通過(guò)分析目前高速公路邊溝設計，結合高速公路建設的工程實(shí)際，初步探討了目前高速公路邊溝排水設計的基本原則，設計人員應對項目所在地的地理條件、降雨量、土質(zhì)、邊坡型式等設計因素進(jìn)行綜合考慮,進(jìn)行認真計算和分析,選擇相應類(lèi)型和尺寸邊溝，既減少工程量又滿(mǎn)足邊溝排水。

關(guān)鍵詞：高速公路；邊溝；排水

隨著(zhù)中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，基礎設施建設項目越來(lái)越多 ,其中高速公路建設發(fā)展迅速。在高速公路里程不斷增加的同時(shí)，不可以忽視質(zhì)量的重要性。其中路基是高速公路的主要組成部分，路基質(zhì)量的好壞直接影響到路面的使用質(zhì)量。路面的損壞往往與路基排水不暢，邊坡失穩等有直接關(guān)系，而且修復難度大、費用高。在實(shí)際工程設計中，有些設計人員未能充分考慮其功能的重要性，對一些設計因素缺乏認真的分析，使高速公路排水設計存在明顯的不合理性，尤其在邊溝設計上普遍存在以下問(wèn)題：

(1)沒(méi)有考慮地區差異，缺乏對地理條件、降雨量、土質(zhì)、邊坡型式等設計因素綜合分析和研究，缺乏對各地區最大降雨量及邊溝排水能力的計算和分析，造成邊溝設計千篇一律，型式單調；

(2)出水口間距過(guò)長(cháng)，不能及時(shí)排水；

(3)邊溝底表標高控制不當，中央分隔帶雨水通過(guò)橫向排水管排出困難。

(4)邊溝設計偏于保守且尺寸偏大，線(xiàn)形較差。這些不合理性不僅加大了邊坡防護工程量，而且影響了高速公路的整體美觀(guān)性，增加了施工難度，給工程造成了很大的浪費。

　　1.邊溝設計的問(wèn)題分析

　　在平原地區高速公路上 ,有的出水口間距較長(cháng) ,如若在兩個(gè)出水口之間邊溝的溝底縱坡發(fā)生了變化 ,則存在一個(gè)溝渠泄水能力計算問(wèn)題。

　　由曼寧公式:

(1)

　　式中: —溝或管的泄水能力 ；

　　— 溝或管的平均流速 ；

　　— 過(guò)水斷面面積 ,各種溝管過(guò)水斷面的面積計算式可參考附錄B，《公路排水設計規范 》(JTJ 018 - 97)。

　　由謝才公式:

(2)

　　式中: —水力半徑(m), ；

　　—過(guò)水斷面濕周 ；

　　—水力坡度 ,無(wú)旁側入流的明溝 ,水力坡度可采用溝的底坡；有旁側入流的明溝 ,水力坡度可采用溝段的平均水面坡降；

　　—流速系數 () ,可按曼寧公式計算確定:

(3)

　　—溝壁或管壁的粗糙系數。

　　　由以上各式 ,可得溝渠泄水能力為:

(4)

　　溝渠的泄水能力應大于其流量 (),為總匯水面積,()，為降雨重現期轉換系數，降雨強度轉換系數，為降雨強度 (mm/min)，可查《公路排水設計規范》。

　　目前，高速公路的邊溝一般采用邊坡為1:1 的梯形明溝，因此，可采用明渠的流量計算公式，計算梯形邊溝的排水能力。按溝最小底坡i=0.3%計算，目前高速公路常用的底寬60cm、上口寬180cm的邊溝，按照上述公式

(4)計算分析，江浙滬地區最大能承受的路面排水能力長(cháng)度可達400m。顯然，這對于平原水網(wǎng)地區或丘陵山區都是不合理的。因為平原微丘區一般每200--400m 有一道涵洞，一般需要的邊溝長(cháng)度為100--200m，大于400m 的情況很少，因此，不能以全線(xiàn)最大邊溝長(cháng)度所需的排水斷面作為全線(xiàn)邊溝設計的標準斷面。

　　2.常用的邊溝型式

　　下面對較為常用的邊溝的特點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明 。

(1)梯形斷面邊溝。在路基外側開(kāi)挖梯形土溝,其外側可與護墻等構造物統一用片石等材料進(jìn)行防護的斷面型式。這種斷面型式的邊溝一般用于短路塹段,且不設蓋板。優(yōu)點(diǎn)是受力好,穩定性強且不易損壞,便于施工；缺點(diǎn)是明溝效應明顯,基坑開(kāi)挖大,對沿線(xiàn)生態(tài)破壞較大，且路容不美觀(guān)。

(2)矩形斷面邊溝。在路基外側開(kāi)挖矩形土溝,采用漿砌片石和片石混凝土加固的斷面型式。這種斷面型式的邊溝適用于降雨量較為充沛、縱坡大而沖刷嚴重的地區,要求公路沿線(xiàn)石料豐富。優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單方便,排水效果好；缺點(diǎn)是明溝效應嚴重,不易于維護清淤。

(3)碟形斷面邊溝。在路基外側設弧形淺明溝,采用素混凝土鋪面防護的斷面型式。這種斷面型式的邊溝適用于干旱少雨、石料缺乏的地區邊溝較短路段。優(yōu)點(diǎn)是有效消除了明溝效應,有利于行車(chē)安全,路容美觀(guān),工程量小,對沿線(xiàn)生態(tài)破壞??；缺點(diǎn)是排水量小。

(4)蓋板邊溝。在矩形邊溝上加設混凝土蓋板或承載蓋板的邊溝型式。這種斷面型式的邊溝適用于長(cháng)路塹路段。優(yōu)點(diǎn)是有利于行車(chē)安全,避免了明溝效應,減少了路基邊坡開(kāi)挖，路容景觀(guān)好,便于維護；缺點(diǎn)是工程費用大。

　　3.邊溝選擇地建議

(1)高速公路匯水面積較小、排水距離較短路段和停車(chē)區等邊緣，可采用淺碟型生態(tài)邊溝(土溝+隔滲層+草皮)或暗埋式邊溝等。

(2)對于行車(chē)速度大于等于60km/h的高速公路，為避免“明溝效應”，建議采用蓋板邊溝或暗埋式邊溝等。

(3)對于降雨量大的地區，邊溝流量大，過(guò)水斷面相應加大，可采用傳統矩形、梯形邊溝，也是目前江浙滬地區的高速最常用的形式。

(4)對當地的地理條件、降雨量、土質(zhì)、邊坡型式等設計因素進(jìn)行綜合考慮,進(jìn)行認真計算和分析,選定邊溝形式和確定相應邊溝尺寸。

　　總之，高速公路邊溝斷面形式的選擇，應在考慮各影響因素的基礎上，合理選擇，在滿(mǎn)足排水的前提下，盡量做到施工方便、經(jīng)濟美觀(guān)。

　　4.結語(yǔ)

　　要改善高速公路邊溝排水設計存在的諸多不合理性，應注意：1)設計人員應提高責任心，在初步設計時(shí)，認真整理好沿線(xiàn)水系資料，為邊溝設計提供相應依據。2)邊溝總體設計應結合具體情況，因地制宜做好邊溝縱坡、斷面形式和幾何尺寸設計。3)施工過(guò)程中對沿線(xiàn)地形、水系等破壞較大，應派有經(jīng)驗的設計代表到現場(chǎng)進(jìn)行合理的設計調整。