淺述高速公路的線外其他工程設計要點

劉愛芹

（身份證號：370883198105045323 ， 100088）

淺述高速公路的線外其他工程設計要點

劉愛芹

（身份證號：370883198105045323 ， 100088）

在高速公路設計的過程中，其線外其他工程是高速公路的重要組成部分，是高速公路設計不容忽視的部分。其他工程包括改溝渠、改路、線外構筑物。改溝渠分為排水溝、灌溉渠、排灌渠、改河道四種類型。依據對原溝渠深度、口寬及邊坡等調查的類型又分為不同種類，灌溉渠可分為土渠和砂漿抹面磚渠兩種。排水溝及改河的尺寸根據實際溝口、河口尺寸進行改移。改路一般為等外路和等級路兩種類型，其設計可參照原有道路及未來規劃。線外構筑物是指因地方道路、水系重新調整而增設的過路涵、過水涵、泵站以及地方上規模較大排灌設施的拆除及遷移。線外其他工程以下穿主線為主，依據項目特點其中改溝、渠及改路設計占據比例較大。本文針對下穿主線的改溝、渠及改路，對高速公路的線外其他工程設計淺述一些認識及設計要點。

高速公路 下穿主線 線外 其他工程 設計

緒論

在高速公路工程建設過程中，線外其他工程占據一定比例，是高速公路設計的重要組成部分。筆者結合近年來的設計實踐，淺談高速公路設計過程中有關下穿主線的線外其他工程設計的一些要點，現根據常見類型分述如下：

一、改溝、渠設計

高速公路在跨越溝渠河時，高速公路一般在合理位置設置橋涵或者通道以便兩側水流溝通，有時由于交叉角度角度過大，需要修正橋涵或者通道的角度，此時需要進行改溝、渠（河）設計；當高速公路邊坡或者高速公路邊溝排水溝占壓原溝、渠或者河道時，也需要改溝、渠或者改河設計。

1、改溝、渠原則

高速公路設計過程中，改溝、渠以及改河原則上不小于現狀溝、渠、河的泄水能力，同時斷面尺寸滿足洪水設計流量的要求，且兩端與現狀河床比降進行順接。

2、線形及橫斷面尺寸

改溝、渠（河）線形在現有路線規范中沒有明確的規定，在滿足流量的前提條件下，以不小于原斷面尺寸為原則，采用對稱形式以各斷面中心為中線進行線形設計。改溝、渠（河）的線形轉彎段半徑不小于5倍水面寬度，盡量采用裁彎取直方案，減小壅水、阻水，增強泄(行)洪能力。

改溝、渠（河）的橫斷面，一般采用梯形，按下列各式進行設計計算：

圖1 -1 改溝、渠橫斷面示意

1 水面寬度：

2 濕周：

3 水力半徑：

4 過水面積：

5 流量模數：

6 恒定非均勻流方程：

式中：Z1、Z2—分別為下、上斷面水位（m）； K1、K2—分別為下、上斷面流量模數；其余符號同前。

設計計算步驟如下：

1）根據人工新河進、出水流狀況和沿線地質、施工等條件，考慮通航水深、排澇等要求，擬定河道的設計河底縱剖面，根據設計水位確定開挖水深 h 和設計邊坡m。

2）對起始斷面假定河床開挖寬度b，根據公式（1-1）、（1-2）、（1-3）、（1-4）、（1-5）、（1-6）分別計算水面寬度 B1、濕周 P1、水力半徑 R1、過水面積 A1和流量模數 k1。

3）假定上一斷面水位Z2，計算下一斷面的相應特征值B2、P2、R2、A2和 k2。

4）將上述數值代入式（1-6）計算，若計算的水位Z2等于 Z2′，即為所求的上一斷面水位。如此類推，推求出河段各斷面水位。

5）若推求的河段控制點水位等于設計水位，則河道斷面擬定的尺寸即為設計尺寸。否則，重新擬定尺寸，重復上述步驟進行試算，直至滿足要求為止。

3、結構類型及防護形式

改溝、渠（河）工程的結構形式由于地域使用范圍不同而不同，一般采用土質結構、混凝土結構和漿砌片石結構，砌筑厚度一般為25～60cm，具體的砌筑結構和厚度根據地區地形靈活選取。

防護工程按土質邊坡使用范圍不同根據需要設置。在水流沖刷不大可不予設置，反之則需設置護堤、護岸、護腳、護坡、河床拋石加鋪等，保護堤防及河床安全。

二、改路設計

1、等外路改路

等外路在實踐中主要是田間土路、砂石路、鄉村道路，其在高速公路設計中多數下穿主線。主線在此處需要根據實際情況設置通道或者橋涵，方便當地人民田間作業、保證當地人民的安全通行，并結合地方政府意見，對其進行深入的合理優化設計。在路線設計中，等外路沒有相應的規范，平曲線半徑一般不小于15米，特殊困難路段可采用10米，平曲線長度不小于計算行車速度的3秒行程。改路路線超高和加寬可參考《公路路線設計規范》中設計速度為20km/h的相應指標，部分困難路段可降低其標準指標。在實際實踐中，改路全長范圍內寬度也可采用加寬后的數值，方便設計、施工及安全行人行車。

（1）單條等外路與主線交叉

此種情況多為交叉角度較大或者高速公路邊坡及附屬占壓原路，此時只需在高速合適位置設置合適角度的橋涵或者通道，兩側再與原路平面和縱斷及高程進行合理順接。主線設置通道時，需注意此處改路的縱坡與標高與主線通道坡度的標高保持一致，同時注意安全排水。

（2）多條等外路與主線交叉

多條等外道路與主線交叉的情況，除需要考慮排水外，還需要考慮行人行車視野及平交的位置，確保安全通行。如圖2-1所示，原十字交叉道路被高速公路占壓，此處考慮到線形、視野及行人安全的因素，不建議進行原路2處改路設計，而采用3處改路的方案：與高速公路平行的兩條道路，與從高速公路通道橋下穿過與主線交叉的道路，并在主線兩側將與高速公路平行的兩條道路做兩處簡單平交。

圖2 -1 兩條道路與主線交叉

2、等級路改路

等級路在實踐中主要是鄉村道路、縣道、省道，主線在此處需要根據實際情況設置下穿主線的通道橋涵，或者上跨主線的天橋，本文淺述下穿主線方案。

（1）公路等級

被交路改移后的等級原則上不低于原有等級或其規劃等級。其線形及縱坡按相應的公路等級進行合理設計。

（2）路基路面

等級路改路路基原則上采用相應公路等級的路基寬度及路面結構，也可以根據當地的地質水文和材料情況，選擇有足夠的強度和穩定性又經濟合理的路基材料。但對規劃等級較高、后期改造影響主線路基穩定、行車安全的則采用規劃等級的相應寬度及路面結構形式。

（3）排水防護

改路工程路基應根據當地的降水與地質等情況，設置尺寸形狀適合的路基邊溝排水溝，并結合主線通道或者橋涵，結合當地的灌溉排水系統，做合理的排水方案。等級路改路可根據實際地形情況設置土質邊溝，一般斷面采用40×40cm的梯形或矩形邊溝，內外坡率為1:1。路拱坡度一般采用1.5%～2%，土路肩橫坡采用3%～4%。

下穿主線的等級路改路工程，在平原地區，等級較低，其中心填挖高度相對較小，路基邊坡也相對穩定，原則上可不防護；山區的下穿主線的改路，其中心填挖高度多數是1～2級填方高度和1～3級挖方高度，高填深挖段長度較短且相對集中，對主體工程有較大影響，其邊坡防護設計，在安全穩定的基礎上，加強路基穩定性，根據地形地質采用合適的防護形式，如植草灌、路肩墻、路堤墻、拱形骨架植草、漿砌片石防護等。

填方路基防護的一般原則是：

填方邊坡高度<4m路段，一般邊坡采用植草灌防護；填方邊坡高度>4m路段，其防護形式可參見高速公路的路基防護形式。

挖方路基防護的原則是：

挖方邊坡高度一般小于1m時，可采用植草防護；路基高度大于3m按需設置護欄防護，防護形式參見地方及規劃或者高速公路的路基防護形式。

三、線外涵

線外是基于路中線而言，中線上涵洞可以用中線樁號標示，但有時在路中線以外需要設置涵洞，用于解決排水、通道等，如在干溝中設置棄土場，為排除坡面匯水，往往需要在棄土下設置排水涵洞，為區別中線上的涵洞，就把這類涵洞稱為線外涵。線外涵屬于高速公路的線外構筑物，與主線涵洞同等重要，其設計可參考主線涵洞設計。

結論

線外其他工程是高速公路設的重要組成部分，在一定程度上影響高速公路設計，是高速公路設計的一部分。其標準的確定是在以原有溝渠、道路的基礎上，兼顧地方農田灌溉、農田耕作及居民出行需要而綜合考慮的。因此在高速公路設計過程中，應予以重視并進行合理設計，減少對周邊環境的影響。

[1]《公路路線設計規范》（JTG D20—2006）人民交通出版社出版

[2]《公路工程技術標準》（JTG B01—2014）

[3]《公路路線設計細則》（總校稿）

[4]《河道整治設計規范》（GB50707-2011）

U445

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1007-6344（2015）02-0193-02