时间：2022-09-17 14:35:27
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【关键词】一级公路；城市主干路；设计要点；探究
一、前言
随着社会经济的发展需要，各地的道路网也在不断地建设发展。昔日的山林村庄，都变成今日的新城中心。在城市发展中，由于周边的地块未得到相应的开发，周边环境仍处于欠发达地区，居民出行量少，过境车辆多，同时可能受到政府部门对市政道路投资的限制，就会出现以公路为设计标准同时兼城市道路的功能的道路。
一级公路兼城市主干路的设计，主要是依据一级公路的设计标准，但又考虑到未来发展的需要，结合当地的土地利用规划及城市的发展需要，提高道路绿化面积，设置人行道及非机动车道方便周边居民出行，横断面结合公路与市政道路特点，路基排水糅合公路与市政道路排水综合考虑。
二、一级公路兼城市主干路功能的特点
一级公路兼城市主干路，要求道路既满足一级公路的设计标准，同时符合城市主干路的使用需要。设计规范应为公路设计规范，但在设计过程中，还应充分考虑城市道路设计规范的个别要求，综合进行设计。
1. 设计车速
这种特殊的一级公路，需要兼顾城市主干路的功能，其设计速度只有一种。因为根据公路路线规范，一级公路的设计速度为100km/h、80km/h、60km/h三种；而根据城市道路规范，城市主干路的设计速度为60km/h、50km/h、40km/h三种。因此一般情况下，一级公路兼城市道路功能，设计速度一般采用60 km/h。
2. 选线
这种特殊的公路，所在的位置一般位于城中心之外，可能在山村山林，又或者周围区域并没有相应开发。因此很可能面临是没有公路规划，或者公路规划不完善，需要进一步考虑选线的问题。
3. 横断面设计
一级公路横断面一般分为中央分隔带，行车道，路肩；但城市道路由于功能作用较多，一般分为中央分隔带，行车道，侧绿化带，人行道及非机动车道等。因此在一级公路兼城市主干路功能的设计中，一般以城市主干路的横断面划分进行设计，这样可以在后续城市建设中节省道路改造的成本，当然也可能人行道与非机动车道分期实施。
4. 平面设计
平面设计需要结合规划及选线情况综合考虑。同时需要注意的是，建议在道路弯道不设超高，因此曲线半径选择需大于不设超高的曲线半径1500m。
5. 纵断面设计
纵断面设计的标高，一般需要结合区域的竖向规划进行考虑。正确处理好规划路口与现状路口是设置。新建道路一般采用纵坡坡度大于0.3%。只有在改建道路条件限制时，无法满足最小纵坡坡度，则需要设置锯齿形边沟或其他排水设施。
6. 路基设计
项目的区域所以一般仍未开发，多为郊区，因此受土地使用限制较少。部分通过山区的路段，路基可采用一般放坡即可。遇到居民密集区域，或者部分特殊建筑（如庙宇）时，则无法正常放坡。此时建议使用挡墙设计或者选线时尽量绕开此类区域，避免对路基设计增加难度。
7. 交叉口设计
在公路路线设计规范中，对公路的平面交叉口设计范围采取了限制条件。以集散功能的一级公路为例，设置的最小间距为500m。但是一般此类项目中，可以结合城市公路路网规划，对应的道路进行交叉口设置即可。部分路口为规划路，可以仅预留管道，方便以后规划路建设时设立信号灯即可。同时如果在路网规划中没有的现状路口，也需要进行接顺。
8. 路基排水设计
本公路仍按照一级公路路基路面排水设计，通过路面结构下暗渠同向公路边坡，从而利用排水沟进行排水。但由于横断面形式采用城市主干路的形式，行车道外侧为人行道及非机动车道时，路面水无法直接排向边坡，人行道水向内排向行车道。因此需要设置雨水口收集雨水，再通过暗渠，最后排向道路边坡外的排水沟。
三、设计中需要注意的地方
1. 需要同时参考城市道路规范
项目是一级公路需兼城市主干路功能，因此明确以公路规范要求进行设计。如相应的公路等级，设计速度，通行能力等。
兼顾城市道路的功能则更多的体现在道路功能划分上，为兼顾远期的居民出行，降低城市道路改造成本，美化城市道路环境的角度考虑，增加人行道，非机动车道以及绿化带等断面形式。那么在横断面设计中，就既参考公路规范又要考虑道路规范了。
2. 在不同设计规范中找共通点
虽然在设计的开始阶段，先确定了规范是公路规范。但是由于这种道路的有城市道路的服务功能，仍然也考虑道路规范中的要求。如果两种规范中存在差异，则需要寻找出两者的共通点。
为了保证将来道路市政管道建设全线更加统一，如全线双侧布管，那么更好的方式是弯道处不设置超高。如果在弯道设置了超高，双侧布管变成了单侧布管，管径还需要增大，这样不利于施工。而且一般的项目实施位置为郊区，土地使用限制较少，可以选取更大的曲线半径。因此一般采用不设超高的曲线半径。
3.对排水的设计要求
公路与城市道路的最大区别，就在于公路只有路基、路面排水，而城市道路由于所处位置区域繁多，一般会有市政管网工程作为配套工程，道路排水将接入市政管网。
由于道路横断面设计需要兼顾一级公路以及城市主干路功能，因此在设计横断面时，采用了中央绿化带+行车道+侧绿化带+非机动车道+人行道的设计，两侧对称布置。这样设计，可以满足公路行车需要，也能满足居民出行的需要。但是道路外侧设置了人行道，抬高的人行道，将会妨碍路面雨水排向边坡外排水沟。同时为了满足以后路侧地块的建设，人行道的坡度也需要反坡指向行车道。而工程采用公路设计，又暂不实施市政管网。因此随之而来的将是既不能采用一般的公路排水方式，也不能采用一般的道路排水方式。排水系统仍统一为路堤排水沟以及路堑边沟。因此需要想办法将路面的雨水排向排水沟及边沟。综合考虑了以后市政管网建设的需要，以及现有排水的需要。考虑采取以下排水设计：
1、单侧行车道路面采取坡度为2%的路拱设计，方向向外，排向路缘带每隔30m一个的雨水口。
2、雨水口底设置横向PVC，埋置于人行道之下，坡度为2%，通向路堑边沟，或者通向路堤边坡处的急流槽，急流槽排向排水沟。
3、人行道及非机动车道设置单向排水路拱，坡度为2%，方向向内，这是为了方便以后接入市政管道，以及顾及城市道路外侧地块的排水需要。
4、中央分隔带及侧绿化带下方，埋设纵向软式透水管，横向用PVC管连通向边沟或边坡急流槽。可采用与雨水口横向管相同间距，横向共管可节省造价。
采用的PVC管材单价较为便宜，公路采用了城市道路横断面，在不设计市政管网工程的情况下仍能满足路面的排水要求。
四、结论
在建设项目周边地区未充分发展，道路长度较长的情况下，不建设市政管网工程，采取一级公路的设计标准兼城市主干路功能，既能满足现状交通需要，又能大大地降低造价。在同时考虑公路规范以及道路规范的情况下，如何更优地进行设计，兼顾公路与市政道路的设计标准，需要更多的设计人员进行探讨。关键在于找准公路与市政道路在设计中的共通点，充分考虑它们的差异处，通过计算验证，找出一条能够实现功能转换的设计道路。
参考文献：
[1]JTG D20-2006 公路路线设计规范.
[2]JTGD30-2004 公路路基设计规范.
[3]JTG D50-2006 公路沥青路面设计规范.
【关键词】公路；沥青混凝土拦水缘石；设计
沥青混凝土拦水缘石作为高等级公路路面排水设施的组成部分，在国外很常见。我国自京津塘高速公路采用后，已在多条高速公路建设中采用，效果良好。但是，目前国内论及沥青混凝土拦水缘石设计与施工的文献资料不多，在设计与施工规范中，只提出了简单的要求。现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)中，有关沥青混凝土路缘石施工的要求，是参照美国路缘石规范(SS-3)的有关规定编写的，不尽周详。
1 设计目的
水是影响公路质量和使用品质和一大要素，设计完善的排水系统是十分重要的。路面排水主要是排出路面范围内的降水即路面径流，使之不冲刷填方边坡，保持路基稳定，提高路面的使用寿命，保证行车安全。对于高速公路来说，因其路幅宽，降到路面上的雨水量较多，排水不畅的路面将形成积水，高速行车会使积水雾化，迷雾遮挡驾驶员视线，增加行车事故。而且，积水会降低路面的抗滑性能，增加行车的危险性。另外，高速公路必须确保长年通车，以及路基、路面和各种结构物经久耐用，保持完好的路容，减少养护工作量。因此，在路肩外侧边缘处设置拦水带，拦截路面水流以形成侧沟，通过泄水口、急流槽将侧沟内的水排入路基外的排水沟，以达到既保障路面排水畅通，又防止路面漫流冲刷路堤边坡的要求。
2 设计原则
《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)的6.2.3条“高速公路、一级公路的路面排水”中，将路面排水划分为路面排水、路肩排水和中央分隔带排水三个部分组成。路面排水设施由路面横坡、拦水带(或矩形边沟)、泄水口和急流槽组成，并对路面横坡、泄水口的设置作了一般性规定，对于拦水带的设置原则，没有提及。而《公路路基设计规范》(JTJ014-95)的4.4.3条“路肩排水设施”中，将拦水带作为路肩排水设施的一个组成部分，规定其纵坡应与路面的纵坡一致，“当路面纵坡小于0.3%时，可采用横向分散排水方式将路面水排出路基，但路基填方应进行防护；当路堤边坡较高，采用横向分散排水不经济时，应采用纵向集中排水方式，在硬路肩边缘设置拦水带，并通过急流槽将水排出路基”。这里对是否设置拦水带提出了两个概念：一个是纵坡0.3%，另一个是路堤边坡高度。
3 施工设备
沥青混凝土拦水缘石成型机，国内尚无成熟的产品，需进口，已配备该设备的施工单位也不多。待到施工前安排生产时再进口该设备，往往是措手不及。
从现有进口的该类设备来看，以美国产的Technotest沥青混凝土缘石成型机为例，其料斗很小，且相对位置高，施工中无法用运料车直接将拌和好的沥青混合料倒入料斗，而且因为配重的要求，料斗不能改大。通过实践，施工中一般在运料车后拖一低底盘平板车，进料时先由运料车卸一部分热料在平板车上，再由人工铲入料斗内。因此，一般需5～8个工人同时操作，且工作温度高，工人劳动强度大，沥青混合料也因摊铺时间长，易于冷却，影响质量。
另外，该设备无自行能力，其前进的力量来自挤压沥青混凝土成型时的反作用力，因此速度不快，一般只能达到2～3.5m/min，遇到弯道、上坡等情况速度更慢。除掉天气和检修时间等影响因素，通常情况下一天只能完成2km。而且，每行进20～50m还需停机一次，设置水簸箕以接上边坡急流槽，大大影响了行进速度。再加上该设备的螺旋输送杆、传动链条、挤压模型等均为磨擦易损件，需要经常维护、修补、更新，在使用中很麻烦。
4 进一步完善设计理论
目前，我国对暴雨状态下路面积水在路面合成坡度等因素的综合作用下如何流动，以及由此对公路本身造成的危害如何产生，尚没有充足的理论依据。依靠经验数据，对于各种相关因素之间的经济性分析更是无据可查。过去，部分专家以纵坡0.5%作为是否设置拦水带的界定标准。后为提高可靠度，将界定标准改为纵坡0.3%，这里虽然坡度只差0.2个百分点，但在工程数量上的差别却很大。
5 边坡防护综合设计
边坡防护有植草防护、干(浆)砌片石防护和衬砌拱防护等多种形式，因原材料、人工费用不同而使得各种防护形式的价格也高低不一。各地应结合当地的实际情况，对设置沥青混凝土拦水缘石进行综合分析、设计。对于一般性低矮路堤，且浆砌片石防护单价不高的情况下，可不考虑路面纵坡大小，均采取满砌防护而不设拦水带；或者可以依据地形并结合排水设计，将边坡改为局部缓坡，不设拦水带，而采用路面漫流排水方式；另外，从美观及施工方便角度出发，对于两个挖方段之间设置沥青混凝土拦水缘石长度不足100m的段落，也可不设，而相应加大防护工程的投入。总之，通过拦水带和边坡防护等从多方面加以综合分析比较，在节约投资、保证质量、节省工期的前提下，尽量减少设置拦水带的数量。
6 加强施工组织管理
在施工组织计划中，应尽早安排沥青混凝土拦水缘石的生产，提前落实施工设备、人员与施工方案，并在购置设备的同时预先准备充分的备件，落实专人负责，在施工过程中勤保养勤维护，保证设备最有效地工作。并且，应加强施工组织管理，合理安排生产，歇人不停机，尽量延长设备的运转时间，尽量减少对其它设施及整个工程的制约作用。
同时，建议我国的公路机械设备生产单位加紧对国产沥青混凝土缘石成型机的开发与研制，以满足我国日益增长的高等级公路的建设需要。
总之，对于高等级公路沥青混凝土拦水缘石的设计，应当立足于各地区自然条件、降水量和原材料的来源等情况，因地制宜，结合整个道路排水系统，从功能性、质量可靠性、经济性等多方面加以综合考虑，不可简单片面而造成浪费。目前，我国高等级公路的建设还处在发展阶段，某些设计理论和设计思想还不够成熟，各施工单位的施工方法及施工水平也不尽相同。只有各级公路设计、建设、管理等部门形成共识，深入研究，才能不断提高设计与建设水平。
参考文献
[1]《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)
关键词：沥青公路；排水系统；系统设计；中央分隔带；自适应技术；智能技术
中图分类号：U416 文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）15-0009-02
高等级公路沥青路面应设置完善的路面排水设施，以迅速排除路面水，从而保证路面良好的使用性能和行车安全。近几年来，我国新建的高速公路均不同程度的出现了早期破坏现象，很多破坏的根本原因就是损害，由于忽视了路面排水系统的设计，致使路面水和渗入结构层内部的水分不能迅速排除，在车辆荷载及不利气候条件的综合作用下，路面产生松散、坑槽等早期水损害的破坏现象，严重影响路面的使用性能。因此路面排水系统的设计是高等级公路路面设计的重要组成部分，需引起我们的足够的重视。
一、优化设计原则
通过设计各种有效的路面排水措施，尽量减少雨水在路表的存留时间，快速排走路面水，减少和堵截路表水的侵入是解决水损坏的第一步。路面表面排水设计的基本原则，即是把降落在路面上的雨水，通过路面表面的纵横向坡度向两侧排流，迅速将其排离路表面，以防止降雨滞留在行车道上，形成水膜，从而严重威胁高速行车的安全。
（一）优化路面结构设计
在做好路表排水设计的同时，还要考虑加强路面结构的防水设计。一是面层设计为密级配型，一般可设计为沥青砼面层或改性沥青面层。由于这种类型路面空隙率较小，所以可以有效阻止面层渗水。二是设置沥青石屑（或砂）下封层，这种封层不仅可以阻止面层渗水浸入基层，同时还起到基层与面层紧密联结，使结构层间不产生滑移的作用。
（二）提高沥青与矿料的粘结力
水损的破坏机理是沥青与集料剥落，为了减轻沥青剥落现象，改善沥青砼的水稳定性和耐久性，需要提高沥青与矿料间的粘附性，增加集料之间的粘结力。为此，要采用抗水损害能力强的材料或采取抗剥离措施，添加3%～5%的水泥取代矿粉或1%～1.5%的消石灰粉或性能良好的抗剥落剂。
（三）加强路面压实，减少空隙率
沥青面层的压实度对沥青路面的耐久性至关重要，直接影响路面的使用质量。沥青砼面层的压实度应满足规范的要求，但不考虑沥青砼的设计空隙率而按统一压实度来控制是不合适的。研究显示，沥青路面的实际空隙率在7%以下时，沥青面层内的水在行车荷载下一般不会产生动水压力，不易造成水破坏。当空隙率大于15%时，水能在空隙中自由流动并排走，也不易造成水破坏。但空隙率在7%～15%时，水很容易渗入并滞留在沥青混合料内部，在行车荷载作用下产生较大的毛细压力或动水压力，造成沥青混合料的水破坏。所以，为提高沥青砼面层的密水性，必须加强压实，减少空隙率。
二、路表防排水设计
为了防止路面积水而影响行车安全，并且使渗入路面结构层的自由水减少到最小程度，必须考虑路表防排水措施，通常的做法是：采用排水设施，设置路面横坡，降落在路表的雨水，通过路面横坡排至边沟或排水沟；采用防水措施，沥青混凝土路面则采用致密的表面层或设置封水层，尽量减少雨水渗入。这些措施都有一定的效果，但在目前高等级公路上还有一些具体细部设计值得进一步商榷：
1．边沟的结构型式，目前高等级公路普遍采用60cm宽深的梯形边沟，而重交通高等级公路路面结构层总厚度往往都超过了60cm，为防止边沟水的倒灌渗入路面结构层，建议采用加深边沟或在边沟下设置矩形渗沟的办法。
2．在沥青路面路段，现行《公路排水设计规范》（JTJ018-97）与《公路路基设计规范》（JTJ013-95）中推荐采用拦水带结构进行路堤路段路面雨水的集中排除，但该做法不利于路面雨水迅速排离路面，容易导致局部积水，并增大了雨水的下渗量。建议采用路肩沟的排水形式。
3．对于合成坡度较小的路段，应设置必要的排水设施。在超高路段的起始点均有一段横坡为零，如果该段纵坡也较小的话，其合成坡度则很小，落在该段雨水排出所需的时间较长，从而导致路面积水，影响行车安全。
三、中央分隔带防排水
中央分隔带防排水是路面防排水设计中一个不可忽视的系统，可分为2个部分：中央分隔带表面防排水；中央分隔带内渗水的排除。一般来说，中央分隔带构成有3种处理方式：表面采用铺面封闭；不封闭，采用凸形构造；不封闭，采用凹形构造。
1．中央分隔带宽度小于3m的路段，一般为2m或1.5m宽，建议采用铺面封闭的防水形式，中央分隔带铺面采用比路面横坡略大的双向横坡。考虑绿化、防眩的要求，对于采用波形梁护栏路段可采用设置花盆植树的方法；对于采用混凝土护栏或桥梁防撞护栏路段，可采用槽形结构护栏，在槽内植树绿化防眩的方法。
2．对于沥青混凝土路面路段，且宽度大于或等于3m时，应采用凹形构造（采用凸形构造，应有尽量避免污染沥青面层的措施），降落在中央分隔带的雨水横向流向分隔带中间的低凹处，中央分隔带底部设置纵向排水渗沟，并根据中央分隔带的表面渗入量和路线纵坡，一定间距设置横向排水管，将内渗水通过横向排水管，排至边坡急流槽。为防止中央分隔带的自由水渗入路面结构层，在填土与路面结构层的界面上也应设置防水层或防水膜，在中央分隔带内的基层、底基层也应做成反坡。
四、结语
高速公路路面排水设计的成功与否，是关系到高速公路路面建设成败的关键。因此高速公路的设计者应高度重视路面排水设计，将高速公路的排水作为整体，进行综合考虑，以避免或减小高速公路施工期和运营期的水损害，进一步提高高速公路路的使用品质。为有效解决沥青路面水损通病，必须从排水和防水两个方面层层把关，不仅应在路表采取排水措施，同时应高度重视路面结构层内的排水及路面结构层类型的选定，只有这样才能保证路面的预期使用寿命和良好的使用性能。
参考文献
[1]姚祖康．公路排水设计手册[M]．北京：人民交通出版社，1998.
关键词：滏东排河；苗李庄桥；梁底高程；影响评价
中图分类号： TU997 文献标识码： A
一、工程概况
苗李庄桥位于献县苗李庄村边的滏东排河上，是苗李庄村村民出行和耕种的交通要道， 原桥始建于1967年，井柱板梁结构，共5孔，全长49m。改建桥与滏东排河正交，上部为钢筋混凝土空心板结构，跨径13m，共4跨，下部采用双柱式钻孔灌注桩柱。
滏东排河是为改善老漳河排水出路，并结合滏阳新河排洪道筑右堤取土，于1965年开挖的一条排水骨干河道。滏东排河上接老漳河排水，沿途纳老盐河故道及区间沥水。河道上起宁晋孙家口，沿滏阳新河右侧，北经邢台新河、冀县、武邑，至泊头冯庄与连接渠衔接，并通过献县杨庄闸与北排河沟通。
二、相关防洪规划
根据《黑龙港流域防洪除涝规划报告》，规划在滏阳新河进口右堤上新建规模为200 m3/s的北陈海涵洞，将艾辛庄枢纽洪水有控制地引入滏东排河下泄。滏东排河连接渠以上段本次规划5年一遇涝水与200 m3/s引洪规模组合流量为365~408 m3/s；连接渠至杨庄闸段洪涝组合流量为200 m3/s。
三、设计洪水确定
根据《黑龙港流域防洪除涝规划报告》，比较10年一遇除涝设计流量和5年一遇沥水遇洪水组合流量，取较大者为河道的治理依据。比较结果5年一遇沥水遇洪水组合流量大于10年一遇除涝流量，取5年一遇沥水遇洪水组合流量为设计值，即滏东排河自孙家口~冯庄闸的设计流量为365~408 m3/s，在冯庄闸处向连接渠分洪408 m3/s。根据南、北排河联合运用方案，冯庄闸以下滏东排河接纳上游100 m3/s的流量，根据比较10年一遇除涝设计流量和5年一遇沥水遇洪水组合取大值，确定冯庄闸至献县枢纽的洪涝流量为200m3/s。滏东排河设计指标见表1。
表1滏东排河纵横断设计技术指标表
四、梁底高程分析
根据《堤防工程设计规范》，滏东排河堤防定为5级堤防。堤顶高程按设计水位加堤项超高确定。堤顶超高为安全加高值、设计波浪爬高、设计风壅水高度之和。经分析计算，左、右堤超高为0.8m。
桥下净空高度根据《公路桥位勘测设计规范》取hj=0.5m；壅水高度、浪高等按《公路桥位勘测设计规范》中提供的方法，根据水深、风速、风向等资料分析计算确定， 沿河道方向汛期多年平均最大风速为13.35m/s，根据计算浪高为0.48m，风壅水面高为0.004m。
根据《公路桥位勘测设计规范》规定，取计算浪高的三分之二计入公式，综合分析确定∑h=0.324m。设计水位按前述水力计算成果分析确定，桥址位置洪水位为12.53m，确定跨越河道的允许最小梁底高程应为13.354m。
桥梁梁底高程的控制，可取现状堤顶高程、设计堤顶高程与根据设计水位加超高计算的允许最低梁底高程中的大值来确定。桥梁所在滏东排河处设计水位采用规划水位为12.53m，设计梁底高程13.46m高于允许最低梁底高程，满足设计要求。见表2。
表2河道行洪标准下桥梁最低梁底高程成果表 单位：m
滏东排河不仅承担分洪除涝的任务，同时承担了引黄济淀的输水任务，引黄输水流量为50m3/s，此流量对应的河道水位为12.15m，据此水位计算的∑h=0.21m，即按引黄流量求得的允许最低梁底高程为12.86m，桥梁设计梁底高程为13.46m，满足引黄输水要求。
五、桥梁建设对行洪的影响评价
由于行洪时桥梁将缩窄河道过水断面，将造成桥梁上游水位壅高。壅水计算采用《公路工程水文勘测设计规范（JTJC30-2002）》公式，壅水高度计算公式为：
式中：—系数，与水流进入桥孔前阻力有关，取1.0；
—桥下平均流速；—桥前全断面平均流速；
建筑物上游壅水长度计算公式为：
式中：—河道纵坡。
计算成果见下表3。
表3河道壅高和壅水长度成果表
根据计算结果，当河道通过设计洪水时，水位壅高及壅水长度均较小，对河道行洪影响较小。
桥墩缩窄河道过水断面，行洪时将引起较大的局部冲刷，并将影响河道的稳定。桥梁设计中考虑了此不利影响，并对桥梁中心线上、下游各10m两岸及河底布置了浆砌石护砌，在此防护基础上，桥梁工程对河势变化影响较小。
六、结语
桥梁设计采用的是桩基础，且河道上下游均设计有护砌，因此河道冲刷对桥梁安全影响较小。苗李庄桥梁底设计高程为13.46m，高于允许最低梁底高程，满足自身防洪安全要求。
参考文献：
[1]《黑龙港流域防洪除涝规划报告》（2006年12月，河北省水利水电勘测设计研究院）
[2]《堤防工程设计规范》（GB50286-98）
[3]《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062-2002）
关键词：高速公路 排水设计
1 概述
高速公路排水设计对于高速公路路基的稳定性及路面的使用寿命有着显著的影响。高速公路排水设计应包含以下两个方面的内容：其一是要考虑如何减少地下水、农田排灌水对路基稳定性及强度的影响，一般称之为第一类排水；其二是要考虑如何将路表水迅速排出路基之外，最大限度地减少雨水对路基、路面质量的影响，减少因路表水排水不畅或路表水下渗对路基、路面结构和使用性能产生的损害，这称为第二类排水。
第一类排水设计通常采用适当提高路基最小填土高度或在路基底部设置隔水垫层等办法。施工期间一般都考虑在施工前开挖临时排水边沟，排除施工期地表水并降低地下水，同时在路基底部掺加低剂量石灰处理，设置40cm厚的稳定层等。采用这一系列措施可起到事半功倍的效果。
第二类排水设计一般包括：
(1)通过路面横坡、边沟、边沟急流槽等，将路表水迅速排出路基以外；
(2)设计中央分隔带纵向碎石盲沟、软式透水管及横向排水管，将施工期进入中央分隔带的雨水及运营期中央分隔带的下渗水迅速排出路基之外；
(3)设计泄水孔以迅速排除桥面水；
(4)设计中采用沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟或排水管，将渗入路面面层的水引出路基之外。
综上所述，笔者结合扬州西北绕城高速公路在设计以及施工中出现的问题谈一点自己的体会。
2 边沟排水设计
边沟设计在高速公路排水设计中占有很大的比重，设计人员都给予高度重视，但在设计过程中往往会忽视一些施工中的问题，如边沟的尺寸不考虑具体情况，死搬硬套有关规范、规定；又如施工单位大都未能按有关设计要求将原地表土、河塘清淤土等弃土运送至取土坑内用于复垦还田，而是弃放于路线两侧河塘中，造成部分河塘无法将路基水排入。另外由于沿线农田为分户承包，当地乡镇为了减少地方矛盾的产生，常常要求增加、改移和调整小型构造物设置位置。还有一点就是设计中没有充分考虑利用高速公路施工中超宽填土土方等。
2.1 边沟尺寸选定
边沟的排水能力主要取决于以下几个设计参数：边沟底流水坡度、边沟截面尺寸、形状、边沟的表面粗糙程度。
依据江苏省高速公路设计及公路排水设计规范要求，高速公路的边沟一般采用边坡为1∶1的梯形明沟，因此，可采用《公路设计手册路基》中梯形断面沟渠的水力计算公式计算梯形排水边沟的排水能力：
式中：Q—流量；
W—边沟断面面积；
C—流速（谢才）系数；
R—水力半径；
i—边沟沟底纵坡。
根据高速公路所处地理位置，采用扬州市历史最大小时降雨量，以流入边沟的水不溢出边沟为限，并假设扬州西北绕城高速公路的路基平均填土高度为3.5m，由此，汇水带宽约为23m，则可依据不同的边沟沟底坡度、不同的边沟底宽（或边沟截面积）的排水能力，计算出所能承受的路面排水最大长度。扬州西北绕城高速公路一般每公里设置三道涵洞，即300m左右有一道涵洞，也就是说路面排水长度一般在100m～200m之间。
通过分析、计算确定，扬州西北绕城高速公路边沟采用50cm的梯形边沟即可满足路基排水需要。
2.2 边沟设计的原则
(1)一般路段的路基边沟设计原则：以填筑式边沟为主，尽量减少路基边沟积水现象的发生。这主要是吸取已建成的高速公路中的教训：1部分路段在汛期内路基水不能及时排除。2地方群众干扰路基水排入灌溉涵洞内。
(2)路基边沟纵坡的要求：根据交通部部颁《公路路基排水设计规范》要求，采用浆砌片石修筑的边沟为满足排水需要，边沟纵坡应不小于0.12％，由于本项目位于丘陵岗区和冲积平原区，原地形既有较大起伏又有部分平坦地段，本着既要解决路基排水问题，又要经济合理的原则，确定路基排水边沟沟底纵坡一般情况下不小于0.15％。
(3)对于边沟水进入涵洞及跨越通道等情况的处理：沿线设置的涵洞有排涵、灌涵和灌排两用涵。对于需排入排涵的边沟，其边沟底标高不低于涵洞中心的标高；需排入灌涵的边沟，其沟底标高不低于涵顶标高；而对于灌排两用的涵洞应按灌涵要求设置，特殊情况时可适当降低。为防止冲刷涵洞，原则上采用边沟急流槽连接边沟和涵洞洞口。一般情况下边沟尽量少穿越通道，当排水需通过通道排入涵洞时，应优先采用边沟盖板涵，特殊情况下可采用边沟倒虹吸穿越通道。
（4）对边沟标高及纵坡方向的问题：根据路线纵断面和沿线自然地形情况综合确定，通常以沿线自然地形为主确定排水方向。边沟底标高控制应以该段路肩边缘最低点标高以下大于1.7m为宜，原因是考虑到路线中央分隔带横向排水管不能因边沟积水而引起倒灌。对于个别特殊路段不能满足1.7m要求的，可放宽至1.4～1.5m，若另一侧边沟较低时应优先采用单侧布设横向排水管。
（5）对于挖方段边沟：考虑到中央分隔带横向排水管排水要求，边沟底标高不低于路肩标高1.2m，同时要求边沟纵坡不小于0.5％。施工期要求各施工单位必须首先在挖方段边坡顶开挖截水沟以防止路基外侧水进入路基，并且应做好挖方段本身临时排水沟的设置工作。
3 中央分隔带排水设计
高速公路中央分隔带排水设计主要为排除中央分隔带内积水，可分为施工期间和道路营运期下渗水的排除。
施工期间排水量取决于最大瞬时降雨量及中央分隔带的汇水面积。一般情况下，由于高速公路中央分隔带内设置有通讯、监控用管线的人手孔，因此，中央分隔带排水长度应为两个人手孔之间的间距，一般路段的最大间距为180m。
扬州市历年最大瞬时降雨量为28.8mm/10min，根据本次设计中央分隔带宽为2m，计算出中央分隔带施工期需要的最大排水能力为：
Q=Aγ=2×180×0.0028.8=1.0368m3/S
式中：A—中央分隔带汇水面积；
γ—最大瞬时降雨量
横向排水管的排水能力按长管自由出流的流量计算公式进行计算：
式中：K—流量模数，与管道断面形状、尺寸和粗糙度有关；
H—水头高度；
L—横向排水管长度
由以往高速公路设计经验可知，高速公路横向排水管长为15m左右，横向排水管坡度为2％，采用以上公式
计算出施工期最大瞬时降雨量时所需要的横向排水管管径为255mm。如果按有关排水设计规范要求50m设置一道横向排水管，即排水长度缩短为50m，则需要的横向排水管管径为75mm。
但在实际施工过程中存在许多问题，如中央分隔带是在基层施工后进行开挖施工的，开挖的边沟表面粗糙，沥青不易粘结牢固，不能形成均匀、无破损的防渗层。土工布因有接缝，不能形成整体而达到完全不透水的程度。因此，当盲沟积水时侧面仍将无法阻止水渗入路基。
由于施工质量不易控制，造成横向排水管标高误差或产生淤塞，从而使上游横向排水管排水不畅，大量的水流向最低处，而最低处的横向排水管由于设计时包裹无纺土工布或产生淤塞，使排水能力严重不足，从而导致下游中央分隔带积水严重，有的下雨后几天中央分隔带仍有积水，使路基长时间浸泡，影响了路基、路面的强度。
由于通讯、监控管线人手孔的设(下转第9页)(上接第13页)置阻断了中央分隔带排水，造成中央分隔带积水或积水渗入人手孔。
为了解决这些问题，采用以下办法处理：对于设计底坡小于0.3％的，采用锯齿形纵向矩形碎石盲沟，并于盲沟底部设置软式透水管和每隔30～50m设置集水槽汇集中央分隔带雨水或渗水；根据以上计算，中央分隔带每隔30～50m设置一道横向排水管，将盲沟中的水排出路基以外；在中央分隔带内设置2cm厚水泥砂浆层、沥青防渗层及土工布防渗层，防止中央分隔带中水从侧面向路基渗透。
4 路面渗水的排水设计
沿路面边缘设置由透水性填料集水沟、横向出水管和过滤织物（土工布）组成的路面边缘排水系统。
通过设置沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟和排水管，将渗入路面面层的水引出路基之外。由于通过沥青面层下渗的水量有限，考虑到排水路径的限制，因此，设计中采用每10m左右设置一道Ф5cm横向排水管以确保路面下渗水的排除。
参考文献
关键词：高边坡临时道路；安全畅通；经济合理；平面布置；最大纵坡
中图分类号： S611 文献标识码： A
1、前言
水电站建设大多位于深山峡谷之中，尤其是一些大型电站为了提高资源利用率和经济社会的综合效益，坝址大多选在陡峭的V型峡谷之中，在该地区地形上地貌变化大、地面自然坡度陡、相对高差大、坡面天然冲沟多；地质上土层薄、岩层厚、岩层产状和地质构造变化复杂；气候上暴雨多、山洪急；这就给电站施工中在该地区坡面设计临时施工道路带来不小的麻烦。电站临时施工道路作为水电站建设中临时建筑物具有使用周期短、充许投资小、投资要求性价比高等特点。由于该类地区自然坡面和临时施工道路所各自具有的特点，在该类坡面进行临时施工道路设计存在地形复杂、高差大、地质资料不完全并要求安全性高、投资省等矛盾。以下内容是笔者对该类道路设计中关键性问题的分析及我们针对该类问题的处理方法以供读者参考。
2、道路的选线和定线
2.1、道路的选线
高边坡临时施工道路设计的选线工作主要有两个方面：
（1）确定道路的进坡点；
（2）确定道路的出坡点；
道路进坡点高程要尽量高，出坡点高程要尽量低，这样可以使道路在相同路线长的情况下道路平均纵坡低，相同平均纵坡的情况下道路路线短，以达到车辆运行顺畅，节约投资的目的。在进坡点位置存在高程高点施工难度大，车辆通行存在安全隐患等情况，可在其高程以下另选进坡点，根据实际经验高程高点与高程低点按平均纵坡7%可以布线即可进行方案比较，按平均纵坡7%不可以布线则应选择高程高点为进坡点。
2.2、道路的定线
高边坡坡面陡峭，某些坡面人难以到达，其本身的特点决定了在实地定线的不可能性，所以该类道路的定线一般采用纸上定线的方法，选用纸上定线一般用1:1000比例尺或以上比例尺地形图，纸上定线的工作主要有两个方面：
（1）确定匀坡线
在确定匀坡线之前首先要确定匀坡比，在该类道路设计中无具体的规范条文，参照《厂矿道路设计规范》GBJ22-87等同类规范，并根据实际设计经验，在400m高差范围内最高采用9%的平均纵坡是可行的，确定匀坡后以进坡点为圆心，克服两等高线所需的平均距离L（L=h/i平均，h为等高距，i平均为平均纵坡）为半径在等高线上依次截取点到出坡点位置，如果截取终点低于出坡点则说明平均纵坡取值小，如果平均纵坡已取最大值则需重新选定进、出坡点，如果截取终点高于出坡点则说明平均纵坡大，必须重新选择平均纵坡，重新定线。由于高边坡道路设计原始坡面太陡，无法达到挖填平衡，所以高边坡道路设计确定的匀坡线非路中线，而是路堤线，即路段尽量以挖方为主，以达到路基稳定。
（2）确定路线平面曲线
高边坡临时道路设计，由于边坡坡度大，无法形成稳定的回填路基，所以路线选择以紧贴天然坡面、挖方为主的设计理念，这样就造成了路线中平面曲线多，且平面曲线转弯半径小等特点，在同类道路设计中我们采用极限转弯半径12m设计，通过道路的实际运行证明极限转弯半径12m是可行的。在回头曲线处，交角大，采用双交点法确定路线，这里再不单独介绍。
3、道路的平面设计
由于临时道路弯多路窄，所以在临时道路设计中建议取消缓和曲线，这样临时道路的平面曲线要素由五个变为三个，分别为曲中点（QZ）、直圆点（ZY）、圆直点（YZ）。在纸上定线时，根据两相交直线测出交角，根据设计要求及实际地形选定转弯半径值，根据公式：
;
;
;
;
分别计算出，曲线要素中：切线总长（T）、曲线总长（L）、外距（E）、校正值（J），算出这四个值后，可根据公式：
;
；
;
;
依据交点里程桩号（JD）推算出其它三个曲线要素的里程桩号（此处各要素符号代表相应的公路里程）来确定布置图中的平面曲线。
确定道路平面曲线后再按设计规范计算出路面曲线处的横断面的超高值，则临时道路的平面设计中最主要的问题就基本解决了，在这里建议横断面路面超高值以绕路面边缘旋转的超高值计算方法计算。
4、道路的纵断面设计
临时道路的纵断面设计可以说是整个道路设计中的重中之重，按现行道路设计规范条文肯定不适于该类道路设计，那么在道路设计中以什么准则来进行道路纵断面设计呢？根据我们已干工程的设计经验，我们推荐以道路的使用范围作为设计准则来进行指导设计，例如；道路的主要任务是什么？如果道路的主要任务只是空载通车，不考虑满载的情况，按我们的经验最大纵坡坡比达到14%，最大纵坡坡长限制在120m以内是没有问题的，但必须在纵坡两端设缓坡段，缓坡段纵坡不大于6%也是没有问题的，在这种纵断面设计中，节省了路线长度、增大了爬坡能力，但不能保证汽车满载运行，但60%载荷也是可以的，如果道路的主要任务为运输建筑材料，那么纵坡比必须按现行道路设计规范以道路所属等级来严格进行设计，否则将为车辆下坡时的刹车制动埋下安全隐患。
道路纵断面设计中的另一个问题便是竖曲线的设计，由于高边坡临时道路的特殊性，决定了其竖曲线的曲线不能太长，一般情况下以极限最短曲线长为宜，在知道转坡角后，我们可以利用公式：
；
来分别计算出竖曲线长（L），竖曲线的切线长（T），竖曲线的外距（E）用以确定路线的竖向曲线的轨迹。
在为里我将我们计算竖向曲线要素的方法作一简单介绍供大家参考：我们采用的是最小竖曲线长度（Lmin）试算法；首先确定道路的最小曲线长度（Lmin），然后根据公式，计算出R反算值；根据R反算值确定一个整数R实值；
再根据公式：
计算出实际的曲线长度，
根据公式：
计算出竖曲线切线长度；
根据公式：
计算出竖曲线外距长度。
5、道路的横断面设计
横断面设计俗称“戴帽子”，它的主要任务是根据公路等级，结合当地自然条件，综合考虑交通安全、路基稳定、公路排水、节省用地和工程经济等的要求，确定公路横断面的组成部分及其几何尺寸。一般横断面图的比例尺为1：200。
一般情况下，横断面设计是在横断面测量所得的各桩号地面横断面图上，按纵断面设计确定的填挖高度，和平面设计确定的超高、加宽值，结合当地的地形、地质等具体情况，根据设计采用的路基宽度、边坡坡度等，参照路基典型横断面图式，逐桩绘出其路基横断面设计图。但在高边坡临时道路设计中由于天然原始边坡太陡，进行横断面测量不太现实所以高边坡临时道路设计中，地面横断面图都是借助制图软件根据地形图生成出来，这就要求在原始地形图测量中地形图测量一定要真、精、需，真是指地形图一定要跟原始地形相附，不能失真；精是指地形图一定要尽量精确，比例尺应尽量大；需是指地形图测量一定要按需所测，按道路路线的经过范围测量以免造成不必要的付出。
横断面设计时应准备的资料有：
1.平曲线的始终点桩号、转角方向及其内各桩号的超高、加宽值；
2.各桩号的填挖高；
3.路基宽度；
4.路基边坡坡度；
5.边沟的型式和断面尺寸；
6.视距不良路段所设距台的位置和断面尺寸；
7.地质、土质、水文资料及特殊限制情况等。
临时道路充许投资小、坡面坡度大决定了它横断面小的特点，一般情况下都为单行车道，工程中载重汽车车宽一般都为2.25m，取一定的安全距离1.25m，路面宽度取3.5m，左右路肩各取0.5m，则路基宽度取4.5m是可以保证汽车畅通的。在单行车道设计中一定要考虑增设错车道、避险车道的问题。在这里不再作详细介绍，只需按现行规范设计就行，无特别之处。
6、道路的辅助设施及其它
临时道路的辅助设施有护墩、涵洞、广角镜等，辅助设施可根据路线沿线情况具体设定，这里主要介绍下路面横向排水的问题。
高边坡临时道路的排水系统由路线纵向排水、路面横向排水形成立体的排水系统，在这个排水系统中由于临时道路的设计理念（紧贴原始地面开挖形成开挖路基）而使路面横向排水进水口作用面小，尤其是一些窄小的V型天然冲沟这种现象更加明显，这就使横向埋设涵管排水变的不太现实，而又由于高边坡路线纵断面纵坡太大，使得在做过水路面的过程中纵向形成的汇水区域高边坡太陡车辆无法顺利通行，所以这为我们解决这类横向排水的问题上又提出了新的要求。我们在处理这类横向排水的问题中在冲沟处做成路面横向小明涵，在小明涵的入口处开挖汇水坑以汇积冲沟处的天然降水，这种小明涵即能保证天然汇积雨水的排出又能减少道路施工中的二次开挖量、同时节省投资缩短工期。但这种小明涵目前只能在干旱少雨的地区适用，在降雨量大的地区过水面太小还无法适用。在这类道路的设计中另一个冲沟问题是路线往往通过山崖段，在这些部位山坡坡度达到60°以上，遇到天然冲沟时沿沟壁开挖路线通行无法达到设计要求的转弯半径，回填做涵洞又由于坡面太陡回填量大且回填路基不稳定不符合设计要求，处理这类问题我们建议在这些路段做贝雷桥比较安全经济。
7、结束语
高边坡临时道路设计没有相应的设计规范且面临的问题往往多而杂，这就需要设计者参照现行道路的设计规范而又不能困固于现行道路的设计规范，虽然在设计中遇到的困难比较多往往使设计者没有依据但同时也提供给设计者更大的发挥空间让我们可以更加钻研于设计之中，设计出更加合理的建设工程。
参考文献：
[1] 蒋承楷.《道路勘测设计》[M].北京：人民交通出版社，2001.
[2] 中华人民共和国交通部.GBJ22-87《厂矿道路设计规范》[S].北京：中国计划出版社，1988.
[3] 张雨化.《公路勘测设计》[M].北京：人民交通出版社，1986.
关键词：山区公路，水文计算，简化设计。
Abstract: large mountainous highway surface rolling, runoff area distribution is more complex, drainage computation is multifarious. In this paper, according to the provisions of the drainage design specification highway, combined with the characteristics of mountainous highway runoff, marketable in the runoff area is simplified, and deduced the design of surface runoff simplified formula, and greatly reduce the workload of hydrologic calculation, to improve the efficiency of design of highway drainage and rationality made some beneficial attempt.
Keywords: mountain area highway, hydrologic calculation, simplified design.
中图分类号： X732 文献标识码：A 文章编号：
1 前言
公路排水系统是公路工程的重要组成部分，对保证公路的使用性能和使用寿命具有十分重要的作用[1]。近年来，随着西部开发等国家战略的实施，山区公路建设进入期。山区公路沿线地表起伏较大，地表水流流速快，对地表冲刷大，排水不畅易引发路基路面病害，加剧公路沿线的不良地质发育，诱发地质灾害，对公路的稳定不利。因此，山区公路的排水设计应引起重视。
山区公路的总体设计追求填挖平衡，其路线的平纵组合情况、路线两侧的地形地貌情况比平原公路复杂得多，沿线的排水流向、径流区域的分布情况也比平原公路复杂得多。另外，规范[1]要求的水文计算需要查阅大量图表，流程比较繁琐费时，如果每确定一块径流区域都按规范要求进行水文计算，工作量很大。为了提高设计效率，许多设计人员往往更重视经验而不重视计算，其结果往往差强人意，不能保证排水设计的合理性和经济性。有鉴于此，笔者根据在省内山区公路的实践经验，对山区公路的径流特点进行了分析，提出一种设计径流量的简化计算方法，可大大降低水文计算的工作量，为提高公路排水设计的效率和合理性做出了一些有益的尝试。
2 山区公路的排水布置及径流特点
山区公路挖方路段一般设置边沟和截水沟[2]。边沟设在土路肩外缘，用于排泄路面及路堑坡面雨水。截水沟设在路堑顶部，用来拦截路堑边坡坡顶以上的地表水。排水沟设在路堤坡脚处，排泄路基范围的地表水。边沟、截水沟和排水沟之间通过急流槽连接。
根据野外踏勘的经验，山坡的坡脚会被自然雨水冲刷形成天然沟，排水设计中可将路堑顶部的截水沟直引到坡脚，再在坡脚设置集水井，通过集水井的自然溢流使截水沟内的水排入这条天然沟，这样路界内流量计算就可以不考虑截水沟的影响。另外，公路路堑边坡的坡形一般是每8~10m高有1~2m宽的平台[2]，可于平台上作平台排水沟，使平台排水沟与截水沟相连通，则平台以上的路堑边坡坡面水就可通过平台排水沟汇集入截水沟，这样路界内路堑边坡部分的流量计算可仅考虑第一级平台以下范围内的路堑坡面流水。在设计路界内某段单向排水区域的流量时，就可只将路面、第一级路堑边坡坡面和路堤边坡坡面三个径流区域纳入计算。
3 路界内排水流量的简化计算
实际排水设计中，一般先拟定若干个排水断面，再按各个排水断面能接受的最大流量进行水文验算。本文延续这条思路，采用简化方法拟合出各个排水断面的极限布置长度，并以此来进行排水设施流量的计算。
3.1 道路基本条件
为方便叙述，将计算需要的道路基本条件以实例的方式说明：
坡面条件：路堤边坡坡率为1:1.5（高宽比），坡面采用骨架植草防护；
路面条件：沥青路面，路拱横坡i1= 2%，路基半幅宽为B=17.25m，有半幅路面水流向沟内。
拟定3个矩形排水断面，其尺寸（宽x高）分别为A型60cm×60cm、B型60cm×80cm、C型80cm×80cm，水沟采用预制混凝土块。
道路位于广东潮汕地区，道路沿线地区无自记雨量记录。
路面排水的设计降雨重现期为5年，路基边坡坡面排水设计降雨重现期为15年。
公路路堤边坡高度H一般变化范围在1.5~40m[2]，水沟纵坡i一般变化范围在0.5~10%（大于10%的水沟按急流槽设计），本文的所有计算，路堤边坡高度和水沟纵坡的拟合范围均按上述范围取值。
3. 2 拟合排水断面极限布置长度
步骤一：计算排水沟坡率i=0.5%条件下，A型尺寸的排水沟断面最大泄流量。根据规范第4.4.1条第3款规定，按沟顶高出设计水位0.2m进行水力计算。按规范附录B计算水沟水力半径R：
（1）
沟壁为预制混凝土，根据规范表8.1.3，确定粗糙系数n=0.012，根据规范第8.1.3条，计算沟内平均流速v：
（2）
根据规范式8.1.2条，计算沟最大泄流量QA：
（3）
同理，可解得B型、C型断面的排水沟最大泄流量如下：
（4）
（5）
步骤二：计算排水沟坡率i=0.5%，边坡高度H=1.5m条件下，每米沟长所要排泄的设计径流量。
根据规范表3.0.4规定，沥青路面粗度系数取，路堤边坡坡面粗度系数取，根据规范第3.0.4条计算路面汇流历时和路堤边坡坡面汇流历时：
（6）
（7）
由于道路沿线地区无自记雨量记录，按规范第3.0.7条计算路面降雨强度和坡面降雨强度。根据规范表3.0.7-1，查得路面降雨重现期转换系数，坡面降雨重现期转换系数，根据规范表3.0.7-2，通过线性内插得到路面降雨历时转换系数，坡面降雨历时转换系数，根据规范图3.0.7-1，查得5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度，则和计算得：
（8）
（9）
根据规范表3.0.8，查得沥青路面径流系数，坡面径流系数，根据规范3.0.1条，计算每延米路面设计径流量和坡面设计径流量：
（10）
（11）
则每延米排水路径的设计流量为：
（12）
则可进一步求出在水沟坡率i=0.5%，边坡高度H=1.5m条件下，A型水沟的极限布置长度：
（13）
步骤三：根据不同的边沟坡率i值和边坡高度H值的组合，按步骤一和步骤二的流程，计算出相对应的水沟极限布置长度值，如表1所示。
表1LA极限布置长度表
步骤四：对表1数据进行多项式数值拟合，由于有i和H两个未知量，根据数值分析原理，待定系数取为2x2=4个，可建立拟合式如下：
（16）
式（16）中，为排水沟极限布置长度拟合值，为待定系数。将表1的数据代入式（16），建立联立方程组，解得系数如下：
（17）
步骤五：将乘以误差修正系数得到实际排水沟极限布置长度。误差修正系数的表达式参见3.3节。
步骤六：由式（18）和（19）计算B、C型水沟的极限布置长度。
（18）
（19）
步骤七：各个水沟断面的实际布置长度、和按下式计算：
（20）
3. 3误差修正系数
定义水沟极限布置长度的相对误差为：
（21）
对i在0.005~0.1和H在1.5~40范围内的值进行最小二乘拟合[3]，拟合出误差修正系数的近似表达式：
（22）
其中和的表达式为：
（23）
3. 4 坡面（路面）修正系数
上述拟合式只适用于3.1节列出的坡面（路面）条件（以下简称为“标准条件”）下的流量求解，当为非标准条件时，尚须对拟合式中的路面和坡面流量进行修正。由式（12），乘上修正系数的总流域流量为：
（24）
式中，分别为路面条件修正系数和坡面条件修正系数，分别为标准条件下的路面流量和坡面流量值。首先应明确与之间的关系，可将标准条件下的路面流域根据汇流历时相等和流量相等的条件等效为标准条件下的路堤坡面流域。由汇流历时相等的条件，根据式（6）~（7），得到以下关系：
（25）
整理式（25），得路面等效坡高。由流量相等的条件，根据式（10）~（11），得到以下关系：
（26）
整理式（26），得路面每延米等效坡长。由式（13）及、得标准条件下流量路面流量和坡面流量为：
（27）
（28）
如果路面流域宽度为B，横坡为iL，路面径流系数为，可根据上述原则，将路面流域等效为坡率为1:1.5（高宽比）的路堤坡面流域。由汇流历时相等的条件，根据式（6）~（7），得到以下关系：
（29）
整理得等效坡高为：
（30）
由流量相等的条件，由式（10）~（11），得到以下关系（按每延米实际坡长计算）：
（31）
整理得每延米等效坡长为：
（32）
由式（30）和式（32），根据可求得为：
（33）
如果坡面坡率为1：n1（高宽比），坡面径流系数为，也可根据上述原则，将坡面流域等效为坡率为1:1.5（高宽比）的路堤坡面流域。由汇流历时相等的条件，根据式（6）~（7），得到以下关系（当坡面为路堑边坡时，边坡高度H取路面上第一级边坡的高度）：
（34）
整理式（34），得等效坡高为：
（35）
由流量相等的条件，根据式（11），得到以下关系（按每延米实际坡长计算）：
（36）
将式（35）代入式（36），整理得每延米等效坡长为：
（37）
由式（35）和式（37）可求得为：
（38）
将式（33）、（38）代入式（24），并由式（27）、（28）整理得总流域流量为：
（39）
由式（13）的定义，则修正后的水沟极限布置长度为：
（40）
其中就是路面（坡面）修正系数。
3. 4 实例计算
本文给出三个算例，通过计算A型水沟的布置长度，以验证本文算法的精度。计算条件如下：（1）算例一：路堤边坡高度H=8.5m，排水沟纵坡i=0.75%，其它按标准条件。（2）算例二：路堤边坡高度H=22.5m，路堤平均坡率1:1.911（高宽比）,排水沟纵坡i=0.9%，其它按标准条件。（3）算例三：第一级路堑边坡高度H=9.5m，坡率1:0.75(高宽比)，边沟纵坡i=1.2%，路面流域宽度B=21m，路面横坡iL=2.2%,水泥路面（），其它按标准条件。计算结果如表2所示：
从上表可看出，用本文方法计算的相对误差在5%以内，精度可达到工程设计的要求。
4 结语
本文提出的根据路面流域和坡面流域进行修正的流量简化计算公式，只需要输入路面宽度、边坡高度、路面径流系数和坡面径流系数四个参数即可求解，免去了常规流量计算的繁琐流程和大量查表，大大提高了设计效率，并且其精度可达到工程设计的要求。具体应用时，公式系数A1~A4要根据所设计区域的降雨强度与本文提供的降雨强度的比值进行折算，而误差修正系数和坡面（路面）修正系数则可直接按本文提供的公式计算。
5 参考文献
[1]中华人民共和国交通行业标准.公路排水设计规范(JTJ 018- 97).
[2]中华人民共和国交通行业标准.公路路基设计规范(JTG D30- 2004).
关键词：路线几何设计； 路侧安全净空区； 交通安全；
中图分类号：U491文献标识码： A
影响道路安全的设计要素有人、车、路。路的原因归结为道路的几何线形及路侧，合理的线形能消除事故隐患，而宽容的路侧能降低事故概率。近年来，由路侧安全问题诱发的交通事故越来越严重。据公安部每年的交通事故白皮书对2003-2005年路侧事故的统计，该事故占总数的8%左右，但却造成了约12%的死亡人数，道路线形的设计不合理，同样造成了巨大的人员伤亡，因此从公路的设计阶段，对路线几何、路侧安全净空区、路面结构等方面的合理设计显得尤为重要。
1.路线几何设计
本项目路线全长28.8km。其中黄河西岸的平原路段以及黄河滩涂路段约23公里范围内，地形起伏很小，路线平纵指标高；黄河东岸，约6公里范围，路线选择沿红三、红四两井田边界通过，平面线形平顺，纵面受地形限制，略有起伏，但均在规范允许值范围之内。
路线平纵面设计完成后，首先应进行运行速度检验，通过对运行速度计算以及路线平纵指标的分析研究，检验结论如下：
1) 设计符合性
全线总体设计采用的平、纵指标符合现行规范、标准的规定要求，平纵组合得当。
2) 运行速度协调性
通过计算显示全线相邻路段的运行速度差均满足协调性要求，线形连续性好，指标均衡、协调。
3) 运行速度与设计速度协调性
小客车与货车的运行速度与设计速度的差值均能满足±20km/h范围内的一致性要求。
黄河东路，路线沿井田边界通过的路段，存在约4.6公里的长直线。在该范围内，设计上通过纵坡的变化，结合设置有效的交通标志、标线等手段，来消除驾乘人员的视线疲劳，提高该路段的行车安全度。
2.路基、路面设计
2.1.路侧安全净空区设计
1）路侧安全净空区概念
路侧安全净区是指公路行车方向最右侧车行道以外、相对平坦、无障碍物、可供失控车辆重新返回正常行驶路线的带状区域，如图2-1所示。从保障行车安全角度考虑，要求路侧安全净区内不存在任何危险物，该区域能确保驶出的车辆不发生倾覆与碰撞危险，驶出车辆能够在净区内无障碍行驶并安全返回行车道。
路侧安全净区是一种理想的路侧安全环境，是路侧安全设计的一种追求，建立路侧安全净区是防止路侧事故最为理想的对策。路侧安全包括硬路肩、土路肩以及可控制行车的缓坡，其宽度根据预测交通量、运行速度以及道路几何指标而定。在未采取保护措施的情况下，路侧安全净空区禁止任何对失控车辆具有潜在危险的物体存在。
图2-1路侧净区范围示意图
2）路侧安全净空区宽度
根据《公路项目安全性评价指南》（JTG/T B05-2004），计算出直线段填、挖方区的路侧净空宽度分别为9m和5m，曲线段路侧安全净空区的宽度为直线段安全净空区宽度乘以曲线系数CF。本项目大部分路段能够满足《公路项目安全性评价指南》（JTG/TB05 2004）规定的路侧安全净区要求，但也有受周边地形地貌条件和历史建设条件的限制，个别地方不满足路侧安全净区要求。根据路侧安全净区的设计理念，在路侧安全净区范围内，应特别注意的危险物有路侧边沟、标志立柱、上跨桥桥墩等。
3)、净空区内存在的障碍物及路侧危险情况
（1）路侧净空区内的障碍物
为了保障行车安全，尽可能避免路侧事故的发生，总体上可从如下三个层次采取措施：①尽量维持车辆在行车道内行驶；②尽量使驶出路外的车辆不与路侧危险物发生碰撞；③尽量减轻车辆与危险物碰撞的严重性。
（2）标志等的立柱
位于路侧安全净空范围的标志立柱是行车安全隐患，当车辆驶入路侧有碰撞标志立柱的危险，在设计时应采取一定的处理措施。可以设置护栏进行防护，以有效减少事故发生的机率，保障行车安全。
（3）高填方危险路段路堤填方较高路段，为减少车辆，尤其是大型货车冲出路外事故的发生，应提高护栏高度和强度。建议在填土高度3-8m路段路侧采用A级加强型波形梁护栏，填土高度8-20m路段路侧采用SB级加强型波形梁护栏，填土高度大于20m 路段路侧采用SA级加强型波形梁护栏，护栏等级的提高可以减少车辆驶出路外事故的发生，提高行车安全性。
（4）小结为保证路侧行车安全，应尽可能设置路侧安全净区，通用公司曾在试验室对此进行了研究，总结出路侧安全净区对道路安全的影响曲线（如图2-2所示）。
图2-2 路侧安全净区与事故率关系图
从图中可以看出，20%的事故发生在路侧9m以外，80%的事故发生在路侧9m以内，可见路侧安全净区对行车安全有着十分重要的意义。Kennedy-Hutchinson在州际公路上的研究证实了通用公司结论的正确性。因此在设计过程中，建议结本项目公路沿线地形地貌条件，尽可能获得最大的、有效的路侧安全净区。设计中可以从如下方面考虑：
a）尽量使用可返回式边坡，条件受限时可考虑设置可穿越式边坡。
b）在一些无法移除的障碍物无法采用解体消能式的设计，或因为路基很高而存在危险，应使用路侧护栏进行防护，但路侧护栏本身也是一种障碍物，需确认安装护栏后是否能减轻碰撞的严重程度。同时也可考虑设置护栏的效益费用比，即从经济角度考虑，安装护栏引起费用与带来的安全效果之比是否值得。
2.2.路面结构设计
公路路面材料的选用，除考虑行车荷载外，还应重点考虑区域环境因素，项目所在区域气候类型属半干旱区，为大陆性气候，冬季严寒，夏季炎热，具有气候干燥，降雨量稀少，日照充分，日温差大，蒸发量大，多风沙，因此低温应该考虑为影响路面结构耐久性和路面抗滑性的重要因素。本项目面层采用的密集配改性沥青混凝土具有抗高温、低温稳定性，良好的水稳定性，良好的耐久性和表面功能（抗滑、车辙小、平整度高、噪音小、能见度好），较好的满足了行车安全的要求。
在我国，公路中央分隔带的主要功能是隔离对向车辆，并设置路缘石。美国撞车试验结果表明，车速高的公路上应尽可能不设路缘石。因此，中央分隔带的路缘石的设置特别考虑为半圆弧状，并向中分带内侧退让10-12cm的侧向宽度。
图2-3中央分隔带路缘石设计图
2.3 排水设施
边沟是公路排水系统中一个重要的结构，它对于及时排除路面积水，保障雨天行车安全具有重要意义。但是边沟位于路侧净区内，过大或过深的边沟也是一种严重的路侧安全隐患。根据美国交通事故数据，与路侧排水设施有关的路侧事故占路侧事故总数的19%，可见路侧排水系统设计合理与否对路侧安全有重要的影响。在进行路侧安全设计时，对于处于路侧净区内的排水结构物采取的措施按优先采取的顺序依次为去除、移位、使可穿越、防护和承担风险。在满足排水要求的情况下，去除和移位是最安全的方法，但是并不是在任何情况下都能实现，在无法去除和移走排水结构物时，最好的办法是运用宽容路侧设计理念，保障车辆在发生意外情况下，即使遇到排水结构物仍能安全地驶回公路而不发生危险。
3. 小结
影响道路安全性除了道路平纵面设计、路基路面设计之外，还有交叉口渠化设计、交通标志标线设计等因素，但道路的平纵横设计是安全设计的根本，通过对项目实例的研究分析，得出以下结论：
(1)合理的道路平纵面设计是保证行车安全的最重要因素。
(2)为保证路侧行车安全，应尽可能设置路侧安全净区。
参考文献：
[1]《公路项目安全性评价指南》（JTG/T B05-2004）,人民交通出版社
[2]《公路交通安全设施设计规范》(JTGD81－2006) ,人民交通出版社
[3]《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）,人民交通出版社
[4]《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）,人民交通出版社
[5]《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）,人民交通出版社
[6]《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）,人民交通出版社
关键词：高速公路；路面设计；排水系统；可行方案
路基是公路的重要组成部分，它是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载，必须具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性，中期设计在公路设计中占有重要的地位。
1.路基设计
路基横断面由路面宽度、路拱横坡度、路肩、路基宽度、路基边沟、 截水沟、取土坑、弃土坑、公路用地等组成。路拱横坡度取2%， 土路肩为3%，路基边坡为1：1.5，在设计边沟的深度为0.6 m，宽度为0.6m，外侧边坡坡度均为1：1.5。
1.1边坡的确定
路基边坡坡度对路基稳定性十分重要，确定路基边坡坡度是路基设计的重要任务。其大小取决于边坡的土质，岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度。一般路基的边坡坡度可根据多年实践经验和设计规范推荐的数值采用。路堤边坡：一般路堤的边坡度可根据填料种类和边坡高度按规定坡度选用，路堤边坡坡度超高时，单独设计，陡坡上路基填方可采用砌石。路堑边坡：土质路堑边坡应根据边坡高度，土的密实程度，地下水和地面水的情况，土的成因和生成时代等因素选定。岩石路堑边坡，一般根据地质构造与岩石特性对照相似工程的成功经验选顶边坡坡率。
1.2 路基高度的确定
路基的填挖高度，是在路线纵断面设计时综合考虑路线纵坡要求，路基稳定性和工程经济等因素确定。从路基的强度和稳定性要求出发，路基上部土层应处于干燥或中湿状态，路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路基的最小填土高度。路基横断面设计是在横断面测量所得的数据点绘到横断面上，按纵断面设计确定的填高度和平曲线上的超高，加宽值逐桩绘出路基横断面设计图，并计算的填挖中桩高度，填方面积和挖方面积分别标注于横断面图上。
1.3加宽超高设计
加宽：当半径小于等于250m时，为了保证车的安全，曲线段上的正常宽度应做适当的加宽，半径大于250时不加宽。超高：二级公路设计时速为60km/h时，当平曲线半径小于1500m时为让汽车在曲线上行驶时能够获得一个指向曲线圆心的横向分力，以克服离心力对行车的影响应设置超高。超高值的计算：路基设计调和一般是指路肩边缘的高程，在超高设置段路基及中线的填、挖高度内改变，因此在该段应对超高值进行计算。
2.排水系统的设计原则
一般规定：（1）二级公路路基路面排水应进行综合设计，使各种排水设施形成一个功能齐全，排水能力强的完整排水系统。（2）路基排水设计应与农田水利建设规划相配合，防止冲毁农田或危害农田水利设施，当路基占用灌溉沟渠时，应予恢复，并采取必要的防渗措施。（3）公路穿过村镇居民区时，排水设计应与现有供、排水设施及建设规划相协调。（4）排水困难地段可通过提高路基或采取降低地下水位、设置隔离层等措施，使路基处于干燥、中湿状态。
地质情况。本段处在干燥或中湿状态 ，路基排水基本顺畅，但也出现挖方及矮路堤，在大部分地区及挖方路段需设置边沟，并且两侧100米左右的路段由于是填方向挖方过渡，填土高度较小，属于矮路堤都必须设置边沟。当排水量大时应进行流量计算，在小半径曲线设置超高的地段，边沟宜加深。边沟纵坡应与路线纵坡一致，但本路线全线地面起伏很大，且横断面高差很大，在许多路段无法满足此项要求。在路基两侧设置边沟，一般情况下挖方路基和填土高度小于1.0m的路堤应设置边沟，边沟最大纵坡为3%，最小纵坡为0.3%。在一些地线横向排水好的路堤也可不设边沟。
全线横向排水基本良好，路基受地下水影响小，不需全线设置边沟，路线左侧高，右侧低，右侧需设边沟的地段少一些。纵向排水全部按设置3m护坡道的情况选择，挖方路段选路基边坡坡脚以外2米。边沟出口必须设在横向排水良好或涵洞的地段使边沟汇集来的水能顺畅的排向路基范围以外，以保持路基处在干燥或中湿状态。
3.路面设计中需要注意的问题
路面是道路主要组成部分，它的好坏会直接影响行车速度，安全和运输成本。路面要求有强度和刚度，稳定度，表面平整度，和抗滑性，本段设计为水泥混凝土路面。
设计原则。根据交通量，因地制宜，合理选材，方便施工的原则设计。路面结构的确定及材料的选择，根据公路等级和交通量，确定路面等级为高级。路面类型选用普通水泥混凝土路面，路面结构：面层（普通水泥混凝土）厚度为23cm；基层（5%水泥稳定砂砾）厚度为18cm；底基层（石灰、粉煤灰综合稳定土） 厚度为18 cm；垫层（天然砂砾）路基为中湿类型要加铺砂垫层厚度为15cm。基层应具有足够的强度和稳定性，表面平整，在荷载重复作用后的累计变形不大。施工要求，对材料的要求：粗集料，应质地坚硬、耐久、符合规定级配，最大粒径不应超过40cm；细集料应清洁，细度模数在2.5以上。施工准备的要求：混凝土配合比设计、基层的检查与整修、基层的宽度、路拱与标高、表面平整度和压实度均应检查其是否符合要求。养生的要求：潮湿养生，每天均匀撒水数次，至少延续14天。
公路排水设计对于高速公路路基的稳定性及路面的使用寿命有着显著的影响。公路排水设计应包含以下两个方面的内容：其一是要考虑如何减少地下水、农 田排灌水对路基稳定性及强度的影响，一般称之为第一类排水；其二是要考虑如何将路表水迅速排出路基之外，最大限度地减少雨水对路基、路面质量的影响，减少 因路表水排水不畅或路表水下渗对路基、路面结构和使用性能产生的损害，这称为第二类排水。第一类排水设计通常采用适当提高路基最小填土高度或在路基底部设置隔水垫层等办法。施工期间一般都考虑在施工前开挖临时排水边沟，排除施工期地表水并降低地下水，同时在路基底部掺加低剂量石灰处理，设置40cm厚的稳定层等。采用这一系列措施可起到事半功倍的效果。第二类排水设计一般包括：（1）通过路面横坡、边沟、边沟急流槽等，将路表水迅速排出路基以外；（2）设计中央分隔带纵向碎石盲沟、软式透水管及横向排水管，将施工期进入中央分隔带的雨水及运营期中央分隔带的下渗水迅速排出路基之外；（3）设计泄水孔以迅速排除桥面水；（4）设计中采用沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟或排水管，将渗入路面面层的水引出路基之外。
参考文献：
[1] JTGB01-2009交通部[S].公路工程技术标准.北京：人民交通出版社 2010.10
[2] JTG D20-2009交通部[S].公路路线设计规范.北京：人民交通出版社 2009.10
[3] JTG D40-2010交通部[S].公路水泥砼路面设计规范.北京：人民交通出版社 2010.10
[4] JTG D50-2006交通部[S].公路沥青路面设计规范.北京：人民交通出版社 2006.12
