淺談等高線模型在路面排水設計中的應用

嚴盛強　邊駿冬

（1.浙江省交通規劃設計研究院　浙江杭州　310000　2.華匯工程設計集團股份有限公司　浙江紹興　312000）

引言

目前國內道路工程設計規范中，對路面排水性能以及設計都未有規定，路面排水主要依靠路面橫坡與縱坡的合成坡度，漫流至排水邊溝。本文從國外工程設計實例出發，結合現行規范并吸取多年國內設計經驗，淺談了等高線模型在路面排水設計中的應用。

1　路面排水設計

目前國內工程設計規范中并未對路面排水性能在做出詳細規定，僅有“公路縱坡不宜小于0.3%”、“各級公路最小合成縱坡不宜小于0.5%”、“當合成坡度小于0.5%時，應采取綜合排水措施，保證路面排水通暢”涉及路面排水。

圖1　F匝道端部平面圖

筆者通過對國外路面排水設計工作進行總結，提出利用國內的平面交叉口立面設計原理，將設計中整個路面或者互通區局部路面比做一個封閉的平交口，根據設計標高，對其進行等高線建模。通過等高線模型圖可快速簡潔的得到路面水流排向以及路面排水困難區域，為路面排水的設計及復核提供一個較為明確的依據。

2　工程實例

斯里蘭卡外環高速（OuterCircularHighway-NorthernSection）為連接科倫坡南部地區至北部地區的高速公路，全長8.7km。斯里蘭卡屬于熱帶季風性氣候，全年降雨量西南部為2540～5080mm。經查閱斯里蘭卡當地相關資料，降雨強度達到195mm/h，遠遠大于國內平均強度，路面排水問題成為本項目的重中之重，項目組采用排水理論計算以及三維等高線數模分析相結合的方法對整個項目路面排水進行設計和復核。

筆者以本項目KER互通（雙喇叭互通）中F匝道端部（圖1）區域路面排水設計為實例對等高線模型的應用做一個簡單闡述。首先在完成KER互通中F匝道以及相鄰匝道平、縱、超高設的基礎上，通過端部高程對設計區域內路面進行均勻網格劃分，并提取路面網格點標高，通過路面網格點標高數據建模生成等高線模型。

2.1　原設計路面排水等高線模型分析

F匝道此段（FK0+120～FK0+180）位于收費站至匝道分合流端部，路面寬度較寬，單幅17～27m。縱斷面為單向下坡0.5%接上坡3.75%，在FKO+255處設置凹型豎曲線，FK0+130至FK0+212路面橫坡從2.5%正常橫坡漸變為5%單側橫坡，FK0+158處橫坡為0%。通過對此區域建立等高線圖（圖2），每條等高線間隔0.02m，可以清晰發現FK0+150～FK0+165段，整個區域內由于縱坡較小，橫坡接近于0%，路面標高在此區域內無較大變化，即此區域為路面易積水區域。

圖2　原設計等高線

2.2　優化設計后路面排水等高線模型分析

根據端部等高線圖，結合F匝道縱橫斷面數據，消除此區域內排水問題可在此區域內設置排水管道，進行雨水收集進行排水，也可以通過優化縱斷面在此區域內加大縱坡，依靠合成坡度進行排水。通過工程量、美觀以及后期維護等各方面兩種方案進行比較，最終采用優化縱斷面方案。設計者在0.5%縱坡與3.75%縱斷面段插入1.18%縱坡度，然后根據新縱斷面數據重新建立新的等高線圖（圖3）復核該區域排水性能，雖然此區域內橫坡接近于0%，但排水依然可通過縱坡排水，原路面易積水區域消失。

圖3　優化設計后等高線

2.3　等高線模型應用總結

通過對比分析以上兩種不同縱斷面設計的路面等高線模型，可知原設計主要問題是由于小縱坡（0.5%）與超高變化點（零橫坡點）重合造成。雖然兩種縱斷面均滿足了規范中的最小縱坡、最小合成縱坡等排水相關要求，但是由于路面寬度較寬，降雨強度較大，也會存在路面排水困難路段出現。通過等高線模型應用，設計者可以快速的核查出項目中排水困難區域，并通過適合的方案對此區域進行優化設計，重新利用等高線模型進行分析，避免出現路面積水情況的發生。

3　結語

國內工程設計中，路面排水還未設有專項設計，僅僅依靠設計者工程經驗進行判斷。路面積水以及排水不及時，往往對行車的安全舒適性、路面病害等都有著重大影響。等高線模型的應用，可以有效的快速的對縱坡緩、排水面積大、互通區端部等特殊區域的路面排水情況進行核查，有利于后期的優化設計。

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