王瑋

（上海吳淞市政建設(shè)有限公司，上海 200000）

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐加快，鐵路、公路運(yùn)輸能力不斷提高，路網(wǎng)建設(shè)要求形成規(guī)模，現(xiàn)有的平交道口己很不適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，在我國(guó)鐵路運(yùn)輸大提速的工程中，鐵路與公路有許多的平交道口，從安全運(yùn)輸、提高效率的要求出發(fā)，鐵路部門(mén)需要以立體交叉形式來(lái)滿(mǎn)足，下穿橋以其更為經(jīng)濟(jì)的造價(jià)、同樣實(shí)用的功能服務(wù)于社會(huì)，所以在我國(guó)大多數(shù)城市中被廣泛采用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，下穿橋約占我國(guó)己建城市立交橋總數(shù)的75%以上。但是，這些已建的下穿橋有80%的存在不同程度的問(wèn)題，如路基沉陷、沖刷、坍塌、翻漿。水是造成或加速下穿道路以及其他道路破壞的主要自然因素，在公路排水方面，盡管我國(guó)已經(jīng)取得了很多成果，但是，近年來(lái)，由于水毀造成的公路損壞問(wèn)題尤為突出，全國(guó)每年公路水毀的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)十億元。特別是黃河沖(淤)積地區(qū)，水的危害更大，往往2到3年后下穿道路的部分路段就要重建。立交排水愈來(lái)愈受到有關(guān)工程技術(shù)人員的重視。

路基排水系統(tǒng)應(yīng)集攔截、匯集、攔蓄、輸送、排放地表水或地下水的排水設(shè)施和構(gòu)造物于一體，將可能危害路基穩(wěn)定的地面水和地下水通過(guò)適當(dāng)?shù)呐潘O(shè)施，迅速排出至路基范圍以外，將路基工作區(qū)內(nèi)的土基含水量降低到規(guī)定的范圍內(nèi)，確保路基強(qiáng)度、邊坡穩(wěn)定及行車(chē)安全。對(duì)下穿橋的排水，除了設(shè)置完善的排水系統(tǒng)設(shè)施外，還需從路面的材料選擇和材料組織設(shè)計(jì)以及路面結(jié)構(gòu)等方面研究排水問(wèn)題，總結(jié)出一套下穿道路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則和方法，為施工單位修建下穿橋的道路時(shí)，在如何防止雨水及地下水對(duì)道路的破壞方面提供理論依據(jù)與技術(shù)指導(dǎo)，以改善行車(chē)環(huán)境，延長(zhǎng)道路使用壽命，從而節(jié)約建設(shè)資金。

2 進(jìn)水口的不同設(shè)計(jì)的介紹

2.1 開(kāi)口式進(jìn)水口

開(kāi)口式進(jìn)水口又稱(chēng)緣石開(kāi)洞進(jìn)水口，即在緣石或攔水帶豎面上開(kāi)口，讓邊溝內(nèi)水流側(cè)向流入，是下穿道路和其他公路路面排水廣泛采用的形式之一，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不妨礙交通。由于是側(cè)面攔截水流，開(kāi)口式排水溝中的水流方向總是與入口處平面的法向垂直，所以排水效果較差。

2.2 格柵式進(jìn)水口

格柵式進(jìn)水口又叫雨蓖子入水口，通常是在下穿公路上開(kāi)口，以格柵覆蓋，使邊溝內(nèi)水流向下流入，由于這種開(kāi)口方式能直接攔截水流，截流效果較好，但是易遭泥沙、垃圾堵塞，失去截流作用。這類(lèi)進(jìn)水口分縱格型和橫格型，縱格型開(kāi)孔方向與下穿公路的路面水流方向一致，所以，模擬試驗(yàn)證明同樣的尺度和開(kāi)孔率，縱格型比橫格型的截流效果要好，水流速度較大時(shí)，兩者差別尤其明顯。只有在縱坡平緩時(shí)兩者截流效果才基本相同。

2.3 組合式進(jìn)水口

組合式進(jìn)水口是由開(kāi)口式和格柵式組合成的進(jìn)水口。下穿道路使用這種組合式入水口能有效的排出路面積水，在格柵式被堵塞時(shí)，側(cè)面開(kāi)口式入水口仍能起截流作用，防止入水口堵塞造成路面嚴(yán)重積水。

3 地下排水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式

普通道路的地下排水系統(tǒng)通常有暗溝、滲井和滲溝。下穿道路屬于挖方路段，所以傳統(tǒng)的暗溝無(wú)法將地下水排出路界;滲井的作用是將路面水通過(guò)滲井滲入地下排出，而下穿道路的地下排水系統(tǒng)的主要作用是降低地下水位，因而下穿道路的地下排水系統(tǒng)不采用滲井，而是采用滲溝來(lái)降低地下水位。

下穿橋的地下排水系統(tǒng)主要是由引道下相互連通的縱向和橫向盲溝管組成。地道箱體兩側(cè)的盲溝系統(tǒng)經(jīng)連通管穿過(guò)箱體后串通，一并進(jìn)入地道泵站。盲溝系統(tǒng)通常呈“井”字型布置，根據(jù)滲流半徑確定盲溝管的鋪設(shè)間距。滲溝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)良與否，直接決定著下穿橋的使用壽命。

按構(gòu)造的不同，滲溝大致有三種形式，如下圖所示。I式為填石滲溝，也稱(chēng)盲溝;II式下部設(shè)排水管;III式下部設(shè)石砌排水空洞，三種形式均由排水層(石縫或管、洞)、反濾層和封閉層所組成。

4 滲井的水力學(xué)模型

4.1 普通完全井

設(shè)潛水含水層的厚度為H，井內(nèi)外初始水面原為地下水的天然水面，由于井中抽水(類(lèi)似于滲溝排水)，井中水面面下降(類(lèi)似于滲溝周?chē)植康叵滤幌陆?，可造成四周地下水向井集流(向滲溝匯集)，若含水層體積很大，盡管井中抽去一定流量仍可保持含水層厚度H恒定不變，當(dāng)抽水一段時(shí)間后，將近似地形成一個(gè)對(duì)稱(chēng)于井軸的浸潤(rùn)曲線(xiàn)，流向井的過(guò)水?dāng)嗝媸且幌盗袌A柱面，其徑向各斷面的滲流情況相同，除井周?chē)浇膮^(qū)域外，浸潤(rùn)曲線(xiàn)的曲率很小，可看作恒定漸變滲流，可應(yīng)用裘皮幼公式計(jì)算斷面平均流速。示意圖如上圖所示。

4.2 自流完全井

設(shè)承壓含水層(又稱(chēng)自流含水層)的厚度為t，井穿過(guò)上部不透水層，井底直達(dá)下部不透水層表面，水由高度為t的井壁周?chē)?濾水管)滲入井中，這就是自流完全并。抽水前，井中初始水深H為此承壓含水層的總水頭，井中水面即地下水天然水頭面，它高于t，有時(shí)甚至可高出地面。當(dāng)抽水時(shí)，井中水深由H降至h，井外承壓含水層各處的測(cè)管水頭線(xiàn)將近似地形成一個(gè)對(duì)稱(chēng)于井軸線(xiàn)的漏斗形水頭降落曲面。地下水向井匯集的過(guò)水?dāng)嗝媸且幌盗懈叨葹閠的圓筒面，徑向各斷面的滲流情況相同，除井周?chē)浇鼌^(qū)域外，測(cè)管水頭線(xiàn)的曲率很小，可看作恒定漸變滲流。示意圖如下圖所示。

5 滲溝設(shè)計(jì)的埋置深度

滲溝的設(shè)計(jì)深度采用公式(見(jiàn)下圖)：h=z+p+ε+d+h0+h1

6 總結(jié)

本文題對(duì)下穿公路的路面排水設(shè)施進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)，通過(guò)水利計(jì)算和試驗(yàn)，改變了以往在下穿道路沿線(xiàn)布設(shè)邊溝的設(shè)計(jì)方法，而是根據(jù)下穿公路的路面寬度和長(zhǎng)度在下穿公路的最低點(diǎn)處設(shè)置數(shù)量不等的進(jìn)水口。實(shí)踐證明本文的設(shè)計(jì)方案成功的解決了下穿公路雨天積水的弊病。

[1]成永旭，劉國(guó)臣.高速公路下穿橋頂進(jìn)施工，山西建筑，2004年

[2]傅智.水泥混凝土路面施工技術(shù)，同濟(jì)大學(xué)出版社，2004.年