提供了借鉴和参考。