立交橋排水系統(tǒng)設(shè)計探討

　　李建軍

　　【摘要】隨著國民經(jīng)濟和城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，城市道路的功能不斷完善，復(fù)雜的城市道路網(wǎng)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(tǒng)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(cè)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(tǒng)的咽喉部位，對排水要求高于一般的雨水系統(tǒng)。立交橋排水對于立交橋的通暢和安全都至關(guān)重要。立交橋排水逐漸成為一項專門的排水工程技術(shù)，受到有關(guān)工程人員的注意。文章主要討論了城市立交橋排水系統(tǒng)的特點、排水系統(tǒng)的方式和城市立交排水管道設(shè)計形式。

　　【關(guān)鍵詞】立交橋排水 徑流系數(shù) 匯水面積 自流排水 泵站提升排水

　　【正文】隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)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(fēng)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(guān)鍵的作用。排水系統(tǒng)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(tǒng)的作用是在陰雨天氣時及時有效地排除立交范圍內(nèi)匯集的大量雨水，維持城市道路安全順暢的運行。現(xiàn)就立交橋排水工程設(shè)計的有關(guān)問題,談?wù)勛约簬�點膚淺的看法。

　　1、立交橋排水系統(tǒng)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(fù)雜。為確保雨水排放的安全暢通,不同形式的立交橋應(yīng)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(gòu)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(tǒng)標準要高于一般道路

　　城市道路立交排水是與道路系統(tǒng)密切相關(guān)的系統(tǒng)工程。立交橋多設(shè)在交通頻繁的主要干道上,排水系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的正常與否，將直接關(guān)系到道路立交系統(tǒng)甚至較大范圍的道路交通系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的正常與否。因此，道路立交排水是道路立交建設(shè)工程中十分重要的環(huán)節(jié)，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(shè)計標準要高于一般道路。

　　1.3、設(shè)置防止倒流設(shè)施

　　由于城市道路立交系統(tǒng)復(fù)雜，車輛多,速度快,對排水管道的養(yǎng)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(jié)構(gòu)的安全，排水管道穿越其基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)時，征得對方的同意，需要進行特殊加固處理。各個排水系統(tǒng)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(tǒng)需要獨立設(shè)置，設(shè)計上應(yīng)考慮養(yǎng)護管理上的便利，需要設(shè)置防止倒流設(shè)施。

　　2、城市道路立交排水系統(tǒng)的方式

　　2.1、調(diào)蓄排水

　　調(diào)蓄排水即在降雨洪峰時，排水下游受納系統(tǒng)的水位高于道路立交系統(tǒng)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(diào)蓄設(shè)施內(nèi)，進行調(diào)蓄控制。在立交用地范圍內(nèi)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(nèi)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(diào)蓄控制技術(shù)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(diào)蓄控制技術(shù)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(tǒng)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(yīng)盡量將屬于立交范圍內(nèi)的一部分面積劃歸附近另外的排水系統(tǒng)。

　　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(diào)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(nèi)河淡水收集系統(tǒng)，作為淡水源供有關(guān)部門使用，既起到調(diào)蓄作用，又有循環(huán)利用的經(jīng)濟價值。城市人造島地域區(qū)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(tài)系統(tǒng)加以利用。

　　2.3、自流排水

　　自流排水是匯入排水溝內(nèi)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(qū)的排水方式。當(dāng)立交附近有低于立交最低路面的排水管區(qū)時，采用直接排水的方式，這也是城市道路立交經(jīng)常采用的方式。自流排水是最經(jīng)濟、最安全的排水措施，它不需要消耗能源和其他工程設(shè)施的建設(shè)。是最經(jīng)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(yīng)在總體規(guī)劃允許的范圍內(nèi),力爭自流排出。

　　2.4、城市立交地下水排除

　　當(dāng)城市立交工程最低點低于地下水位時,為保證路基經(jīng)常處于干燥狀態(tài),使其具有足夠的強度和穩(wěn)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(dǎo)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(jié)構(gòu)物的構(gòu)造一般都比地面排水結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修、改建較困難，所以，設(shè)計和施工都應(yīng)特別精心，以免建成后使結(jié)構(gòu)物失效而釀成后患。排除地下水設(shè)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(nèi)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(shè)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(shè)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(dāng)?shù)叵滤�流量較大時,亦可以統(tǒng)一選泵。

　　2.5、設(shè)置泵站提升排水

　　排水提升泵站又稱中途提升泵站。當(dāng)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(shè)立中途泵站。泵站的位置有管渠系統(tǒng)規(guī)劃確定，也要考慮衛(wèi)生要求、地質(zhì)條件、電力供應(yīng)及應(yīng)急排放口等條件。道路立交范圍內(nèi)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(shè)置泵站提升雨水,以免造成積水。通過設(shè)置排水泵站的方法來排除匯集在地勢較低的水，現(xiàn)實中多數(shù)地區(qū)考慮到節(jié)約電費、減少物業(yè)管理和人員操作應(yīng)盡量減少排水泵站的設(shè)置。立交泵站的設(shè)計標準應(yīng)高于一般排水泵站。近幾年的設(shè)計與運行經(jīng)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(yōu)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(chǎn)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(shè)計

　　3.1、基礎(chǔ)資料

　　道路立交排水工程設(shè)計的基礎(chǔ)資料，包括相關(guān)立交工程的排水規(guī)劃、下游受納河湖的控制水位、工程地區(qū)的地質(zhì)勘察報告以及道路立交施工圖設(shè)計等。

　　3.2、雨水流量計算

　　雨水設(shè)計流量公式：Q=ΨqF(L/s)

　　式中: Q為雨水設(shè)計流量，L/s;ψ為綜合徑流系數(shù);F為匯水面積，hm2;q為設(shè)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(shù)n值一般采用0.013，聚乙烯管道粗糙系數(shù)n值一般采用0.010。

　　總之，城市立交排水設(shè)計是一個復(fù)雜的工程，是城市道路設(shè)計的重要組成部分。由于其交通地位重要、設(shè)計標準高、區(qū)域集中等特殊性，其排水設(shè)計也不同于一般道路的排水設(shè)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(shè)計應(yīng)全面考慮路基、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部和路表面的排水、綠化帶處排水，把他們構(gòu)成了一個綜合的排水系統(tǒng)，從而提高道路的使用性能和壽命。

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