受水浸淹路基设计高程控制要素分析

式中：R为累计频率为p的波浪爬高（m）；K.为斜 坡的糙度及渗透性系数；K为经验系数；K为累计 顿率换算系数；m为斜坡坡度；H为平均波高 （m）：L为波长（m）

风速、水深等条件与本文第2.3.1条相同。 公式中对于与斜坡糙度及渗透性有关的系数K。 的要求基本相同，参数取值也基本接近，为便于 计算，采用草皮护坡状况下的系数为0.9。经验系 数K根据风速、水深条件取为1.08。累计频率换算 系数K,按平均爬高状况下取为1.0。边坡坡度m取 为1.5和2.5。

3.4.2计算方式和计算结果

计算方式一：根据相同风速、水深、吹程条 件下计算获得的不同波高计算波浪侵袭高城镇建设标准，在不 同坡度m情况下计算结果列于表2和表3。

表2波浪侵袭高计算结果（式（1)~式（4)，m=1.5）

表3波浪侵袭高计算结果（式(1)~式(4),m=2.5）

计算方式二：根据相同波高计算波浪侵裂袭 高，并分别取波高值2h为0.5m、1.0m、1.5m

波浪侵袭高随波高的增大而增大，按《公路 设计手册（路基）》中的公式计算的结果显示出 等比例增大，按《堤防工程设计规范》（DB 50286一98）计算的结果增幅显示出递减性。在相 同波高条件下，按《堤防工程设计规范》（DB 50286一98）计算的波浪侵袭高较小 （2）边坡坡度的影响 计算结果显示，一般情况下，缓坡条件下波 浪侵袭高度较低。按《公路设计手册（路基）》 中的公式计算的波浪侵袭高随坡度变陡而明显增 加，当边坡接近竖直时，波浪侵袭高趋向无穷 大，这与实际情况是不相符的；按《堤防工程设 计规范》（DB50286一98）中的公式计算的波浪侵 袭高随坡度的变化面变化，当坡度趋向很缓时， 波浪侵袭高趋向于零，当边坡趋向竖直时，根据 对应公式计算的波浪侵袭高趋向于与波高接近的 恒定值。当边坡坡度m为1.25~1.5时，波浪侵袭 高相对于波高的增幅较大。

3.4.4公式可靠性分析

从计算结果可以看出，采用（公路设计手册 路基）》计算的波浪侵袭高明显偏大，当边坡趋 向竖直时，计算的波浪侵袭高趋向无穷大，这与 实际情况明显不符，可以认为该公式不适用于路 基设计中的波浪侵袭高度计算。 采用《堤防工程设计规范》（DB50286一98） 计算的结果的变化规律更接近于实际情况。 《堤防工程设计规范》（DB50286一98）与 碾压式土石坝设计规范》（SL274一2001）围被当 前水利行业统一采用，两部规范中对于波浪侵袭

高计算的规定和采用的计算方法基本一致，计算 结果较为可靠。

地表水体为保持动力平衡，在风力、水力顶 推作用下其水位将抬高，高增加的势能与其吸 收的动能相当，并体现为雍水高度。 对于沿河路基，水流具有明显的流速且变化 较大，同时顺河向水面宽阔，应考虑阻流雍水和 风雍水，对于水库区路基，库水流速基本为零， 但水面宽阔，须考虑风雍水田

公路相关规范及设计手册中未给出风雍水计 算方法，本文采用《堤防工程设计规范》（DB 5028698）附录C中的计算公式：

王志峰，等：受水浸流路基设计高程控制要素分析

洪水是小概率事件，采用的计算风速应与洪水的 发生具有较好的相关性。 不同规范中对于风速的要求不尽相同。《堤防 T.程设计规范》（DB50286一98）中规定：风速应 采用水面以上10m高度处自记10min平均风速。 《碾压式土石坝设计规范》（SL274一2001）中规 定：年最大风速应采用水面上空10m处10min的平 均风速。《公路设计手册（路基）》中提出：风速 可采用汛期沿吹程方向的最大风速。 以上关于计算风速的要求存在较大的差异 由于汛期内最强风发生的概率较高，而多年最强 风和路基设计频率的洪水之间相关性较低，不应 采用极端最大风速或历史最大风速。建议采用 《堤防工程设计规范》（DB50286一98）的规定： 设计波浪的计算风速可采用历年汛期最大风速平 值的1.5倍。 计算风速应通过工程所在地区气象部门长期 观测资料获取，不应直接采用工可阶段获取的极 端最大风速、平均风速等信息。

当路基挤压河道使河床断面变窄，河水水位 将会抬高以补偿断面，并满足流量要求。布设在 河床内的路基跨河构造物具有阻水作用，构造物 上游水位将高以增大构造物附近流速，使构造 物处流量满足要求 当路基挤压河道使河床断面变窄且挤压范围 有限时，可按断面补偿法近似计算雍水高度15

在发生了路基设计频率的洪水状况下，计复 风速对波浪侵袭高的影响很大。由于设计频率的

5.2公路允许浸淹状态

根据波浪作用动态对公路的影响分析，公路 受浸淹状态包括无漫水、偶发漫水和频繁漫水等 状态，在路基设计洪水频率状态下，公路允许受 到何种浸淹状态应根据公路通行功能要求确定。 无漫水状态基本不阻碍通行，也不会对路基工 程造成明显损害，应被允许；频繁漫水状态将使小 型车辆无法通行，大型车辆可缓慢通行或不能通 行，频繁漫水也会对路基边坡造成一定损害间，应不 被允许；偶发漫水状态对通行造成一定阻碍，但不 会造成长期中断，当路基设计频率的洪水发生时， 公路交通应在交通管制和监控维护状态下运营，偶 发漫水状态下可采用背风侧半幅通行方式确保交通 不被中断，因此，偶发漫水状态应被允许。

5.3路面结构受损状况

路面结构材料在近饱和状态下受连续重载冲 击作用将会发生结构性破坏，因此应确保路面结 构不在波浪作用下呈现近饱和状态或在饱和状态 下不承受重载冲击。 路面结构本身具备一定的密水性，路基填土 和路肩培土也具有较好的密水性，在洪水静水位 和波浪作用下通过边坡向内渗透作用十分有限

但当波浪侵袭高度超过路面形成路面下渗时，渗 人水不能及时排出，路面结构将很快处于近饱和 状态。路面结构处于近饱和状态时不适宜重载车 辆通行，但可采用第5.2条相同的措施，即采用背 风侧半幅通行方式。因此，从路面结构受损状况 分析，偶发性漫水也是可以允许的

由于计算波浪高度所采用的风速为10min平均 值，实际的风速呈现随即分布状态，因此，计算 波高是平均波高，在风力作用过程中，50%的实际 波高大于平均波高。 设计波浪侵袭高是指在波浪作用过程中对工 程使用和工程质量产生一定危害或影响的累计发 生频率在一定范围内的波浪侵袭高。在堤防规范 和碾压式土石坝设计规范中分别按越浪条件和工 程等级确定设计波浪侵袭高，其中允许越浪堤防 的设计波浪侵袭高累计频率取为13%。 路面漫水的频度和漫水的深度是影响道路通 行的关键因素，在通行要求方面，公路须保证在 一定管制条件下的大量通行，强于提防的通行要 求，但由于公路路面宽度大、横坡超高值较大， 高等级公路中央分隔带可形成有效阻水，因此公 路通行条件优于堤防 综上所述，建议参考允许越浪堤防标准确定 路基设计波浪侵装高，设计波浪侵装高累计频率 可取13%，换算系数取1.48，即设计波浪侵袭高 为平均值的1.48倍。

圩区是一种特殊的地表水文形态，地表水系 内受河水上涨影响而季节性淹没的漫滩、低阶地 区，为避免淹没而设置堤坝形成圩区。

5.5.2圩区防洪标准

圩区洪水与河、湖、水库不同，圩区洪水表 现为河流洪水倒灌，洪水水位小于或等于河流洪 水位，当圩区面积较大而河流来水量较小时，破 圩后圩区水位低于破圩前河流洪水位。 圩区堤坝一般由河堤构成，同一地表水系内 可能分布干流和多级支流，构成圩区堤坝的河堤 在堤高和防洪标准上存在差别。在设置支流闸口 的情况下，圩区防洪标准受闻口支流堤坝的防洪

能力控制，一般低于闸口干流的防洪能力，当开 闻泄洪时，此类圩区可能被洪水淹没；在未设支 流闸口的情况下硅钢片标准，干流、支流堤坝的防洪能力基 本相当，非破圩情况下圩区不会被洪水淹没而仅 受内涝影响。 对于破圩的发生，通常认为是在发生了达到 或超过防洪标准洪水位情况下堤坝发生的溃决。 但实际上，破圩与洪水并不完全相关，在未达到 防洪标准洪水状态下也存在较低概率的破圩可 能，在超过防洪标准一定范围内的洪水状态下破 于发生的概率也不高。堤防设计水位是防汛保证 水位，在可能接近或达到设计水位的情况下，有 关部门有责任保证堤防等有关工程的安全。因 此，当公路所跨越河流采用设计洪水频率与公路 设计一致或高于公路时，路基设计高不应以对应 河流洪水位为依据

5.5.3圩区内涝水位

当公路跨越的圩区防洪标准等于或高于公路 防洪标准时，应考虑圩区内涝水位的影响，并采 用与设计洪水频率对应的设计内涝频率。 为保证圩区内的生产、生活安全，一般采用 抽排方式避免积水内涝，但圩区排涝标准较低， 一般不能确保排除5～10年一遇暴雨积水。当暴雨 强度过大、持续时间过长，排涝能力则相对有限 或在断电、人员撤离情况下失效，因此设计内涝 水位应采用不抽排条件下的内涝水位。 设计内涝水位应由有资质的水文分析部门经 专项研究获得

（1）《公路设计手册（路基）》中给出的波浪 计算方法与实际情况不符，建议采用《堤防T程设 计规范》（CB50286一98）中给出的计算方法 （2）在波浪作用过程中，波浪侵袭高随风速等 因素不断变化，呈现出随机分布状态，应根据公路 通行和质量保证要求选择具有一定保证率的波浪侵 袭高，建议采用允许越浪堤防的设计标准。 （3）圩区水文形态特殊，当路基设计洪水频 率等于或低于圩区防洪标准时，应只考虑内涝水 位的影响

数取值应参照我国相关规范条文确定。 （4）本文未就波纹钢管涵与土体之间相互作 用的细微观力学原理进行说明，后续研究将以此 为侧重点阐述波纹钢管涵破坏准则的理论依据

数取值应参照我国相关规范条文确定。 （4）本文未就波纹钢管涵与土体之间相互作 用的细微观力学原理进行说明，后续研究将以此 为侧重点阐述波纹钢管涵破坏准则的理论依据。

[1]刘静.高填路堤涵洞土压力理论及减荷技术研究[D].西 安：长安大学，2004. [2]戴铁丁.公路涵洞病害处治技术研究[D].西安：长安大 学，2005 [3】李祝龙.公路波纹钢管涵洞设计与施工技术[M].北京： 人民交通出版社，2006. [4]乌延玲.公路波纹钢管涵洞受力与变形特性及应用研究 DI.西安：长安大学，2012.

[】交通部第二公路勘察设计院.公路设计手册（路基） [M].北京：人民交通出版社，1996. [2]GB5028698食用油标准，堤防工程设计规范[S] [3]SL2742001，碾压式土石坝设计规范[S]

American Iron and Steel Institute. Handbook of Stee Drainage & Highway Construction Products[Z]. Edition I Cambridge: Corrugated Steel Pipe Institute of Canada 2007. [6] CAN/CSAS606, Canadian Highway Bridge Design Cod [S], [7]JT/T791—2010，公路涵洞通道通用波纹钢管（板） [S]. [8]JTG/TF50—2011，公路桥涵施工技术规范[S] [9]GB50017—2003，钢结构设计规范[S] [10]GB/T700—2006，碳素结构钢[S] [11]GB/T1591—2008，低合金高强度结构钢[S], [12]常士骠，张苏民.工程地质手册[M].4版.北京：中国 建筑工业出版社，2007