淺述高速公路的線外其他工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

劉愛(ài)芹

（身份證號(hào)：370883198105045323 ， 100088）

淺述高速公路的線外其他工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

劉愛(ài)芹

（身份證號(hào)：370883198105045323 ， 100088）

在高速公路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其線外其他工程是高速公路的重要組成部分，是高速公路設(shè)計(jì)不容忽視的部分。其他工程包括改溝渠、改路、線外構(gòu)筑物。改溝渠分為排水溝、灌溉渠、排灌渠、改河道四種類(lèi)型。依據(jù)對(duì)原溝渠深度、口寬及邊坡等調(diào)查的類(lèi)型又分為不同種類(lèi)，灌溉渠可分為土渠和砂漿抹面磚渠兩種。排水溝及改河的尺寸根據(jù)實(shí)際溝口、河口尺寸進(jìn)行改移。改路一般為等外路和等級(jí)路兩種類(lèi)型，其設(shè)計(jì)可參照原有道路及未來(lái)規(guī)劃。線外構(gòu)筑物是指因地方道路、水系重新調(diào)整而增設(shè)的過(guò)路涵、過(guò)水涵、泵站以及地方上規(guī)模較大排灌設(shè)施的拆除及遷移。線外其他工程以下穿主線為主，依據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)其中改溝、渠及改路設(shè)計(jì)占據(jù)比例較大。本文針對(duì)下穿主線的改溝、渠及改路，對(duì)高速公路的線外其他工程設(shè)計(jì)淺述一些認(rèn)識(shí)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

高速公路 下穿主線 線外 其他工程 設(shè)計(jì)

緒論

在高速公路工程建設(shè)過(guò)程中，線外其他工程占據(jù)一定比例，是高速公路設(shè)計(jì)的重要組成部分。筆者結(jié)合近年來(lái)的設(shè)計(jì)實(shí)踐，淺談高速公路設(shè)計(jì)過(guò)程中有關(guān)下穿主線的線外其他工程設(shè)計(jì)的一些要點(diǎn)，現(xiàn)根據(jù)常見(jiàn)類(lèi)型分述如下：

一、改溝、渠設(shè)計(jì)

高速公路在跨越溝渠河時(shí)，高速公路一般在合理位置設(shè)置橋涵或者通道以便兩側(cè)水流溝通，有時(shí)由于交叉角度角度過(guò)大，需要修正橋涵或者通道的角度，此時(shí)需要進(jìn)行改溝、渠（河）設(shè)計(jì)；當(dāng)高速公路邊坡或者高速公路邊溝排水溝占?jí)涸瓬?、渠或者河道時(shí)，也需要改溝、渠或者改河設(shè)計(jì)。

1、改溝、渠原則

高速公路設(shè)計(jì)過(guò)程中，改溝、渠以及改河原則上不小于現(xiàn)狀溝、渠、河的泄水能力，同時(shí)斷面尺寸滿足洪水設(shè)計(jì)流量的要求，且兩端與現(xiàn)狀河床比降進(jìn)行順接。

2、線形及橫斷面尺寸

改溝、渠（河）線形在現(xiàn)有路線規(guī)范中沒(méi)有明確的規(guī)定，在滿足流量的前提條件下，以不小于原斷面尺寸為原則，采用對(duì)稱形式以各斷面中心為中線進(jìn)行線形設(shè)計(jì)。改溝、渠（河）的線形轉(zhuǎn)彎段半徑不小于5倍水面寬度，盡量采用裁彎取直方案，減小壅水、阻水，增強(qiáng)泄(行)洪能力。

改溝、渠（河）的橫斷面，一般采用梯形，按下列各式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算：

圖1 -1 改溝、渠橫斷面示意

1 水面寬度：

2 濕周：

3 水力半徑：

4 過(guò)水面積：

5 流量模數(shù)：

6 恒定非均勻流方程：

式中：Z1、Z2—分別為下、上斷面水位（m）； K1、K2—分別為下、上斷面流量模數(shù)；其余符號(hào)同前。

設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：

1）根據(jù)人工新河進(jìn)、出水流狀況和沿線地質(zhì)、施工等條件，考慮通航水深、排澇等要求，擬定河道的設(shè)計(jì)河底縱剖面，根據(jù)設(shè)計(jì)水位確定開(kāi)挖水深 h 和設(shè)計(jì)邊坡m。

2）對(duì)起始斷面假定河床開(kāi)挖寬度b，根據(jù)公式（1-1）、（1-2）、（1-3）、（1-4）、（1-5）、（1-6）分別計(jì)算水面寬度 B1、濕周 P1、水力半徑 R1、過(guò)水面積 A1和流量模數(shù) k1。

3）假定上一斷面水位Z2，計(jì)算下一斷面的相應(yīng)特征值B2、P2、R2、A2和 k2。

4）將上述數(shù)值代入式（1-6）計(jì)算，若計(jì)算的水位Z2等于 Z2′，即為所求的上一斷面水位。如此類(lèi)推，推求出河段各斷面水位。

5）若推求的河段控制點(diǎn)水位等于設(shè)計(jì)水位，則河道斷面擬定的尺寸即為設(shè)計(jì)尺寸。否則，重新擬定尺寸，重復(fù)上述步驟進(jìn)行試算，直至滿足要求為止。

3、結(jié)構(gòu)類(lèi)型及防護(hù)形式

改溝、渠（河）工程的結(jié)構(gòu)形式由于地域使用范圍不同而不同，一般采用土質(zhì)結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和漿砌片石結(jié)構(gòu)，砌筑厚度一般為25～60cm，具體的砌筑結(jié)構(gòu)和厚度根據(jù)地區(qū)地形靈活選取。

防護(hù)工程按土質(zhì)邊坡使用范圍不同根據(jù)需要設(shè)置。在水流沖刷不大可不予設(shè)置，反之則需設(shè)置護(hù)堤、護(hù)岸、護(hù)腳、護(hù)坡、河床拋石加鋪等，保護(hù)堤防及河床安全。

二、改路設(shè)計(jì)

1、等外路改路

等外路在實(shí)踐中主要是田間土路、砂石路、鄉(xiāng)村道路，其在高速公路設(shè)計(jì)中多數(shù)下穿主線。主線在此處需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置通道或者橋涵，方便當(dāng)?shù)厝嗣裉镩g作業(yè)、保證當(dāng)?shù)厝嗣竦陌踩ㄐ?，并結(jié)合地方政府意見(jiàn)，對(duì)其進(jìn)行深入的合理優(yōu)化設(shè)計(jì)。在路線設(shè)計(jì)中，等外路沒(méi)有相應(yīng)的規(guī)范，平曲線半徑一般不小于15米，特殊困難路段可采用10米，平曲線長(zhǎng)度不小于計(jì)算行車(chē)速度的3秒行程。改路路線超高和加寬可參考《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中設(shè)計(jì)速度為20km/h的相應(yīng)指標(biāo)，部分困難路段可降低其標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。在實(shí)際實(shí)踐中，改路全長(zhǎng)范圍內(nèi)寬度也可采用加寬后的數(shù)值，方便設(shè)計(jì)、施工及安全行人行車(chē)。

（1）單條等外路與主線交叉

此種情況多為交叉角度較大或者高速公路邊坡及附屬占?jí)涸?，此時(shí)只需在高速合適位置設(shè)置合適角度的橋涵或者通道，兩側(cè)再與原路平面和縱斷及高程進(jìn)行合理順接。主線設(shè)置通道時(shí)，需注意此處改路的縱坡與標(biāo)高與主線通道坡度的標(biāo)高保持一致，同時(shí)注意安全排水。

（2）多條等外路與主線交叉

多條等外道路與主線交叉的情況，除需要考慮排水外，還需要考慮行人行車(chē)視野及平交的位置，確保安全通行。如圖2-1所示，原十字交叉道路被高速公路占?jí)?，此處考慮到線形、視野及行人安全的因素，不建議進(jìn)行原路2處改路設(shè)計(jì)，而采用3處改路的方案：與高速公路平行的兩條道路，與從高速公路通道橋下穿過(guò)與主線交叉的道路，并在主線兩側(cè)將與高速公路平行的兩條道路做兩處簡(jiǎn)單平交。

圖2 -1 兩條道路與主線交叉

2、等級(jí)路改路

等級(jí)路在實(shí)踐中主要是鄉(xiāng)村道路、縣道、省道，主線在此處需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置下穿主線的通道橋涵，或者上跨主線的天橋，本文淺述下穿主線方案。

（1）公路等級(jí)

被交路改移后的等級(jí)原則上不低于原有等級(jí)或其規(guī)劃等級(jí)。其線形及縱坡按相應(yīng)的公路等級(jí)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

（2）路基路面

等級(jí)路改路路基原則上采用相應(yīng)公路等級(jí)的路基寬度及路面結(jié)構(gòu)，也可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水文和材料情況，選擇有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性又經(jīng)濟(jì)合理的路基材料。但對(duì)規(guī)劃等級(jí)較高、后期改造影響主線路基穩(wěn)定、行車(chē)安全的則采用規(guī)劃等級(jí)的相應(yīng)寬度及路面結(jié)構(gòu)形式。

（3）排水防護(hù)

改路工程路基應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕邓c地質(zhì)等情況，設(shè)置尺寸形狀適合的路基邊溝排水溝，并結(jié)合主線通道或者橋涵，結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓喔扰潘到y(tǒng)，做合理的排水方案。等級(jí)路改路可根據(jù)實(shí)際地形情況設(shè)置土質(zhì)邊溝，一般斷面采用40×40cm的梯形或矩形邊溝，內(nèi)外坡率為1:1。路拱坡度一般采用1.5%～2%，土路肩橫坡采用3%～4%。

下穿主線的等級(jí)路改路工程，在平原地區(qū)，等級(jí)較低，其中心填挖高度相對(duì)較小，路基邊坡也相對(duì)穩(wěn)定，原則上可不防護(hù)；山區(qū)的下穿主線的改路，其中心填挖高度多數(shù)是1～2級(jí)填方高度和1～3級(jí)挖方高度，高填深挖段長(zhǎng)度較短且相對(duì)集中，對(duì)主體工程有較大影響，其邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)，在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)路基穩(wěn)定性，根據(jù)地形地質(zhì)采用合適的防護(hù)形式，如植草灌、路肩墻、路堤墻、拱形骨架植草、漿砌片石防護(hù)等。

填方路基防護(hù)的一般原則是：

填方邊坡高度<4m路段，一般邊坡采用植草灌防護(hù)；填方邊坡高度>4m路段，其防護(hù)形式可參見(jiàn)高速公路的路基防護(hù)形式。

挖方路基防護(hù)的原則是：

挖方邊坡高度一般小于1m時(shí)，可采用植草防護(hù)；路基高度大于3m按需設(shè)置護(hù)欄防護(hù)，防護(hù)形式參見(jiàn)地方及規(guī)劃或者高速公路的路基防護(hù)形式。

三、線外涵

線外是基于路中線而言，中線上涵洞可以用中線樁號(hào)標(biāo)示，但有時(shí)在路中線以外需要設(shè)置涵洞，用于解決排水、通道等，如在干溝中設(shè)置棄土場(chǎng)，為排除坡面匯水，往往需要在棄土下設(shè)置排水涵洞，為區(qū)別中線上的涵洞，就把這類(lèi)涵洞稱為線外涵。線外涵屬于高速公路的線外構(gòu)筑物，與主線涵洞同等重要，其設(shè)計(jì)可參考主線涵洞設(shè)計(jì)。

結(jié)論

線外其他工程是高速公路設(shè)的重要組成部分，在一定程度上影響高速公路設(shè)計(jì)，是高速公路設(shè)計(jì)的一部分。其標(biāo)準(zhǔn)的確定是在以原有溝渠、道路的基礎(chǔ)上，兼顧地方農(nóng)田灌溉、農(nóng)田耕作及居民出行需要而綜合考慮的。因此在高速公路設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)予以重視并進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。

[1]《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2006）人民交通出版社出版

[2]《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）

[3]《公路路線設(shè)計(jì)細(xì)則》（總校稿）

[4]《河道整治設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50707-2011）

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1007-6344（2015）02-0193-02