锯齿形街沟排水设计

锯齿形街沟排水设计

锯齿路沟设计是在城市交通项目中对纵坡-0.3%范围内的路段排水的设计方法。主要是在保持侧石顶面与道路中心线纵坡设计线平行的条件下,交替地改变侧石顶面线与平石(或路面)之间的高度,即交替地改变侧石高度,在最低处设置雨水进水口,并使进水口处的路面横坡放大,减小两进水口间的分水点处的横坡,使车行道两旁平石的纵坡坡度随着进水口和分水点标高的变动而变动,从而街沟的纵坡线形成锯齿形状,故称为锯齿形街沟设计。图1、图2为锯齿形街沟设计示意图。以往,锯齿形街沟设计通常是在一定的锯齿形街沟宽度(或横坡影响范围b)内进行的。这一宽度范围是由平石宽度及一部分路面所组成的。在道路路面层摊铺机械化大为推广普及的情况下,施工时很难保证在锯齿形街沟设计宽度内路面结构厚度的连续性,同时增加了施工验收时的难度。因此,设计中将平石宽度作为横坡影响范围来进行锯齿形街沟的设计。1下铺设平石坡度为双横断面的路拱设计中的问题某道路红线宽度为20m。标准横断面布置为4m(人行道)+12m(车行道)+4m(人行道),直线型路拱设计,车行道采用双向道路横坡2%,人行道横坡-2%。道路横断面布置见图3。因考虑到机械摊铺要求,采用了在平石宽度范围内调整平石坡度来进行锯齿形街沟的设计。实际施工时发生了在挑水点处平石出现倒坡的现象,与侧石衔接处的平石外侧比与路面衔接处高出2cm。2平石与侧石衔接处设为c点通常在锯齿形街沟设计时,使用“上3下3”法,即在标准横断面处侧石外露高度的取值为15cm;挑水点处抬高3cm,外露高度的取值为12cm;落水点处下降3cm,外露高度的取值为18cm。图4～图6为根据此项原则设计的标准段、落水点及挑水点处的大样图。针对挑水点处平石出现倒坡的现象,对侧、平石的细部尺寸进行复核。为方便讨论,将平石与路面衔接处设为A点,侧石顶面为B点,平石与侧石衔接处设为C点,如图4所示。复核时以道路中心线为基准标高,路宽12m,道路横坡2%,平石宽度30cm。1)平石与路面衔接处A点设计标高与挑落水设计无关,其标高HA=0-[(6-0.3)×2%]=-0.114m。2)侧石顶面B点的设计标高与挑落水设计无关,其标高HB=0-6×2%+0.15=0.03m。3)平石与侧石衔接处C点的设计标高与挑落水设计有关,以侧石外露高度控制计算标准段、落水点与挑水点3处的标高,其值分别为:标准段处HC1=HB-0.15=-0.12m;落水点处HC2=HB-0.18=-0.15m;挑水点处HC3=HB-0.12=-0.09m。显然,在挑水点处,A点标高(-0.114m)<C点标高(-0.09m),两者相差0.02m,所以按图施工,必然出现倒坡现象。分析原因发现,在锯齿形街沟设计中,采用传统的“上3下3”法并以侧石外露高度控制挑、落水点标高的计算方式时,如果将横坡影响范围缩减至平石宽度的30cm,使得挑水点减小的横坡坡度超过道路横坡坡度设计值,形成倒坡现象。3侧石平石放置组合为了更好地了解锯齿形街沟设计的细节问题,针对锯齿形街沟设计涉及到的侧石外露尺寸、侧石及平石尺寸、侧石与平石的放置组合等进行了分析。1)文献中对侧石外露尺寸指出:一般在标准横断面处侧石外露高度(如上海、北京等大城市)常取为15cm。为保证暴雨时路面水不涌上人行道,挑水点处外露高度不得<10cm。为保证侧石有足够的稳定埋深,落水点处的外露高度不宜过高,规范规定值为18cm,但困难条件下也有做到20cm的。2)图7、图8为常规选用的侧石和平石的尺寸及大样图。由图7可见,平石顶面具有10%的横坡。在标准段设计、施工时,侧石与平石的放置可采取2种组合形式。方法一是将平石底面朝上放置,由下部垫层调整平石横坡坡度,如图9所示;方法二是将平石底面向下水平放置,其顶面形成10%的横坡,如图10所示。从侧石、平石放置组合方案中可以看出,道路车行道范围内的横坡实际上由路面横坡与平石横坡两部分组成。设计中可充分利用平石的这一特性,避免工程中的倒坡现象。4侧、平石组合在解决该工程问题时,坚持以下5项原则:为便于机械摊铺路面,挑落水变化在平石宽度范围内进行;雨水口间距≤40m;采用常规标准侧、平石;保证挑水点处平石不出现倒坡现象;挑、落水点处侧石外露高度仍保持常规的12cm和18cm高度。1)方案一。挑、落水点高度变化采用“上3下3”法,侧、平石组合采用方法二,以挑水点处平石顶面水平为控制要素。与原方案相比,A、B点标高不动,C点标高相应变动,见图11～图13。此方法可保证挑水点处平石不出现倒坡现象,但在落水点处的侧石外露高度将达到20cm(实际为20.4cm)。若使用常规标准侧石,则不能保证侧石有足够的稳定埋深。2)方案二。采用与方案一相同的条件,增加挑、落水处侧石外露高度分别为12cm和18cm的控制标准。与原方案相比,A点标高不动,将侧石顶面B点标高降低2cm,C点标高相应变动,见图14～图16。此方法可满足所有5项原则。3)方案三。挑、落水点高度变化采取“上0下6”法,即挑水点标高与标准段处保持一致,落水点处标高下降6cm;侧、平石组合采用方法一,平石坡度延续道路横坡坡度2%。与原方案相比,A、B、C三点标高均不动,大样图见图17～图18。此方法可保证挑水点处平石不出现倒坡现象,但在落水点处的侧石外露高度将达到21cm。若使用常规标准侧石,则不能保证侧石有足够的稳定埋深。4)方案四。采用与方案三相同的条件,增加挑、落水处侧石外露高度分别为12cm和18cm的控制标准。与原方案相比,A、C点标高均不动,将侧石顶面B点标高降低3cm,见图19～图20。此方法可满足所有5项原则。由上述分析可知,方案二和方案四均可符合5项原则的各项要求,具有一定的实施可操作性。5全平石横坡厚层土墙优化设计在平石宽度范围内调整平石坡度而进行锯齿形街沟设计的方法,可以满足机械摊铺的要求,但必须注意的是,在两个推荐方案中,