CN205134481U - 公路超高挖方路段虹吸式排水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种公路超高挖方路段虹吸式排水系统，用于解决高速公路、一级公路超高挖方路段排水不畅的问题，在排水明沟下方间隔一定距离设置中分带集水井，所述集水井通过横向排水管连接至对应于集水井位置的路侧边沟井；且在所述横向排水管外包覆有现浇混凝土基础；在横向排水管两端分别设置镀锌铁丝网；所述边沟沟底的标高低于所述排水明沟沟底的标高；且所述边沟井的井底低于集水井的井底，所述横向排水管倾斜设置。通过结构设计，达到虹吸目的，可以快速的将集水井中的雨水进行外排，保证不大量存水，保证行车安全。

Description

公路超高挖方路段虹吸式排水系统

技术领域

该实用新型涉及高速公路、一级公路排水技术领域，具体地说是一种超高挖方路段虹吸式排水系统。

背景技术

现阶段国内外公路填方超高路段由于超高高侧外侧边坡具备设置急流槽条件，通常做法是在中分带设置集水井，从集水井底部接出横向排水管，出口直接通至超高高侧填方路基的急流槽，就可以将超高路段的积水顺利排出。

公路挖方路段超高高侧由于受地形条件限制，超高高侧路面汇水很难排出路基之外。目前，国内外通常的做法主要有以下几种：

1.设置排水明沟

通过在中分带两侧间隔设置路缘石或拦水带将水汇集排至中分带的排水明沟，通过中分带的排水明沟将水纵向排至填挖交界处，然后通过填方段集水井将挖方段排水明沟的水排出至路基范围外。

该超高挖方段排水系统缺点是排水明沟尺寸较小，在超高挖方段较长汇水面积较大时，排水明沟的排泄能力不能满足超高挖方段超高高侧路面汇水的要求，排水明沟的水容易溢出倒流回路面，造成超高高侧路面积水，影响行车安全。

2.设置中分带集水井

通过在超高段靠近路缘带一侧或在中分带内侧每隔一定距离设置集水井，将超高高侧行车道路面的水收集起来通过埋在路面结构层下方的横向排水管集中排到路侧边沟，通过路侧边沟将超高高侧路面汇水纵向排出路基范围外。

该超高挖方段排水系统的缺点是，超高段的边沟的沟深必须全部加深，否侧连接中分带集水井的横向管接不到边沟底部，无法将集水井的水排至边沟。超高段全线边沟沟身加深，则必然会导致边沟圬工量的加大。因此，该排水系统不经济，对工程造价会有一定的影响。

3.设置中分带开口

高速公路及一级公路通过设置中分带开口来排出超高高侧路面的汇水。设置中分带开口后，超高高侧的路面汇水可以通过中分带开口直接排至超高低侧的边沟，通过超高低侧的边沟将水纵向排出路基范围外。

该超高排水方式的缺点是，中央分隔带开口的设置距离受限制。《公路路线设计规范》(JTGD20-2006)规定：互通式立体立交、隧道、特大桥、服务区设施前后，以及整体式路基、分离式路基的分离(汇合)处，应设置中央分隔带开口，除上述情况外，中分带开口间距不小于2km。因此，对于纵坡较大排水顺畅的挖方超高段，可通过设置中分带开口排出挖方超高段汇水，但是对于纵坡较小的超高挖方段，则超高高侧的路面汇水不易排出，容易造成路面积水，影响行车安全。

4.增设路拱线(单幅设置路拱横坡)

通过对超高高侧“+2％～-2％”的路段较长范围的排水不畅区域进行路拱的重新布设，即设置单幅路拱横坡，尽量减少平缓区域范围。

该超高排水方式的缺点是：设置超高是因为当车辆在圆曲线上行驶时，会产生离心力，而离心力可通过设置圆曲线和超高来控制。在高速公路上，因车速很高，单幅设置路拱的方式会对行车安全造成很大影响。

5.调整路线纵坡

即不设置超高排水设施，仅加大超高挖方路段的路线纵坡使超高路段的水排出。这一做法在地形条件允许时，可以采取此方法排水，但往往挖方段地形条件不允许，或是加大路线纵坡需要增大挖方路段的挖方量，施工成本会大大提高。

鉴于此，为了更快的排出超高高侧道路的路表水，保证行车安全及延长高速公路、一级公路的使用寿命，提高道路的建设效益，目前亟需实用新型一种可同时满足设置灵活，节约造价，能够保障行车安全的超高挖方段的排水设施。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种公路超高挖方路段虹吸式排水系统，用于实现超高挖方路段的排水问题，并同时优化和延长道路的建设效益和使用寿命。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

公路超高挖方路段虹吸式排水系统，包括超高挖方路段本体，超高挖方路段本体由两侧的行车道和中间的中分带组成，其特征在于，

路缘石采用底部带孔的凸缘石及平缘石交替布置，且在中分带两侧设置砂垫层，在所述砂垫层中埋设有将超高高侧路面结构内部的水排到中分带排水明沟内的泄水管；

在所述排水明沟下方间隔一定距离设置中分带集水井，所述集水井盖有集水井井箅子；且在集水井井底设置通信管道；

所述集水井通过横向排水管连接至对应于集水井位置的路侧边沟井；且在所述横向排水管外包覆有现浇混凝土基础；在横向排水管两端分别设置镀锌铁丝网；

若干边沟井通过边沟纵向连通并设有溢出口；且在边沟的一侧设置将低侧路面结构内部汇水排出路面结构的碎石渗沟；

所述边沟沟底的标高低于所述排水明沟沟底的标高；且所述边沟井的井底低于集水井的井底，所述横向排水管倾斜设置。

进一步地，所述集水井的间距由超高高侧路面汇水决定；所述边沟井间距由超高低侧挖方边坡汇水量、超高低侧路面汇水及从集水井汇入的水量之和来决定，且横向排水管的间距取中分带集水井间距与边沟井间距二者的较小值。

进一步地，所述集水井由C25混凝土浇筑而成，且集水井间距间隔75m至150m设置一处。

进一步地，集水井的深度为路面结构层厚度与横向排水管及混凝土垫层厚度之和，集水井的宽度为排水明沟的宽度。

进一步地，所述路缘石采用C25混凝土预制，缘石与缘石砌缝宽1cm，采用M7.5水泥砂浆砌筑并勾平缝，缘石与路面之间采用M7.5水泥砂浆填塞并勾平缝。

进一步地，所述泄水管间隔10m设置，所述泄水管外围包裹透水土工布。

进一步地，所述横向排水管为玻璃钢夹砂管，壁厚不小于8mm，环刚度≥10kPa。

进一步地，所述边沟盖板是钢筋混凝土预制板，并在边沟盖板上设置通孔或通槽。

进一步地，在潮湿路段挖方边沟处设置纵向排水渗沟，纵向排水渗沟设置在边沟的下方或者侧下方。

进一步地，所述集水井的深度小于1.5m，纵向长度为60cm，横向宽度为30cm。

本实用新型的有益效果是：

通过结构设计，达到虹吸目的，可以快速的将集水井中的雨水进行外排，保证不大量存水，保证行车安全。

同时，对集水井和边沟井处的结构优化，可以实现路基中的渗水快速的排干，延长公路的使用寿命。

提供了一种具有综合性能的排水性能，使用寿命、排水性能均有提高，同时建设成本也较低。

附图说明

图1为横坡的超高过渡过程示意图。

图2为超高段路面排水横断面图。

图3为挖方超高路段中央分隔带集水井大样图。

图4为图3的平面图。

图5为挖方超高路段排水系统布置图。

图6为图5的平面图。

图7为集水井井篦大样图。

图8为凸缘石断面。

图9为凸缘石立面。

图10为平缘石断面。

图11为平缘石立面。

图12为边沟与集水井衔接大样图。

图中：11凸缘石，12平缘石，21排水明沟，22集水井，23镀锌铁丝网，24集水井井箅子，3横向排水管，41边沟井，42边沟，5砂垫层，51泄水管，6碎石渗沟，7盖板基座，71边沟盖板，8纵向排水渗沟，9通信管道。

具体实施方式

超高路段排水描述：超高路段排水是高速公路及一级公路地表排水的重要内容。当降雨量较大，雨水不能及时排走，加之填筑路基和路肩的土渗透性较差时，渗入路面的水分会长时间积滞在路面结构内部，使沥青从集料表面剥落，从而降低沥青混合料的强度和稳定性，产生较严重的早期损坏，最终将大大降低整个路面结构的使用性能和使用寿命。《公路排水设计规范》(JTG/TD33-2012)第4.4条中明确规定:“年降水量小于400mm的地区，双向四车道公路，可采用在中央分隔带设开口明槽方案，路面水流经内侧路面排出；年降水量大于或等于400mm的地区，或车道数超过四车道，外侧路面水宜通过地下排水系统排除。因此在降水量大的地区的在高速公路及一级公路上，一般不允许上侧半幅路面的表面水横向漫流过下侧半幅路面。须在分隔带边缘处设置汇集和排泄这部分表面水的排水设施。

在设计道路纵向线形时，设计车速和圆曲线曲率是两个重要参数，当车辆在圆曲线上行驶时，会产生离心力，而离心力可通过限制曲线半径或设置超高来控制。在超高段，外侧车道的横坡值从正常路拱条件下的负值转变为全超高条件下的正值。横坡的超高过渡过程如图1所示，位置Ⅰ-Ⅰ为正常的路拱结构，位置Ⅱ-Ⅱ为外侧车道开始旋转至零横坡位置，位置Ⅲ-Ⅲ道路具有统一的横坡值，位置Ⅳ-Ⅳ表示横断面继续旋转至全超高。超高段的曲线设计，导致超高高侧内侧车道边缘降低而外侧车道抬高。这意味着填方超高高侧行车道路面的汇水无法通过路基边坡的急流槽排出，挖方超高高侧行车道路面的汇水无法通过路基边沟排出，因此超高高侧路面汇水只能通过中分带两侧的路缘石收集汇水然后将水引至中分带设置的排水设施，通过中分带排水设施将水排出超高段。

针对现有缺陷，本实用新型的保护主体如下：

本实用新型涉及一种排水系统，能够顺利排出超高挖方段落超高高侧路面水同时增大了超高低侧道路边沟的排水能力，挖方超高高侧段落中间带路缘石采用底部带孔的凸缘石11及平缘石12交替布置，如图8到图11，这种路缘石的布置方式可以将超高高侧的路面的汇水及路面结构内部的汇水集中收集排放至中分带内设置的排水明沟21，然后通过在排水明沟下方间隔一定距离设置中分带集水井22来收集排水明沟汇水，中分带集水井22内部的水通过横向排水管3连接至对应于集水井位置的路侧边沟井41。路侧边沟井41的水汇集到一定高度，通过边沟42纵向排出至路基范围外。由于与边沟井相连的边沟42沟底的标高低于中分带排水明沟21沟底的标高，因此当边沟井内水位到达路基边沟时，便快速通过边沟纵向排出路基范围外，同时边沟井41也具有一定的储水功能，边沟井41的储水功能使边沟的排水能力大大增强，从而保障了整个中分带排水系统的有效性及安全性。本实用新型通过在挖方超高路段合理设置排水系统，有助于防治超高高侧车行道表面及路面结构内部积水，快速有效的排除超高高侧路段汇水，同时边沟井的储水功能也增加了超高低侧边沟的排水能力，从而使挖方超高段的汇水快速有效的排出到路基范围之外，防止由于路面积水引起的路面结构的损坏问题及行车安全问题。本实用新型还公开了虹吸式挖方超高路段排水系统的施工方法。

如图2至图12所示，

问题一：虹吸式排水系统设置间距的确定

虹吸式排水系统一是可以通过中分带集水井22排出超高高侧路面汇水，二是边沟井41可以帮助超高低侧的边沟排出挖方边坡汇水、超高低侧路面汇水及中分带集水井汇水。虹吸式排水系统中中分带集水井22的间距由超高高侧路面汇水决定，合理布置；边沟井41间距由超高低侧挖方边坡汇水量、超高低侧路面汇水及从集水井汇入的水量之和来决定。因此虹吸式排水系统设置的间距取中分带集水井22间距与边沟井41间距二者的较小值，保证排水通畅。

问题二：排水系统各设施的具体要求

1、集水井

集水井22位于中分带内，有C25混凝土浇筑而成。集水井22间距一般75至150m设置一处，集水井22的深度和宽度由路面结构层厚度及排水明沟宽度决定。集水井22的深度为路面结构层厚度与玻璃钢夹砂管及混凝土垫层厚度之和，集水井22的宽度为排水明沟的宽度。

2、镀锌铁丝网

镀锌铁丝网23的设置是为了防止中分带集水井和边沟井的杂物进入横向排水管3，堵塞横向排水管，一般设置在横向排水管两端。同时，镀锌铁丝网可以拆卸，方便横向排水管的清淤工作。

3、中分带路缘石

中分带路缘石采用底部带孔的凸缘石11与平缘石12间隔布置，缘石底部孔隙能够排出路面结构内部的水，凸缘石集中收集超高高侧路面汇水通过平缘石排至排水明沟中去。路缘石采用C25混凝土预制，缘石与缘石砌缝宽1cm，采用M7.5水泥砂浆砌筑并勾平缝，缘石与路面之间采用M7.5水泥砂浆填塞并勾平缝。

4、砂垫层

超高路段中分带一般硬化或是设置花池，砂垫层5起到调平作用。同时，砂垫层可以把超高高侧路面结构内部的水通过泄水管51排到中分带的排水明沟21内去。

5、Φ5cm的PVC泄水管

每隔10m设置一个泄水管51，泄水管外围包裹透水土工布，透水土工布能防治砂砾及杂质堵塞泄水管。超高高侧路面结构内部水就能通过泄水管顺利的排到排水明沟中去，从而防止了路面结构内部水长时间滞留，对路面结构造成损坏。

6、排水明沟

超高路段全路段都设置排水明沟21，排水明沟的作用就是收集超高高侧路段的路面水和路面结构内部水，排水明沟21是用C25混凝土浇筑而成，尺寸可以根据汇水量计算进行设计。

7、集水井井箅子

集水井井箅子24是用钢筋混凝土制作而成，井箅子的作用一是可以让排水明沟的水顺利流入集水井当中，二是可以阻止排水明沟的杂质落入到集水井中，堵塞集水井。

8、横向排水管

横向排水管3是连接集水井和边沟井的设施，采用玻璃钢夹砂管，壁厚不小于8mm，环刚度≥10kPa。

9、现浇混凝土基础

现浇混凝土混凝土基础31的作用一是保护玻璃钢夹砂管，二是将横向管与中分带集水井22和边沟井41的接头连接处给密封住，防止中分带集水井和边沟井与横向排水管的衔接部位渗水。

10、碎石渗沟

碎石渗沟6是收集超高低侧路面结构内部的汇水，通过边沟的碎石渗沟将低侧路面结构内部汇水排出路面结构。

11、盖板基座

盖板基座7是用C20现浇混凝土浇筑，用来安放边沟盖板71的设施。

12、边沟井

边沟井41的作用一是收集集水井汇水，排出超高高侧行车道表面及路面结构内部汇水；二是当挖方边坡汇水量较大时，边沟排水能力不足时，边沟井可以起到临时的储水功能，从而增大了挖方边坡边沟的排水能力。边沟井41是由钢筋混凝土浇筑而成，边沟井的尺寸由汇水量计算而定，边沟井41的井底必须低于集水井22的井底，这样能使集水井的水顺利排到边沟井内，并形成虹吸效果。

13、边沟盖板

边沟盖板71是钢筋混凝土预制板，边沟盖板和边沟井盖板用同一尺寸，可大批量预制构件，并在盖板上设置通孔或通槽。边沟盖板的作用是防止车辆行驶到边沟及边沟井内，保护行车安全。

14、边沟井纵向排水渗沟

纵向排水渗沟8主要是排出路面结构内部水及挖方段潮水段地下水的设施，潮湿路段挖方边沟需设置纵向排水渗沟，一般设置在边沟的下方或者侧下方，因此设置边沟井纵向排水渗沟主要是为了顺接边沟的纵向排水渗沟。一般采用渗水砂石和渗水软管组成。

15、通信管道

高速公路及一级公路中分带都要设通信管道，一般路段通信管道一般直接埋在中分带的种植土里，在超高路段设置集水井设施的中分带内，本实用新型中，通信管道9都从集水井井底穿过，这边要求集水井22井底要有一定厚度，集水井井底厚度为20cm便满足通信管道的设置要求。

问题三，排水系统的养护措施

超高路段虹吸式排水设施的主要养护工作便是清淤工作，各部位的清淤措施介绍如下：

中分带排水明沟21一般尺寸都较小，一般为30cm×30cm，因此清淤很方便，人工进入中分带用铁铲便可完成清淤工作。

中分带集水井的深度主要由路面结构层厚度决定，高速公路路面结构层厚度基本都小于1m，因此，集水井的深度基本都小于1.5m，纵向长度为60cm，横向宽度一般为30cm，因此养护人员进入到中分带用铁铲便可以完成清淤工作。

边沟井的尺寸同集水井差不多，因此清淤原理同集水井类似，都可以通过人工完成清淤工作。

连接边沟井和集水井的横向排水管如果淤堵，高速养护部门都有高压水车，可以利用高压水来疏通横向排水管内的淤堵物，将淤堵物冲到边沟井内，然后再从边沟井内进行清淤。

问题四，排水系统的安全有效性

超高挖方路段虹吸式排水设施的边沟井井底标高要低于中分带集水井井底标高并留有一定的深度，这样可以保证集水井的水能够快速排至边沟井。边沟井内水位一旦超过边沟底部，便通过边沟排出，从而保证了水流不会倒灌至中分带集水井内，如果有特大暴雨的情况，集水井和边沟井都可以起到临时储水的作用，这也保证了超高挖方路段虹吸式排水系统的有效性。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本实用新型的各种变形和改进，均应扩如本实用新型权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.公路超高挖方路段虹吸式排水系统，包括超高挖方路段本体，超高挖方路段本体由两侧的行车道和中间的中分带组成，其特征在于，

路缘石采用底部带孔的凸缘石(11)及平缘石(12)交替布置，且在中分带两侧设置砂垫层(5)，在所述砂垫层中埋设有将超高高侧路面结构内部的水排到中分带的排水明沟(21)内去的泄水管(51)；

在所述排水明沟(21)下方间隔一定距离设置中分带集水井(22)，所述集水井盖有集水井井箅子；且在集水井井底设置通信管道(9)；

所述集水井(22)通过横向排水管(3)连接至对应于集水井位置的路侧边沟井(41)；且在所述横向排水管外包覆有现浇混凝土基础；在横向排水管两端分别设置镀锌铁丝网(23)；

若干边沟井通过边沟(42)纵向连通并设有溢出口；且在边沟的一侧设置将低侧路面结构内部汇水排出路面结构的碎石渗沟；

所述边沟(42)沟底的标高低于所述排水明沟(21)沟底的标高；且所述边沟井(41)的井底低于集水井(22)的井底，所述横向排水管(3)倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的公路超高挖方路段虹吸式排水系统，其特征在于，所述集水井(22)的间距由超高高侧路面汇水决定；所述边沟井(41)间距由超高低侧挖方边坡汇水量、超高低侧路面汇水及从集水井汇入的水量之和来决定，且横向排水管的间距取中分带集水井(22)间距与边沟井(41)间距二者的较小值。

3.根据权利要求2所述的公路超高挖方路段虹吸式排水系统，其特征在于，所述集水井(22)由C25混凝土浇筑而成，且集水井(22)间距间隔75m至150m设置一处。

4.根据权利要求3所述的公路超高挖方路段虹吸式排水系统，其特征在于，集水井(22)的深度为路面结构层厚度与横向排水管及混凝土垫层厚度之和，集水井(22)的宽度为排水明沟的宽度。

5.根据权利要求1所述的公路超高挖方路段虹吸式排水系统，其特征在于，所述路缘石采用C25混凝土预制，缘石与缘石砌缝宽1cm，采用M7.5水泥砂浆砌筑并勾平缝，缘石与路面之间采用M7.5水泥砂浆填塞并勾平缝。

6.根据权利要求1所述的公路超高挖方路段虹吸式排水系统，其特征在于，所述泄水管间隔10m设置，所述泄水管外围包裹透水土工布。

7.根据权利要求1所述的公路超高挖方路段虹吸式排水系统，其特征在于，所述横向排水管(3)为玻璃钢夹砂管，壁厚不小于8mm，环刚度≥10KPa。

8.根据权利要求1所述的公路超高挖方路段虹吸式排水系统，其特征在于，所述边沟盖板(71)是钢筋混凝土预制板，并在边沟盖板上设置通孔或通槽。

9.根据权利要求1所述的公路超高挖方路段虹吸式排水系统，其特征在于，在潮湿路段挖方边沟处设置纵向排水渗沟，纵向排水渗沟(8)设置在边沟的下方或者侧下方。

10.根据权利要求1所述的公路超高挖方路段虹吸式排水系统，其特征在于，所述集水井的深度小于1.5m，纵向长度为60cm，横向宽度为30cm。