通過分析目前高速公路邊溝設(shè)計，結(jié)合高速公路建設(shè)的工程實際，初步探討了目前高速公路邊溝排水設(shè)計的基本原則，設(shè)計人員應(yīng)對項目所在地的地理條件、降雨量、土質(zhì)、邊坡型式等設(shè)計因素進行綜合考慮,進行認真計算和分析,選擇相應(yīng)類型和尺寸邊溝，既減少工程量又滿足邊溝排水。

關(guān)鍵詞：高速公路；邊溝；排水

隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目越來越多 ,其中高速公路建設(shè)發(fā)展迅速。在高速公路里程不斷增加的同時，不可以忽視質(zhì)量的重要性。其中路基是高速公路的主要組成部分，路基質(zhì)量的好壞直接影響到路面的使用質(zhì)量。路面的損壞往往與路基排水不暢，邊坡失穩(wěn)等有直接關(guān)系，而且修復(fù)難度大、費用高。在實際工程設(shè)計中，有些設(shè)計人員未能充分考慮其功能的重要性，對一些設(shè)計因素缺乏認真的分析，使高速公路排水設(shè)計存在明顯的不合理性，尤其在邊溝設(shè)計上普遍存在以下問題：

(1)沒有考慮地區(qū)差異，缺乏對地理條件、降雨量、土質(zhì)、邊坡型式等設(shè)計因素綜合分析和研究，缺乏對各地區(qū)最大降雨量及邊溝排水能力的計算和分析，造成邊溝設(shè)計千篇一律，型式單調(diào)；

(2)出水口間距過長，不能及時排水；

(3)邊溝底表標高控制不當，中央分隔帶雨水通過橫向排水管排出困難。

(4)邊溝設(shè)計偏于保守且尺寸偏大，線形較差。這些不合理性不僅加大了邊坡防護工程量，而且影響了高速公路的整體美觀性，增加了施工難度，給工程造成了很大的浪費。

　　1.邊溝設(shè)計的問題分析

　　在平原地區(qū)高速公路上 ,有的出水口間距較長 ,如若在兩個出水口之間邊溝的溝底縱坡發(fā)生了變化 ,則存在一個溝渠泄水能力計算問題。

　　由曼寧公式:

(1)

　　式中: —溝或管的泄水能力 ；

　　— 溝或管的平均流速 ；

　　— 過水斷面面積 ,各種溝管過水斷面的面積計算式可參考附錄B，《公路排水設(shè)計規(guī)范 》(JTJ 018 - 97)。

　　由謝才公式:

(2)

　　式中: —水力半徑(m), ；

　　—過水斷面濕周 ；

　　—水力坡度 ,無旁側(cè)入流的明溝 ,水力坡度可采用溝的底坡；有旁側(cè)入流的明溝 ,水力坡度可采用溝段的平均水面坡降；

　　—流速系數(shù) () ,可按曼寧公式計算確定:

(3)

　　—溝壁或管壁的粗糙系數(shù)。

　　　由以上各式 ,可得溝渠泄水能力為:

(4)

　　溝渠的泄水能力應(yīng)大于其流量 (),為總匯水面積,()，為降雨重現(xiàn)期轉(zhuǎn)換系數(shù)，降雨強度轉(zhuǎn)換系數(shù)，為降雨強度 (mm/min)，可查《公路排水設(shè)計規(guī)范》。

　　目前，高速公路的邊溝一般采用邊坡為1:1 的梯形明溝，因此，可采用明渠的流量計算公式，計算梯形邊溝的排水能力。按溝最小底坡i=0.3%計算，目前高速公路常用的底寬60cm、上口寬180cm的邊溝，按照上述公式

(4)計算分析，江浙滬地區(qū)最大能承受的路面排水能力長度可達400m。顯然，這對于平原水網(wǎng)地區(qū)或丘陵山區(qū)都是不合理的。因為平原微丘區(qū)一般每200--400m 有一道涵洞，一般需要的邊溝長度為100--200m，大于400m 的情況很少，因此，不能以全線最大邊溝長度所需的排水斷面作為全線邊溝設(shè)計的標準斷面。

　　2.常用的邊溝型式

　　下面對較為常用的邊溝的特點進行說明 。

(1)梯形斷面邊溝。在路基外側(cè)開挖梯形土溝,其外側(cè)可與護墻等構(gòu)造物統(tǒng)一用片石等材料進行防護的斷面型式。這種斷面型式的邊溝一般用于短路塹段,且不設(shè)蓋板。優(yōu)點是受力好,穩(wěn)定性強且不易損壞,便于施工；缺點是明溝效應(yīng)明顯,基坑開挖大,對沿線生態(tài)破壞較大，且路容不美觀。

(2)矩形斷面邊溝。在路基外側(cè)開挖矩形土溝,采用漿砌片石和片石混凝土加固的斷面型式。這種斷面型式的邊溝適用于降雨量較為充沛、縱坡大而沖刷嚴重的地區(qū),要求公路沿線石料豐富。優(yōu)點是施工簡單方便,排水效果好；缺點是明溝效應(yīng)嚴重,不易于維護清淤。

(3)碟形斷面邊溝。在路基外側(cè)設(shè)弧形淺明溝,采用素混凝土鋪面防護的斷面型式。這種斷面型式的邊溝適用于干旱少雨、石料缺乏的地區(qū)邊溝較短路段。優(yōu)點是有效消除了明溝效應(yīng),有利于行車安全,路容美觀,工程量小,對沿線生態(tài)破壞??；缺點是排水量小。

(4)蓋板邊溝。在矩形邊溝上加設(shè)混凝土蓋板或承載蓋板的邊溝型式。這種斷面型式的邊溝適用于長路塹路段。優(yōu)點是有利于行車安全,避免了明溝效應(yīng),減少了路基邊坡開挖，路容景觀好,便于維護；缺點是工程費用大。

　　3.邊溝選擇地建議

(1)高速公路匯水面積較小、排水距離較短路段和停車區(qū)等邊緣，可采用淺碟型生態(tài)邊溝(土溝+隔滲層+草皮)或暗埋式邊溝等。

(2)對于行車速度大于等于60km/h的高速公路，為避免“明溝效應(yīng)”，建議采用蓋板邊溝或暗埋式邊溝等。

(3)對于降雨量大的地區(qū)，邊溝流量大，過水斷面相應(yīng)加大，可采用傳統(tǒng)矩形、梯形邊溝，也是目前江浙滬地區(qū)的高速最常用的形式。

(4)對當?shù)氐牡乩項l件、降雨量、土質(zhì)、邊坡型式等設(shè)計因素進行綜合考慮,進行認真計算和分析,選定邊溝形式和確定相應(yīng)邊溝尺寸。

　　總之，高速公路邊溝斷面形式的選擇，應(yīng)在考慮各影響因素的基礎(chǔ)上，合理選擇，在滿足排水的前提下，盡量做到施工方便、經(jīng)濟美觀。

　　4.結(jié)語

　　要改善高速公路邊溝排水設(shè)計存在的諸多不合理性，應(yīng)注意：1)設(shè)計人員應(yīng)提高責任心，在初步設(shè)計時，認真整理好沿線水系資料，為邊溝設(shè)計提供相應(yīng)依據(jù)。2)邊溝總體設(shè)計應(yīng)結(jié)合具體情況，因地制宜做好邊溝縱坡、斷面形式和幾何尺寸設(shè)計。3)施工過程中對沿線地形、水系等破壞較大，應(yīng)派有經(jīng)驗的設(shè)計代表到現(xiàn)場進行合理的設(shè)計調(diào)整。