立交橋排水系統設計探討

　　李建軍

　　【摘要】隨著國民經濟和城市化建設的不斷發展，城市道路的功能不斷完善，復雜的城市道路網具有越來越多的城市立交橋。立交橋分為上跨式立交和下穿式立交(下立交)兩種。下立交雨水系統是在汛期及時地排除下立交橋中匯集的雨水，維持道路交通的暢通。下立交兩側引道縱坡一般都較大，具有降雨時聚水較快的特點，若排除不及時就會威脅行車行人安全，以致中斷道路交通，下立交一般又位于城市道路系統的咽喉部位，對排水要求高于一般的雨水系統。立交橋排水對于立交橋的通暢和安全都至關重要。立交橋排水逐漸成為一項專門的排水工程技術，受到有關工程人員的注意。文章主要討論了城市立交橋排水系統的特點、排水系統的方式和城市立交排水管道設計形式。

　　【關鍵詞】立交橋排水 徑流系數 匯水面積 自流排水 泵站提升排水

　　【正文】隨著我國經濟的快速發展,城市交通問題越來越重要。為緩解日益緊張的交通壓力,各地紛紛在交通樞紐修建了立交橋。一座座立交橋像彩虹一樣拔地而起,為所在城市增添了幾道亮麗的風景線。作為城市立體交通的主體,這些立交橋為改善城市交通狀況起到了關鍵的作用。排水系統作為立交橋的一個重要組成部分,它直接影響到立交橋正常運行的安全性和可靠性。立交排水系統的作用是在陰雨天氣時及時有效地排除立交范圍內匯集的大量雨水，維持城市道路安全順暢的運行。現就立交橋排水工程設計的有關問題,談談自己幾點膚淺的看法。

　　1、立交橋排水系統的特點

　　城市道路立交排水主要是解決降雨形成的地面徑流和必要排除的地下水,一般不考慮雪的影響。我國大型立交橋均在2層~3層以上,形式各種各樣。上跨橋、下穿道、匝道及人行下穿道的標高相差大且交錯復雜。為確保雨水排放的安全暢通,不同形式的立交橋應選擇不同的排水方式,遵循高水高排、低水低排、互不連通的排水原則。

　　1.1、立交積水形成盆地

　　利用跨線構造物使道路與道路在不同標高相互交叉的連接方式，簡 稱立交。由于立交橋在交通中的特殊性,其排水標準要高于一般的城市道路。城市道路的立交,位于下邊的道路,比周圍干道往往要低約2~8m,形成盆地,坡度也很大,雨水在最低點匯集,極易造成嚴重積水。

　　1.2、立交橋排水系統標準要高于一般道路

　　城市道路立交排水是與道路系統密切相關的系統工程。立交橋多設在交通頻繁的主要干道上,排水系統運轉的正常與否，將直接關系到道路立交系統甚至較大范圍的道路交通系統運轉的正常與否。因此，道路立交排水是道路立交建設工程中十分重要的環節，時排除降雨形成的地面徑流, 保證交通不受影響,暢通無阻,排水設計標準要高于一般道路。

　　1.3、設置防止倒流設施

　　由于城市道路立交系統復雜，車輛多,速度快,對排水管道的養護管理,雨水口的清淤,帶來一定的困難。為確保橋梁、鐵路涵洞結構的安全，排水管道穿越其基礎或結構時，征得對方的同意，需要進行特殊加固處理。各個排水系統之間的連接方式與普通排水工程中的管道連接有所不同，有時候部分雨水抽升、地下水系統需要獨立設置，設計上應考慮養護管理上的便利，需要設置防止倒流設施。

　　2、城市道路立交排水系統的方式

　　2.1、調蓄排水

　　調蓄排水即在降雨洪峰時，排水下游受納系統的水位高于道路立交系統中最低點的路面高程，雨水不能自流排除，將洪峰期的雨水收集至調蓄設施內，進行調蓄控制。在立交用地范圍內有布置蓄水池的合適位置要與其他市政管道無較大的交叉，立交內雨水管道能自流接人蓄水池，蓄水池也能自流接人千管或河道泄空。調蓄控制技術是指降雨期間收集部分初期雨水及混接污水，降雨停止后，該部分收集的雨污混合水輸送至污水處理廠處理后排放。調蓄控制技術可控制雨水徑流水量、消減徑流峰值;緩沖初期雨水放江量、減小排江污染負荷。待下游受納系統水位回落后，再采用自流排除。在劃分匯水面積時,如果條件許可,應盡量將屬于立交范圍內的一部分面積劃歸附近另外的排水系統。

　　2.2、城市人工島地域排水

　　城市人工島的立交排水則屬于調蓄排水，立交雨水通過雨水口收集進入排水管道后再排入內河淡水收集系統，作為淡水源供有關部門使用，既起到調蓄作用，又有循環利用的經濟價值。城市人造島地域區別于一般立交排水，均為上跨立交式，路面水被收集后進入生態系統加以利用。

　　2.3、自流排水

　　自流排水是匯入排水溝內的地下水或地面水，在水重力作用下自流排入下一級排水溝或排水容泄區的排水方式。當立交附近有低于立交最低路面的排水管區時，采用直接排水的方式，這也是城市道路立交經常采用的方式。自流排水是最經濟、最安全的排水措施，它不需要消耗能源和其他工程設施的建設。是最經濟的排水措施,不需要專職的管理人員,也不消耗能源。在考慮立交排水方案時,應在總體規劃允許的范圍內,力爭自流排出。

　　2.4、城市立交地下水排除

　　當城市立交工程最低點低于地下水位時,為保證路基經常處于干燥狀態,使其具有足夠的強度和穩定性,需要采取必要措施排除地下水。排除路基地下水的方法宜用攔截、匯集、隔離和導流等形式。在某些情況下，還需降低地下水位。由于地下排水結構物的構造一般都比地面排水結構復雜、維修、改建較困難，所以，設計和施工都應特別精心，以免建成后使結構物失效而釀成后患。排除地下水設施有排水溝、暗溝(管)、滲溝、滲井、檢查井等。其作用是將路基范圍內的地下水位降低或攔截地下水并將其排除到路基范圍以外可埋設滲渠或孔管,以吸收匯集地下水,使其流入附近排水干管或河湖。高程不允許自流時,則設提升泵站。地下水抽升可與立交排水泵站合并在一起,可由各自的進水管分別接入集水池。為方便管理,可以用閘板分開,同時按不同流量選泵。當地下水流量較大時,亦可以統一選泵。

　　2.5、設置泵站提升排水

　　排水提升泵站又稱中途提升泵站。當重力流排水管道埋深過大，施工運行困難時，需要提升污水，使下流的管道埋深減小，就需要設立中途泵站。泵站的位置有管渠系統規劃確定，也要考慮衛生要求、地質條件、電力供應及應急排放口等條件。道路立交范圍內的雨水匯集到立交橋的最低點,在無條件自流排水的情況下,需要設置泵站提升雨水,以免造成積水。通過設置排水泵站的方法來排除匯集在地勢較低的水，現實中多數地區考慮到節約電費、減少物業管理和人員操作應盡量減少排水泵站的設置。立交泵站的設計標準應高于一般排水泵站。近幾年的設計與運行經驗表明，利用潛水泵的下立交排水泵站在實踐中取得的效果較好，這是由潛水泵及潛水泵站的優點所決定的。水泵作為下立交泵站核心直接對泵站的運行效率產生影響。對于立交泵站水泵運行一般要求易安裝、易維護，運行安全、自動化程度高。

　　3、城市立交排水管道設計

　　3.1、基礎資料

　　道路立交排水工程設計的基礎資料，包括相關立交工程的排水規劃、下游受納河湖的控制水位、工程地區的地質勘察報告以及道路立交施工圖設計等。

　　3.2、雨水流量計算

　　雨水設計流量公式：Q=ΨqF(L/s)

　　式中: Q為雨水設計流量，L/s;ψ為綜合徑流系數;F為匯水面積，hm2;q為設計暴雨強度，L/(S•hm2)。

　　3.3、立交排水管道水力計算

　　流量公式：Q=A×V。其中，Q為流量，m3/S;A為水流，有效斷面面積m2，V為流速，m/s。水泥管道粗糙系數n值一般采用0.013，聚乙烯管道粗糙系數n值一般采用0.010。

　　總之，城市立交排水設計是一個復雜的工程，是城市道路設計的重要組成部分。由于其交通地位重要、設計標準高、區域集中等特殊性，其排水設計也不同于一般道路的排水設計。它對于城市道路使用壽命的長短影響很大，城市立交排水設計應全面考慮路基、路面結構內部和路表面的排水、綠化帶處排水，把他們構成了一個綜合的排水系統，從而提高道路的使用性能和壽命。

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