高速公路改擴建設計中超高漸變段路面積水問題淺析

陳連海

遼寧省交通規劃設計院有限責任公司 遼寧 沈陽 110166

前言

高速公路改擴建設計中，路面平縱面擬合是一項非常重要的工作，其中超高段擬合設計是關鍵環節之一。作者結合某平原區高速公路改擴建設計和后期運營情況，對超高漸變段路面積水問題進行分析，提出改善方案，為今后設計提供參考。

1 平縱擬合設計

平面擬合的主要控制點為橋梁的跨中與橋臺、互通式立體交叉和分離式立體交叉的交叉點、中央分隔帶內的橋墩等。縱斷面擬合在現狀公路縱面滿足技術標準時，重新設計的縱面線形盡量與原有線形保持一致。除受凈空以及構造物限制的路段外，一般路段遵循“寧填勿挖”的設計原則[1]。

平原區高速公路的平縱面線形設計指標一般均較高，各項指標均能滿足現行規范要求，故改擴建平縱面多以擬合舊路線形為主，僅局部做細微調整。

2 超高設計

橫坡擬合在滿足規范的前提下，應結合實測橫坡數值，經分析整理后確定。由于擬合原路，原路設置超高的段落，不可避免的擬合后需設置超高，根據規范要求則必須設置超高漸變段[2]。超高漸變段路面橫坡由-2%變為2%時，必然存在橫坡為0%以及橫坡較小的過渡段落。

某平原區高速公路改擴建平縱擬合后，超高漸變段設計情況見下表：

超高漸變段設計情況統計表

通過實際運營，發現段落2和段落3存在路面積水問題，積水現象多發生在降雨量較大的時間。

根據現場調查，分析積水的主要原因有以下幾點：

（1）出現積水的段落恰是超高漸變段橫坡為0%的前后，也就是合成坡為0.3%～0.5%的段落，路面合成坡度相對平緩，總結以往經驗，超高漸變段由于合成值存在小于0.5%的路段，局部橫坡值將等于0%，容易形成路面橫向排水不暢的路段[3-4]。

（2）積水段落縱坡小，坡長大，根據“平曲線包豎曲線的組合原則”，超高漸變段基本位于路面縱坡的中、下部，即縱坡排水的下游。由于路面匯水受合成坡影響，排水為斜向路基邊緣。當橫坡接近平坡時，排水主要靠縱向坡度實現，如果縱坡較小勢必影響路面排水，同時坡長較大時，降雨徑流時間長匯水量變大。

（2）積水段落均為左幅橫坡由指向內側漸變至外側，對應右幅雖也為超高漸變段卻沒有積水現象。出現這種現象應該是與路面排水方式有關，左幅路面排水是由中分帶集水井過渡至路側急流槽，路面徑流在漸變段形成S型，而且集水井現場位置與實際排水出口不一致，造成排水不及時。而右幅橫坡由指向外側漸變至內側超高，漸變段始終為路側急流槽排水，排水較順暢。

（3）對未發現路面積水的段落進行分析，段落1雖然合成坡度存在小于0.3%～0.5%的段落，但緩坡段落長度較短，積水面積相對小，不易形成嚴重積水，段落3合成坡已大于0.5%，基本不會存在積水情況。通過分析可知，較大的縱坡有利于路面排水。

綜上所述，超高漸變段積水現象是公路曲線超高設計本身無法完全避免的問題。

3 解決方案

為保證行車安全，盡量消除安全隱患，作者有以下建議：

（1）設計階段應重視超高漸變段的縱坡設計，確保路面合成坡度不小于0.5%，合成坡主要是由路線縱坡、路面橫坡以及附加坡度組成。提高縱坡是加大合成坡度的有效手段。所以縱坡設計是確保路面排水順暢的關鍵。

（1）改擴建項目由于縱斷受舊路限制無法調整縱坡坡度的情況，建議可以加大超高漸變率，縮短合成坡相對平緩段落的長度，減少潛在積水面積。

（2）超高漸變段范圍內路面排水應采用散排方式，土路肩采用預制塊防護，土路肩砌護標高應低于路面5cm，以盡量提高路側排水效率；同時相應范圍內的中分帶路緣石內側路面沿路緣石進行開槽處理，串聯各中分帶集水井進水口，增加中分帶側排水能力。

（3）在積水段落增加彩色防滑層，防滑層能提高輪胎摩擦力，以降低發生事故的概率；路側適當增加交通安全警示標牌，提醒司機進入特殊路段。

（4）路面積水段落增設路拱。該方案工程量較大、現場施工復雜。

4 結束語

超高漸變段路面積水問題，給高速公路行車帶來較大的安全隱患，設計人員在工作中要注意避免出現此類問題。路面排水設計需要考慮路線幾何要素、路面結構類型、交通安全工程等諸多方面，特別是高速公路改擴建設計，由于受舊路限制因素較多，在設計工程中更應綜合考慮各種方案，確保高速公路運營的安全性和舒適性。