市政道路鋸齒形與縫隙式排水溝優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

林燕紫

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

隨著我國(guó)新型城鎮(zhèn)化的穩(wěn)步發(fā)展，城市發(fā)展進(jìn)入新的時(shí)期，將助推市政道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)[1]。目前，不少大中型城市原道路已納入城鎮(zhèn)化改造，如橫斷面增加非機(jī)動(dòng)車(chē)道和人行道，或路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行瀝青罩面，縱斷面重新拉坡設(shè)計(jì)，導(dǎo)致原有路表排水系統(tǒng)需要跟進(jìn)調(diào)整。此外，新建城市道路的邊坡邊溝設(shè)計(jì)受限時(shí)，也需要進(jìn)行路表排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

路表排水系統(tǒng)，通過(guò)道路縱坡和路拱橫坡，向縱斷面和橫斷面低洼處排水。當(dāng)?shù)缆房v坡坡度< 0.3%時(shí)，通常采用兩種排水措施：一種是在道路邊緣設(shè)置鋸齒形邊溝實(shí)現(xiàn)縱向排水；另一種是在道路路緣帶處設(shè)置縫隙式排水溝實(shí)現(xiàn)縱向排水[2-3]。本文針對(duì)鋸齒形邊溝和縫隙式排水溝的設(shè)置分別展開(kāi)討論，并進(jìn)行了兩種排水方法的對(duì)比分析，為設(shè)計(jì)和施工提供參考。

1 鋸齒形邊溝設(shè)置

近年來(lái)，城市道路設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于受到多方面的限制，設(shè)計(jì)過(guò)程中難免出現(xiàn)縱坡小于0.3%的路段[4]。當(dāng)?shù)缆房v坡小于0.3%時(shí)，可在道路兩側(cè)車(chē)行道邊緣0.3m寬度范圍內(nèi)設(shè)置鋸齒形邊溝[5-6]。鋸齒形邊溝設(shè)計(jì)如圖1～圖2所示。

圖1 鋸齒形邊溝設(shè)計(jì)縱向示意圖S-相鄰雨水口的間距(m)；Sc、S-Sc-分水點(diǎn)至雨水口的距離(m)；h1-分水點(diǎn)處路緣石外露高度(m)；h2-落水點(diǎn)處路緣石外露高度(m)；Is、、Isc-分水點(diǎn)、落水點(diǎn)至雨水口縱向坡度

圖2 鋸齒形邊溝設(shè)計(jì)橫向示意圖B-鋸齒形邊溝寬度；I0-道路平坡；I1-分水點(diǎn)處道路橫坡；I2-原道路橫坡；I3-落水點(diǎn)處道路橫坡

目前，在城市道路設(shè)計(jì)過(guò)程中，鋸齒形邊溝設(shè)置寬度主要有0.3m、0.5m、1.5m居多。常用的有“上3下3”或“上1下5”兩種設(shè)置方式。

1.1 “上3下3”法

(1)假定邊溝寬度0.3m或0.5m，道路橫坡2%。根據(jù)原道路橫坡I2,計(jì)算車(chē)行道邊緣路面高程，于分水點(diǎn)處路面抬高3cm，落水點(diǎn)處路面降低3cm，如圖3所示。

圖3 邊溝寬度0.3m(或0.5m)處“上3下3”法示意圖I0-道路平坡；I1-分水點(diǎn)處道路橫坡；I2-原道路橫坡；I3-落水點(diǎn)處道路橫坡

(2)假定邊溝寬度1.5m，道路橫坡2%。根據(jù)原道路橫坡I2=2%，計(jì)算車(chē)行道邊緣路面高程，于分水點(diǎn)處路面抬高3cm至現(xiàn)狀路面平坡，落水點(diǎn)處路面降低3cm，如圖4所示。

圖4 邊溝寬度1.5m處“上3下3”法示意圖I0-道路平坡；I1-分水點(diǎn)處道路橫坡；I2-原道路橫坡；I3-落水點(diǎn)處道路橫坡

1.2 “上1下5”法

假定邊溝寬度0.5m，道路橫坡2%。根據(jù)原道路橫坡I2，計(jì)算車(chē)行道邊緣路面高程，于分水點(diǎn)處路面抬高1cm至現(xiàn)狀路面平坡，落水點(diǎn)處路面降低5cm，如圖5所示。

圖5 邊溝寬度0.5m處上1下5示意圖I0-道路平坡；I1-分水點(diǎn)處道路橫坡；I2-原道路橫坡；I3-落水點(diǎn)處道路橫坡

1.3 常用鋸齒形邊溝對(duì)比及工程實(shí)際應(yīng)用中存在的不足分析

通過(guò)表1分析，設(shè)置鋸齒形邊溝能有效地解決道路縱坡小于0.3%路段路面雨水收集問(wèn)題，但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍存在以下問(wèn)題。

(1)路面匯水通過(guò)道路橫坡排向行車(chē)道邊緣，需沿鋸齒形邊溝流向雨水口。因道路縱坡較小，排水途徑較長(zhǎng)，增加了雨水在路面的滯留時(shí)間。在雨量較大或匯水較多時(shí)，僅能通過(guò)增設(shè)雨水口進(jìn)行收集，很難通過(guò)調(diào)整鋸齒形邊溝的設(shè)置進(jìn)行快速引排。

(2)分水點(diǎn)、落水點(diǎn)處道路橫向坡度較大，且存在反坡及突變點(diǎn)。當(dāng)行車(chē)道為機(jī)非共板時(shí)，影響非機(jī)動(dòng)車(chē)的行車(chē)舒適性。

(3)在道路路面層攤鋪機(jī)械化大力推廣普及的情況下，施工時(shí)很難保證在鋸齒形邊溝設(shè)計(jì)寬度內(nèi)路面結(jié)構(gòu)厚度的連續(xù)性，同時(shí)增加了施工和驗(yàn)收時(shí)的難度。即使采用較小的邊溝寬度，雖可采用設(shè)置平石予以控制，但在實(shí)際施工和使用過(guò)程中仍難取到較為理想的效果。

表1 土體參數(shù)

注：表中數(shù)據(jù)為假定道路橫坡為2%，道路縱坡為0%進(jìn)行計(jì)算

2 縫隙式排水溝設(shè)置

縫隙式排水溝,是縫隙式線性排水系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，在鋪裝面上僅留下一條窄窄的排水縫，效果比較隱蔽美觀[7]。

針對(duì)目前常用的鋸齒形邊溝在實(shí)際應(yīng)用中的不足，結(jié)合市政路面雨水收集，淺析縫隙式排水溝在市政道路中的應(yīng)用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2.1 縫隙式排水溝設(shè)計(jì)思路

在道路縱坡小于0.3%路段，于車(chē)行道邊緣(路緣石處)設(shè)置縱向縫隙式排水溝，道路通過(guò)縫隙式排水溝的縫隙收集路面匯水，通過(guò)圓形排水溝排至雨水口，再排放至雨水收集井接入市政管網(wǎng)，縫隙式排水溝設(shè)計(jì)圖如圖6～圖7所示。

圖6 縫隙式排水溝設(shè)計(jì)大樣圖d-縫隙式排水溝內(nèi)徑； I2-原道路橫坡

圖7 縫隙式排水溝縱向示意圖

2.2 縫隙式排水溝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)縫隙式排水溝的內(nèi)徑尺寸，應(yīng)結(jié)合路面匯水、路段路沿石尺寸、道路縱坡、相鄰雨水口間距等進(jìn)行設(shè)置。

(2)縫隙位置，應(yīng)結(jié)合縫隙式排水溝內(nèi)徑尺寸、路沿石形式，盡可能將縫隙位置緊鄰路緣石，減少縫隙口對(duì)車(chē)行道行車(chē)的干擾。

(3)楔形塊設(shè)置，結(jié)合縫隙式排水溝縫隙收集口進(jìn)行設(shè)置，必要時(shí)考慮一定的斜度和嵌入深度，具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)根據(jù)施工工藝和材料的不同，對(duì)斜度和深度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。同時(shí)，還應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿(mǎn)足縫隙式排水溝的受力條件。

(4)鐵篦設(shè)置，結(jié)合市政雨水收集口布設(shè)及區(qū)域匯水量合理設(shè)計(jì)鐵篦寬度，減少路面匯水在行車(chē)道的滯留時(shí)間。采用卡槽式鐵篦裝置，充分考慮市政道路使用過(guò)程中路面清掃等日常管養(yǎng)事宜。

(5)管節(jié)清淤，設(shè)置可移動(dòng)調(diào)節(jié)卡槽式楔形塊及鐵篦裝置，在市政道路定期清掃及周期性采用高壓水槍等清淤設(shè)施，能充分有效地解決日常使用過(guò)程中易堵及管道淤積事宜。

(6)超高路段排水，于超高內(nèi)側(cè)增設(shè)縫隙式排水溝，可減少路面匯水徑流。

2.3 鋸齒形邊溝與縫隙式排水溝對(duì)比分析

表2 鋸齒形邊溝與縫隙式排水溝比較分析表

通過(guò)表2分析，設(shè)置鋸齒形邊溝或縫隙式排水溝，都能有效地解決道路縱坡小于0.3%路段路面雨水收集問(wèn)題。并且，設(shè)置縫隙式排水溝，能有效解決鋸齒形邊溝實(shí)際應(yīng)用中存在的不足。

(1)路面匯水通過(guò)道路橫坡排向行車(chē)道邊緣，直接通過(guò)縫隙進(jìn)入圓形排水溝排至雨水口，再排放至雨水收集井接入市政管網(wǎng)。路面匯水無(wú)需在車(chē)行道上漫流，減短排水途徑及排放時(shí)間。

(2)車(chē)行道邊緣與行車(chē)主路面縱坡一致，不存在橫坡變化、反坡、突變點(diǎn)等情況，機(jī)非行駛舒適性較高。

(3)道路中心線至車(chē)行道邊緣橫坡一致，有利于機(jī)械化施工及現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高控制，有利于施工平整度和橫坡度的控制，降低了施工難度。

(4)推廣使用預(yù)制裝配式縫隙式排水溝，可實(shí)現(xiàn)工廠化預(yù)制生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管節(jié)拼裝，有效節(jié)約施工工期，提供成品的施工質(zhì)量控制。

3 結(jié)語(yǔ)

鋸齒形邊溝能，有效地解決道路縱坡小于0.3%路段路面雨水收集問(wèn)題，特別是針對(duì)城市舊路改造使用鋸齒形邊溝來(lái)排除路面水，相對(duì)于調(diào)整道路縱坡方案，是一個(gè)更為經(jīng)濟(jì)、合理的措施。但若鋸齒形邊溝存在排水途徑較長(zhǎng)，則增加了雨水在路面的滯留時(shí)間。以及分水點(diǎn)、落水點(diǎn)處道路橫向坡度較大等缺點(diǎn)。

本文綜合現(xiàn)有鋸齒形邊溝使用情況，引入另一種能有效解決市政道路縱坡小于0.3%路段的排水收集措施——縫隙式排水溝。淺析縫隙式排水溝設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為后續(xù)市政道路設(shè)計(jì)及施工提供有價(jià)值的參考。