高速公路改扩建中下挖通道排水的设计方法

黄山

摘要：主要研究了下挖通道排水的相关方法，并针对该排水系统提出了4种不同的排水方案，并对比各种方案的优势特点做出了客观的评价。结合某高速公路改扩建项目中的下挖通道排水作业，提出了作业过程中的不同应对措施，可为同类工程提供参考。

关键词：高速公路;下挖通道;排水系统

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）16-0230-02

1引言

按照我国目前已经制定的公路路线设计规范，通常将相邻通道控制在400m左右，当该地的农业机械化程度较高时可适当增加。同时要求通道的排水设计以自流方式为主。但是对于路基较低的通道进行排水设计时由于需要下挖的深度较大，并且自流排水有一定的难度，因此如何设计实现自流排水成为其中的关键点。本文围绕高速公路改扩建中下挖通道排水的设计展开探讨。

2工程概况

山东省的“两纵两横”交通网络，横穿山东省中部，并分别与河北、河南的重要道路向连接，成为山东省经济贸易不断发展的重要通道。在该省的某高速公路改扩建设计过程中，为解决现有公路易发生通道积水的问题，研究探索了通道排水的方案，实现快速排水的目的。

3通道积水的原因

（1）高速公路在最初的设计时为了尽可能避免填方或占用基本农田，实现土地资源的节约利用，基本选择低路堤的设计。这种设计虽然具有自重小、结构稳定，不易发生沉降等优势，但是为了维持通道的净空程度，往往采取增加通道内高程的措施，在施工完成后长期受到雨水的作用，就容易出现积水的问题。

（2）通道外的涵洞口以及通道低处的排水口容易被雨水冲击的泥沙、农作物秸秆、周围垃圾等堵塞，导致两侧的排水设施不能发挥其作用，水流较大时会汇集此处不能及时排出。

（3）通道两侧的排水沟总是有残留淤泥不能完全排出，长时间作用下就会造成排水沟沟底的高程逐渐增加，当大于路面高程时则造成积水现象。

4下挖通道处排水系统

4.1通道处排水现状调查

通过对山东及其他各省的高速公路通道进行调查表明，现阶段对通道的排水方式基本有两种：

（1）当通道稍微低于地面标高且通道较宽时，一般设置为一高一低的两孔，确保在降雨时较高的一孔也可以顺利排水，保证路面的正常通行，但是这种方式往往会导致较低的排水孔在雨水较多的环境下长期积水，严重影响路基的安全性;

（2）从通道的最底端设置渗井，使通道内的积水通过渗井顺利排人地下，这种排水方式要求渗井以下的土层具有较好的透水性。

4.2下挖通道处排水系统设置方案

若下挖通道紧邻河流、湖泊等利于储水的有利地形，可以设法将通道内的积水引入其中。如果不具备这种地形优势，则设置相应的排水设施，排水设施一般有渗井、防雨棚、蒸发池和泵站四种类型，但是每一种排水设施都需要采取措施防止引道外的积水流人通道底部，造成通道排水设施的堵塞。

4.2.1渗井方案

如果通道下较近的土层具有良好的透水性，则选择渗井排水的方式。通常情况下，渗井直径保持在40～50cm的范围内，并且在上面设置铁篦盖板。渗井的底部应穿过不透水层达到透水层为止，这样利于积水的顺利渗透。另外，井內还需要用碎石或者部分卵石进行紧密填充。为了避免渗井出现一定程度的淤积，在渗井填充料的顶部铺设具有过滤性能的材料。

4.2.2防雨棚方案

该方案需要在通道引道的两侧分别设置符合相关强度要求的混凝土立柱，后在立柱的顶端加盖防雨棚，防雨棚的材料主要有石棉瓦以及钢化玻璃2种。顶棚距离引道的净空高度需要结合通道等级标准进行确定。在顶棚两侧分别设置一定大小的排水沟，可以将防雨棚遮挡的雨水排入通道内。但由于防雨棚搭设在立柱上，而且当搭设的材料为石棉瓦时会导致引道内的亮度降低，当通道内行车时就会有明显的影响，这是可以根据下穿道路的施工标准以及其等级进行判断是否增加照明装置提高通道内的亮度。如果顶棚材料为钢化玻璃时，便不会造成通道内亮度降低的情况。另外，为了尽可能避免防雨棚对高速公路周围景观的影响，可以采取适当的绿化设计，比如种植会攀爬的藤类植物覆盖在防雨棚上，一方面起到美观的作用，另一方面还可以吸收部分雨水，减少积水的产生。

4.2.3蒸发池方案

蒸发池在干旱地区也能够起到蓄水的作用，因此该方案也称为蓄水池方案。在具体设计时有以下两种类型。

（1）单个蒸发池方案设计。该设计从下穿道路的两侧分别设置两道截水沟以及边沟，将防雨棚上的积水首先通过截水沟逐步流人边沟内，然后再排至通道底部。另外，在通道底部设置排水口、排水沟，并在一定距离没设置蒸发池，这样积水就可以通过排水口引入至蒸发池中。排水设施具体布置见图1。

（2）多个蒸发池方案设计。该设计通常在降水较多或者地下水位相对较高的情况下适用，因为单个蒸发池已经不能满足排水的需求。与单个蒸发池方案不同的地方在于，需要在截水沟周围合适点设置规模较小的蒸发池，这样截水沟所拦截的雨水可以经过排水管道进入到小型的蒸发池中。

4.2.4泵站方案

根据城市的道路建设中的排水设计，通常是将集聚在通道底部的积水通过排水管道逐渐引入至周围的集水池中，再通过水泵将其中的水逐渐抽至边沟内。但是采用该方案时，泵站的维修难度较大，而且一个通道内不能同时设置多个泵站。泵站的具体布置如图2所示。

4.2.5方案对比

当通道地面以下的土层距离透水层较近时，渗井方案较为适宜，但在实际使用过程中应当注意对渗井的维护，避免堵塞渗井。防雨棚方案基本适用于所有情况，但是对通道内的光线亮度有一定的影响，尤其是采取石棉瓦作为顶棚材料时还需结合实际选择是否增加照明设施。而蒸发池方案通常应用在降水量较小的干旱、半干旱区域，否则需要更大规模的蒸发池满足积水的需求。泵站方案在设备安装以及维护方面都相对复杂，而且所需要的资金投入也较大，但是该方案的排水效果最好，适用于立交或位置相对重要的通道内。

5项目设计方案

通常情况下，结构越简单的设施其安全可靠度也会越高，结合这一规律分析传统蒸发池的弊端，并将其进行改造成为散排蒸发池，也就是将蒸发池设置在通道的出口处，同时将原来的路堑改进为路堤，使通道与蒸发池有效连接，这样路面的积水会直接通过路堤逐渐排至蒸发池，这种方式可以避免传统蒸发池容易发生进口堵塞的现象。不仅如此，散排蒸发池所需要的资金投入较低，而且结构简单，易于施工建造，在后期养护方面只需进行定期的清淤作业。该方案的排水方式一方面通过蒸发池，另一方面将积水下渗至透水层，因此呈现了更迅速、更高效的排水特点。所设置的散排蒸发池规模需结合实际的汇水量进行计算而选择。通常情况下，蒸发池侧壁要进行护坡处理，而池底的深度至少要在通道接线中最低点的位置以下1～2m的距离。如果通道周围有河流、土坑等，可以在其两侧增加线外涵，并进一步加深两侧的排水沟，以充分利用周围的河流、土坑等作为最佳的排水口。

6结语

在实际建设过程中，施工人员应充分考虑地质条件、降雨量等影响因素，确定合理的排水方案，确保高速公路路面不会发生积水，保证路面质量。