天津市市政工程设计研究院
摘要：我国山区公路边坡水毁现象较为严重，经调查发现该病害多发于排水系统设置不完善的路段，因此合理设置排水系统对于减少公路水毁和促进社会经济发展具有重大意义。本文在现行《公路排水设计规范》(JTG/T D33-2012)对公路排水设计规定的基础上，结合《341国道志丹过境公路改建工程》的工程实例，研究山区公路边坡排水综合设计内容和方法，并在实际工程中进行应用。
关键词：山区公路；排水设计；土质边坡
0 引言
在诸多影响公路交通安全的灾害中，公路水毁是主要的病害之一，其中公路边坡水毁在公路水毁中占很大比重。根据陕西和四川等地的调查，公路边坡水灾害多发生于边坡综合排水系统不完善的段落。公路排水系统是由拦截、汇集、输送、排放公路用地范围内地表水和地下水的设施组成的系统[1]，因此，如何合理完善地设计边坡综合排水系统，将降落在边坡上的雨水、流向边坡的地表水和地下水迅速有效地汇集并排出路界，以保证路基的稳定性和耐久性，对高速公路的行车安全、减少公路边坡水毁、确保公路畅通及促进山区经济发展具有重要的社会意义和巨大的经济效益。
本文在现行《公路排水设计规范》(JTG/T D33-2012)对排水综合设计规定的基础上，讨论山区公路边坡综合排水设计的原则、设计内容和设计过程，并将理论成果运用在工程案例中。
1 山区公路边坡排水设计原则及排水设施
1.1边坡综合排水设计原则
山区公路边坡综合排水设计原则包括以下几点：
（1）预防为主，防治结合。边坡综合排水设计应当坚持预防为主，设计阶段加强排水设施设计，若出现问题应及时治理修复。
（2）分级截流，纵横结合。对于高边坡应采取分级截流的方式及纵横布置排水路径的方法进行处理，坡顶以外的地表水通过坡顶截水沟排走，每一级边坡平台的地表水通过设置截水沟排走，坡脚设置边沟或排水沟。
（3）内外排水，综合治理。除了排走边坡的地表水之外，还应排走地下水，综合治理，这样才能保证边坡不受水毁灾害。
（4）边坡进行合理防护。除了排水设施的设计，还应对边坡进行必要的防护措施，如窗孔式护面墙和拱形骨架护坡等。同时注重边坡的绿化设计，不仅提高了边坡的稳定性，而且极大程度上防止水土流失，提高了美观性。
1.2边坡排水设施的分类
对边坡产生危害的主要包括地表水和地下水，边坡的地表水设施包括截水沟、急流槽、边沟和排水沟等形式；地下水排水设施包括明沟、暗沟、渗沟、盲沟和挡土墙背排水等。
2 山区公路边坡排水系统设计
2.1边坡截水沟
截水沟是指设置在路堑边坡坡顶以外、高边坡平台上或山坡路堤上方的适当位置，用以拦截和排除路基上方自然斜坡流向路基的地表径流，防止水流冲刷、侵蚀挖方边坡和路堤坡脚的沟渠[2]。根据截水沟在边坡上的不同位置和作用，可分为坡顶截水沟和平台截水沟。坡顶截水沟设置在坡顶一定距离外，用来拦截来自坡顶上方的地表径流，防止水流冲刷边坡。平台截水沟设置在边坡平台上，用来排走坡面及平台上的水，防止水流冲刷边坡。
截水沟设置的必要性与影响因子之间为非线性关系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这几个影响因子包括：（1）挖方边坡上方汇水面积；（2）边坡工程地质条件；（3）边坡高度与坡度；（4）降雨量；（5）边坡防护措施。设置的截水沟应保证能够迅速地排走地面水，沟底纵坡一般不宜小于0.5%，以免水流停滞。截水沟的布置应结合地形条件、汇水面积及地理位置合理布设，转折处要采取加固措施。截水沟的水流一般应避免排入边沟，应尽量利用地形和急流槽结合，将水排到山坡一侧的自然沟中，或直接引到桥涵出口处。
2.2边坡急流槽
在路堤和挖方坡面或者坡面平台上从坡顶向下竖向集中排水时，或者在截水沟或排水沟纵坡度很大时，可设置急流槽。急流槽的作用是将截水沟或坡顶水流引向坡脚并排出坡面，主要用于路堑边坡坡面排水。
急流槽分为进口、槽身和出口三个部分，进口部分为宽度逐渐缩小的喇叭口过渡段，过渡段长度约为过渡段前过水断面水深的一倍。从水力学角度急流槽间距越小，边坡表面的水越能快速地被排出坡面，但增加急流槽数量必然增大工程造价，所以急流槽的间距应根据汇水量满足截水沟的排水功能即可，公路边坡工程中急流槽的间距通过调查认为50m一般可以满足要求。
2.3边沟
边沟是设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内流向路基的少量地面水，包括路面、路肩、边坡坡面上流下的地表水，它是公路排水中最常用的排水设施[3]。
公路路线布设在狭窄的沟道中时，由于横向宽度有限，因此更适合矩形和三角形两种形式。但是三角形断面的泄水能力比较小，当设计径流比较大时，可考虑矩形断面，为了保证行车安全，可以在矩形断面上加盖板，这样也延长了路面的横向宽度。
2.4坡脚排水沟
排水沟是用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠，在路堤边坡坡脚或公路下边坡与自然斜坡交接处，排水沟用以防止坡面排水出口、边沟出口的集中冲刷，汇集水流并排入自然沟[4]。在山区排水沟一般沿填方边界设置，在填方坡脚汇集坡面汇流，最终将路基表面水排至自然溪沟或涵洞入口。
3 工程实例
3.1项目概况
341国道志丹过境公路改建工程路线全长16.576km。本项目采用二级公路标准建设，设计行车速度60公里/小时，采用双向二车道，路基宽度12/10米。项目位于黄土地区，路基段大多为高边坡与填沟造地段，因此边坡综合排水设计尤为重要。
3.2边坡排水综合设计
本工程边坡综合排水设计原则包括以下三点：
1、路基排水与当地农田水利建设相配合，公路修建后，尽量做到不干扰、不改变农田原有排灌系统。
2、本项目位于黄土地区，应建立系统的排水网络集中排放，以防渗和有利于水土保持为目的，早接远送。
3、路基排水重现期按10年进行设计，路面排水重现期按3年进行。
1、边沟
一般挖方路段边沟采用0.4×0.4m矩形断面，材料采用C25混凝土，靠路基一侧壁厚为0.3m。其他两侧为0.15m；过村镇路段及深挖高边坡采用0.5×0.5m矩形边沟，材料采用C25混凝土，在加铺盖板，盖板采用厚度为15㎝的C25预制钢筋混凝土，边沟底部厚度0.15m，靠路基一侧厚度为0.3m。浅挖方路段采用三角形边沟，尺寸采用1.05×0.3m，材料采用C25混凝土，厚度为0.2m。
2、平台截水沟
土质路段当挖方高度H＞10m时，采用阶梯式开挖，平台处设置平台截水沟，断面形式U型，断面尺寸为0.4×0.4m，材料为C25混凝土。平台截水沟内水经急流槽流入边沟或者自然沟道。
3、急流槽
按照排水需求，全线共设置两类急流槽，连接边沟与排水沟及涵洞出入口，桥头两侧坡体较陡的路段设置A型急流槽；连接路堑平台截水沟的B型急流槽；路基边部设置拦水带路段，通过急流槽将拦水带的水引入坡脚排水沟或者自然沟道。
4 结论
针对现行《公路排水设计规范》(JTG/T D33-2012)中对公路排水设计规定，论文首先介绍山区公路排水设计原则及排水设施，接下来分析山区公路边坡综合排水设计的内容和过程，最后结合工程实例进行了论证。以上研究成果对山区公路的边坡排水综合设计具有一定参考意义。
参考文献：
[1] 中交路桥技术有限公司. 公路排水设计规范[M]. 人民交通出版社, 2013.
[2] 吕刚. 山区高速公路路基路面的综合排水设计[J]. 黑龙江交通科技, 2011(9):130-130.
[3] 张政杰. 山区公路综合排水系统设计方法研究[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2010(s1):168-170.
[4] 李庚秦. 浅谈山区高速公路综合排水系统设计[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2009(8):107-109.
论文作者:王璨
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/2
标签：公路论文; 水沟论文; 边沟论文; 急流论文; 路基论文; 山区论文; 排水沟论文; 《防护工程》2018年第35期论文;