集中截流式排水道路路表工后沉降差控制指标

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摘要：为了合理确定集中截流式排水道路路表工后沉降差控制标准，应用水力水文学等知识和方法，构建了路表集中截流式排水模型，定性分析了路表横向和纵向沉降差对该排水模型宣泄能力的影响，建立了路表横向和纵向容许变坡率计算公式，并以变坡率作为集中截流式排水道路路表沉降差控制指标。最后以某高等级道路为依托进行了计算示例，示例计算结果表明，在该道路条件下基于排水要求的路表工后沉降差控制标准：横向和纵向容许变坡率分别为0.76%和0.22%；而对不同区域及不同等级的道路，应根据道路结构参数及所处地域气象特征计算确定，这样更加客观和准确。

关键词：道路，路表排水；沉降差；集中截流式；水力模型； 变坡率；降雨强度

中图分类号：U418.6 文献标志码：A 文章编号：1672-1683（2015）03-0568-03

Abstract：In order to determine the control index of settlement difference reasonably after the construction of integrated drainage road，an integrated drainage model of road surface was established using the hydraulic and hydrologic methods.The effects of transverse and longitudinal settlement differences on the discharge capability were analyzed qualitatively.The calculation formulas of the allowable slope variation rates in the transverse and longitudinal directions were conducted，and the slope variation rate was considered as the control index of settlement difference of integrated drainage road.The model was applied to a high level road.The results showed that based on the control index of settlement difference on surface drainage，the allowable slope variation rates in the transverse and longitudinal directions are 0.76% and 0.22%，respectively，and the allowable slope variation rate can be determined more objectively and reasonably for different areas and road levels based on the specific road structure parameters and meteorological conditions.

Key words：road；road drainage；settlement difference；integrated drainage；hydraulic model；slope variation rate；rainfall intensity

集中截流式排水是道路路表排水的主要方式之一，它通过路表横坡和纵坡将路表水汇集至路侧拦水带，再引至路外。当路表横坡和纵坡过小时，将导致排水不畅，会在路表与车轮之间形成水膜，该水膜减小了车轮与路表的摩擦系数，易发生水漂，影响行车安全；另外，路表积水渗入基层、路基，影响道路结构的强度和整体性能[1-3]。为此，应确保运营期内路表纵坡和横坡满足排水要求，保证道路路用性能。

由于道路为线形构造物，各路段地质、水文特征存在差异，施工方案、地基处理方案及路堤填筑材料各不相同，施工质量亦不均衡，易造成路基纵向不均匀沉降，当某路段纵向沉降差减小到一定程度时，将影响道路的排水；另外路堤为梯形填筑结构，会出现中部沉降大、两侧沉降小的盆式差异沉降，造成路表横坡减小，甚至影响道路的排水。而道路路基施工是按照标高控制的，工期沉降被后续施工填料弥补，工后路表不均匀沉降才是影响道路路用性能和路表排水的主要因素[4-6]。因而有必要深入研究截流式排水道路工后路表横向和纵向沉降差控制标准，为道路的设计及施工提供指导。

我国规范重点从行车安全方面考虑，仅对软土路基的纵向沉降绝对值进行了规定；国内外研究者开展相关研究的成果多为给定一个具体的差异沉降控制指标作为控制标准，这并不适用于不同区域、不同气象条件及不同等级的道路[7-9]。

因此，为了指导路表采用集中截流式排水的各区域、各等级道路路基路面的设计和施工，本文应用水力水文学等知识和方法，构建了路表集中截流式排水模型，定性分析了路表横向和纵向沉降差对该排水模型宣泄能力的影响，建立了路表横向和纵向容许变坡率计算公式，并以此作为集中截流式排水道路路表沉降差控制指标。

1 路表集中截流式排水模型

路表集中截流式排水系统主要由设置一定横坡的路表、设置在路肩外侧的挡水结构及沿纵向每隔一定距离设置的泄水口等组成，见图1。它主要是通过设置一定横坡的路表将雨水汇集至路肩外侧的挡水结构处，然后再利用挡水结构与路表构成的三角地带作为排水通道，再通过道路纵坡将汇集的水排至泄水口，从而引出路表。因而，可将路表集中截流式排水系统构建为一个汇水与排水模型，路表半幅宽度B（单坡路段为全幅宽度）坡面与路表泄水口之间的长度Ls构成汇水区，路肩挡水结构与路表一定的区域构成三角形排水通道，假设路表泄水口之间无变坡，且仅考虑沉降差导致纵坡变小这一种情况。

2 路表纵向容许沉降差控制指标分析

汇水区域的水要顺利排出，路肩挡水结构与路表一定区域构成的三角形排水通道的坡度必须足够大，即路表的纵坡必须满足要求。而当道路发生不均匀沉降时，路表的纵坡可能变小，将影响该排水通道的宣泄能力，当宣泄能力无法满足排泄设计流量要求时，路表就会积水，进而影响道路路用性能和行车安全。其中，路表相邻泄水口断面路表的沉降差值即为路表纵向沉降差，路表纵向沉降差与路表泄水口之间的长度Ls的比值定义为路表纵向变坡率，亦为路表变形前后的纵向坡度变化值；由于不同道路泄水口间距不同，用纵向变坡率作为沉降差控制指标更准确。

3 路表横向容许沉降差控制指标分析

降落在路表的水必须依靠一定的路表横坡才能快速汇集至路肩排水通道，再经排水通道排出。而道路为梯形结构，在自重等因素的作用下，填筑材料及地基会发生变形，在路表形成盆式变形[10-13]（见图2），即路表中心变形量大，路表两侧变形量小，从而造成路表横坡度变小，当变小至一定程度时，将影响路表汇水及排水能力。其中，路表中心变形与路表边缘变形的差值即为路表横向沉降差，路表横向沉降差与路表半幅宽度B（单坡路段为全幅宽度）的比值定义为横向变坡率，亦为路表变形前后的横向坡度变化值；由于不同道路路表宽度不同，用横向变坡率做为沉降差控制指标更准确。

5 结论

（1）构建了路表集中截流式排水水力模型，定性分析了路表横向和纵向沉降差对该排水模型宣泄能力的影响，推导出了路表横向和纵向容许变坡率计算公式，并以此作为集中截流式排水道路路表沉降差控制指标。

（2）按照本文推导出的公式计算了基于排水要求的示例道路路表工后沉降差控制标准；在该道路条件下横向和纵向容许变坡率分别为0.76%和0.22%；而对不同区域及不同等级道路，应根据道路结构参数及所处地域气象特征代入本文推导公式进行计算确定，这样更加客观和准确。

确立合理的路表横向和纵向沉降差控制指标，能够为地基处治方案和路基设计以及路基填筑变形控制提供依据，也为路面排水设计提供参考。

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