高速公路下挖通道排水设施对比分析

高速公路下挖通道排水设施对比分析

由伟锋

（河北省交通规划设计院，石家庄市建设南大街36号，050011）

摘要：为了从根本上降低高速公路的路基高度，本文研究了采用低于地面的下穿通道形式，同时采取措施解决通道处的排水问题。本文主要采用设置防雨棚、 设蓄水（蒸发）池和设置泵站三种形式，对各自的优缺点和适用条件进行了对比分析研究，得出不同形式的排水设施所能适用的通道类型，并对其经济性指标进行了分析。

关键词：高速公路，下挖通道，排水设施，对比分析

1 引言

根据对高速公路路基高度的影响因素分析可知，通道的形式和数量是制约路基填土高度设计的“瓶颈”。通道的数量可以通过合理规划合并适当减少，但是减少的数量不会太多，不会在根本上解决高速公路路基高度问题。至于通道的形式，可采用两种方式解决，一是采用上跨主线的天桥形式；二是采用下穿且低于地面的通道形式，简称下挖式通道，同时采取措施解决通道处的排水问题，如此才能从根本上降低高速公路的路基高度。这两种方式的优劣之处在前面已有论述，第一种上跨天桥的方式主要涉及到公路的造价问题，本文主要研究下挖通道式通道内排水问题的解决措施。

2 通道处排水设施设置的原则及通道分类

2.1 排水设施设置原则

下穿通道处排水设施设计应遵循以下原则： （1）保障通过性

由于低于地面的下穿道路大多数为低等级道路，因此排水设施不需要迅速、完全排除积水，只要能够保证车辆通行，不至于使积水长时间影响交通即可。

（2）兼顾蓄水性

我国人口众多，人均水资源少，尤其是北方地区，地下水位呈下降趋势，因此要尽量考虑到雨水的存蓄，增加排水设施的功能。

（3）防排相结合

充分考虑防水和排水两种方案，综合比较，相互补充。 （4）综合考虑景观、环保、安全等因素

充分考虑公路沿线的景观、行车安全与公路设施的安全，以及环境保护等因素。

2.2 通道下部排水设施布设

下挖通道处的排水设施方案可分为3种：设防雨棚、设蓄水（蒸发）池 和设置泵站。但是3种方案具体设计时，要依据具体的通道类型进行仔细研究，鉴于此应先将通道进行分类。 2.3 通道的分类

依据《公路工程技术标准》和被交道使用功能，通道桥分汽车通道、机耕通道、人行通道三种型式。车行通道的净空应符合以下规定：

净空：通行拖拉机畜力车时应大于或等于2.70m，通行农用汽车时应大于或等于3.20m；

净宽：根据交通量和通行农业机械类型选用应不小于4.00m，通道过长或敷设排水渠时宜视情况增宽。

人行通道净高应大于或等于2.20m，净宽应大于或等于4.00m[37]。 但实际设计中，通道净空应参考大型农机使用、集装箱运输情况，适当调整部分通道净空尺寸，并对桥下路面进行硬化，便于以后的改造和利用。

依照上述标准，将下穿通道分为如下几类，对其可以实施的排水设施进行讨论，通道分类详见表2.1

表2.1 通道分类

通道类型 人行通道 机耕通道 机耕通道 汽车通道 汽车通道 汽车通道 净空/m 2.2 2.7/3.2 3.2 3.2 3.6 4.5 净宽/m 4 6 8/10/13 6/8 8/10/13 8/10/13/16 引道纵坡 3% 5% 5% 6% 6% 6%

3 三种排水设施对比分析 3.1 防雨棚

此方案的设计思路是采取措施防止雨水流到通道底部。通道下穿且低于地面，这就需要有一段的引道过渡使次级道路的标高逐渐下降，直到留有足够净空下穿高速公路。因此只要采取一定的措施，拦截和引排次级道路上游方向的地表水，以减少流向通道底部的地表水。同时在通道引道上加盖防雨棚，防止雨水直接降落到通道下穿范围内，就可解决通道内积水问题。

在通道引道的两侧设置立柱，立柱的材料可用钢管或钢筋混凝土。立柱的顶端加盖石棉瓦或者钢化玻璃顶棚，顶棚距引道路面的净空，根据通道的等级不同而定。雨棚宽度应大于通道宽度，同时在雨棚两侧的地面上设置排水沟，将雨棚拦截的降雨排出通道范围，或排到高速公路边沟中。

采用石棉瓦材料时，防雨棚内的光线会比较暗，但是由于防雨棚采用立柱，不是封闭式的，所以只有到接近通道底部，才会面临此问题，但一般也不需设置照明装置；采用钢化玻璃材料时，由于是透明材料，不存在通道内光线暗的问题。

由于雨棚顶面基本上高于地面，为防止防雨棚对当地景观等造成影响，对其进行绿化设计，可在引道两侧种植藤类植物，使其沿立柱漫爬到雨棚上，增加雨棚的绿化效果。

对于比较重要的通道，或是旅游公路上的通道，还可结合当地材料和建筑风格，对雨棚进行建筑美学设计，使之成为展示当地风俗特点的建筑。 3.2 泵站

此方案是将汇集到通道底部的雨水通过管道汇集到通道旁边设置的集水池中，然后用水泵将池中的水抽升上去排放到有利地形或高速公路边沟中去。此方案中通道下穿引道上的排水设施以及通道底部排水管道的尺寸与蒸发（蓄水）池方案中的相同，不用再重复计算，只需要对泵站进行详细设计即可。

设置泵站时，宜设置成暗式泵站，选用潜水泵，泵室设在集水池的上方。由于通道低于地面，因此泵站集水池和泵房不能设置在高速公路下方，要设置在通道引道旁边且不能距离高速公路边缘太远，以减短排水管道的长度。通道底部排水口的设置，应根据高速公路的宽度来确定，尽量不应距集水池太远，可以偏于通道的某一侧。

3.3设蒸发（蓄水）池

如果允许引道上方降雨汇流到通道底部，应采取措施将雨水设法排出去，如果通道周围有河流、湖泊或是低洼地势等有利地形，可将雨水排到有利地形中。周围没有有利地形，可采用两种方法：一种方法就是采用管道，将通道底部水排到附近的蒸发（蓄水）池中。另一种是设置泵站，用水泵把积水排出去

（1）单个蒸发（蓄水）池方案设计

通道处排水设施总体布设是：在通道引道的起始点处设置拦水带（或截水沟），使引道范围外次级道路上的雨水不会流向通道内。在引道两侧设置边沟。同时在每一侧引道上设置2道截水沟，将上部雨水尽快汇集到边沟中，汇流到通道底部，通道底部路面设横向排水沟，方便雨水流向排水口处。

通道下部的雨水通过管道排放到离通道较远的蒸发（蓄水）池中。《公路排水设计规范》中规定，蒸发（蓄水）池位置距高速公路的边沟不应小于5m，面积较大的不应小于20m。由于通道底部雨量集中，导致蒸发（蓄水）池尺寸偏大，占地多，但是考虑到下挖管道施工不便，此处可离公路边沟近一些，以减短管道长度，初步选定为10m。通道底部设置2个排水口（其中1个备用，避免因堵塞出现排水不畅），2个排水口相距不要太远且靠近高速公路边缘，减短管道长度。

（2）多个蒸发（蓄水）池方案设计

如果在雨量大，或是地下水位高的地方，单个蒸发（蓄水）池排水压力大，可考虑将通道引道上的雨水分散排出，来减少通道底部的排水压力。具体可采用以下措施：在引道两侧边沟靠近第一道截水沟下方，即低于地面约1m的地方，设置横向排水口，同时在边沟上设置挡板，将第一条截水沟以上汇集的雨水通过横向排水管道排放出去。由于横向排水口已低于地面1.0m，所以排水管道的末端，仍要设置小型的蒸发（蓄水）池，共设4个，靠近通道引道两侧边沟。这样就可以使汇集到通道底部的雨水减少约1/3，减少通道底部排水压力。同时也可以减小存蓄通道底部雨水的蒸发（蓄水）池的尺寸，使蒸发（蓄水）池的适应范围更广。

3.4 几种方案的特点对比

防雨棚适用范围比较广，方便易实施，其形式和材料也是多种多样，需要根据具体的降雨气候条件认真选择，找到便宜适用的方式和材料。当然这种方案也