山区高速交叉排水设计

山区高速交叉排水设计

吴闪黄锋

河南省交通规划设计研究院股份有限公司河南郑州451450

摘要：山区地形复杂，高速公路横穿山区常与现有排水体系发生交叉。以在建栾川-双龙高速公路为背景，提供了因受山区地形限制，与山区高速公路交叉的排水体系难以解决的办法。

关键词：高速公路；排水；涵洞

1项目背景

栾川-双龙高速公路地处秦岭山脉东端，属于山岭重丘区，地形复杂，地貌多变，高山陡峻。其中项目终点的双龙互通，在主线北侧300m山坳汇水处，设置有山洪汇水坝。山洪汇水由水坝拦截集汇，并通过山坳双侧设置的截洪沟排至下游蛇尾河内。汇水坝南侧山坳内为当地重要的垃圾处理厂，进出处理厂的唯一道路设置有1-6x4m(1/3)拱型通道，下穿高速主线实现通行。处理厂内设置有垃圾污水池，处理后的污水由污水厂排出，汇至截洪沟内排出。

项目实施过程中，垃圾处理厂要求在高速主线设计排水方案，实现山间汇水和处理污水的排放。综合考虑地形和项目实际情况以及排水要求，现提出以下三个排水方案进行比选。

2交叉排水设计

(1)方案一：新增排水涵洞

为满足污水厂和山坳汇水的排水需求，拟在现有沟渠与高速主线交叉处，增加排水涵洞，保证山洪汇水和污水的正常排出。

拟定涵洞位置位于路基高填方范围内，最大填土高度13.75m。沟渠与高速主线斜交。该处位置路面斜宽为48.74m，为降低造价，拟将涵洞正做以缩短涵长。但该处位置路基正断面两侧地形高差较大，涵洞进水口低于涵洞出水口5.24m。如果涵洞正布，现状地形不满足正常的排水条件，需对涵洞出口进行开挖与现状沟渠顺接排水，开挖作业范围大且防护困难，增加造价。因此涵洞只能斜布以满足排水条件。

涵洞涵长约110m，其中有80m范围涵洞最小开挖深度约为3m，最大开挖深度约为4m。

根据涵洞设置规范以及项目实际情况，该方案应设置1-2x2m(1/3)拱型涵洞。但是该方案开挖方量较大，开挖深度较深，且涵长较长，造价偏高。在保证排水需求和减少造价的前提下，决定采用1-Φ2m的钢波纹管涵洞。该类型涵洞对比拱型涵洞，具有造价低、施工周期短、施工方便的优点。

(2)方案二：现有拱型通道内增加涵底排水

该方案不需要增加结构物，但需要将通道底部进行改造，增加通行盖板。通道进出口需要配合改渠，对原沟渠的流水方向进行引导以保证排水的需求。

如图1所示，涵底改造后，洞身内部有5.04m宽、4m高的通行区域保证日常通行需求，洞身底部设有2孔2.45m宽、0.5m深的排水槽，排水断面面积为2.45m²。原排水为1.6m宽、1m深的硬化渠，排水断面面积为1.6m²。改造后的排水断面面积大于原排水，满足排水条件和排水需求。

现有通道的进口涵底标高为319.9m，与排水渠渠底标高等高，满足改渠条件。通道进口可增加约1m深的污水沉淀池，排水进入污水沉淀池以后，杂物沉积、流速减缓，污水漫流入通道底部，从通道底部缓速流过。

该方案兼顾排水和通行，排水、通行避免了空间上的冲突。该方案改造成本低、经济适用。因此，建议将排水渠改至现有拱型通道底排水。

(3)方案三：现有拱型通道内增加隔离墩

该方案不需要增加结构物，但需要在通道进出口和通道内部增加隔离墩。通道进出口需要配合改渠，对原沟渠的流水方向进行引导以保证排水的需求。

如图2所示，通道内部增肌隔离墩以后，洞身内部的排水功能和通行功能由隔离墩进行分离。通道内部通行宽度为4m，最小净空为4m，满足日常通行条件。通道内部排水区域宽度为1.6m、高为1m，与原排水沟渠断面保持一致，满足排水需求。

现有通道的进口涵底标高为319.9m，与排水渠渠底标高等高，满足改渠条件。通道进出口需进行改造，将排水和通行隔开。排水侧进口可增加约1m深的污水沉淀池，排水进入污水沉淀池以后，杂物沉积、流速减缓，污水漫流入通道，从通道排水侧缓速流过。

该方案兼顾排水和通行，改造成本低，经济适用。因此，可以将排水渠改至现有拱型通道内排水。

图1

图2

3结语

山区排水体系在设计过程中可能被忽略，但是具体实施过程中会造成排水困难的现象。与山区高速公路交叉的排水体系常因地形复杂、造价高、施工条件不允许等种种困难而无法解决。结合以上方案，可选取造价相对较低的钢波纹管涵洞进行排水，也可对现有的结构物进行改造以满足排水条件，具体的解决方案可根据实际情况自行选择。

参考文献

[1]公路小桥涵勘测设计计算与工程示例设计图表实用手册[M].北京:人民交通出版社,2008.

[2]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[M].北京:人民交通出版社,2018.

[3]公路涵洞设计细则[M].北京:人民交通出版社,2007.