立交桥排水系统设计探讨

　　立交桥排水系统设计探讨

　　李建军

　　【摘要】随着国民经济和城市化建设的不断发展，城市道路的功能不断完善，复杂的城市道路网具有越来越多的城市立交桥。立交桥分为上跨式立交和下穿式立交(下立交)两种。下立交雨水系统是在汛期及时地排除下立交桥中汇集的雨水，维持道路交通的畅通。下立交两侧引道纵坡一般都较大，具有降雨时聚水较快的特点，若排除不及时就会威胁行车行人安全，以致中断道路交通，下立交一般又位于城市道路系统的咽喉部位，对排水要求高于一般的雨水系统。立交桥排水对于立交桥的通畅和安全都至关重要。立交桥排水逐渐成为一项专门的排水工程技术，受到有关工程人员的注意。文章主要讨论了城市立交桥排水系统的特点、排水系统的方式和城市立交排水管道设计形式。

　　【关键词】立交桥排水 径流系数 汇水面积 自流排水 泵站提升排水

　　【正文】随着我国经济的快速发展,城市交通问题越来越重要。为缓解日益紧张的交通压力,各地纷纷在交通枢纽修建了立交桥。一座座立交桥像彩虹一样拔地而起,为所在城市增添了几道亮丽的风景线。作为城市立体交通的主体,这些立交桥为改善城市交通状况起到了关键的作用。排水系统作为立交桥的一个重要组成部分,它直接影响到立交桥正常运行的安全性和可靠性。立交排水系统的作用是在阴雨天气时及时有效地排除立交范围内汇集的大量雨水，维持城市道路安全顺畅的运行。现就立交桥排水工程设计的有关问题,谈谈自己几点肤浅的看法。

　　1、立交桥排水系统的特点

　　城市道路立交排水主要是解决降雨形成的地面径流和必要排除的地下水,一般不考虑雪的影响。我国大型立交桥均在2层~3层以上,形式各种各样。上跨桥、下穿道、匝道及人行下穿道的标高相差大且交错复杂。为确保雨水排放的安全畅通,不同形式的立交桥应选择不同的排水方式,遵循高水高排、低水低排、互不连通的排水原则。

　　1.1、立交积水形成盆地

　　利用跨线构造物使道路与道路在不同标高相互交叉的连接方式，简 称立交。由于立交桥在交通中的特殊性,其排水标准要高于一般的城市道路。城市道路的立交,位于下边的道路,比周围干道往往要低约2~8m,形成盆地,坡度也很大,雨水在最低点汇集,极易造成严重积水。

　　1.2、立交桥排水系统标准要高于一般道路

　　城市道路立交排水是与道路系统密切相关的系统工程。立交桥多设在交通频繁的主要干道上,排水系统运转的正常与否，将直接关系到道路立交系统甚至较大范围的道路交通系统运转的正常与否。因此，道路立交排水是道路立交建设工程中十分重要的环节，时排除降雨形成的地面径流, 保证交通不受影响,畅通无阻,排水设计标准要高于一般道路。

　　1.3、设置防止倒流设施

　　由于城市道路立交系统复杂，车辆多,速度快,对排水管道的养护管理,雨水口的清淤,带来一定的困难。为确保桥梁、铁路涵洞结构的安全，排水管道穿越其基础或结构时，征得对方的同意，需要进行特殊加固处理。各个排水系统之间的连接方式与普通排水工程中的管道连接有所不同，有时候部分雨水抽升、地下水系统需要独立设置，设计上应考虑养护管理上的便利，需要设置防止倒流设施。

　　2、城市道路立交排水系统的方式

　　2.1、调蓄排水

　　调蓄排水即在降雨洪峰时，排水下游受纳系统的水位高于道路立交系统中最低点的路面高程，雨水不能自流排除，将洪峰期的雨水收集至调蓄设施内，进行调蓄控制。在立交用地范围内有布置蓄水池的合适位置要与其他市政管道无较大的交叉，立交内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。调蓄控制技术是指降雨期间收集部分初期雨水及混接污水，降雨停止后，该部分收集的雨污混合水输送至污水处理厂处理后排放。调蓄控制技术可控制雨水径流水量、消减径流峰值;缓冲初期雨水放江量、减小排江污染负荷。待下游受纳系统水位回落后，再采用自流排除。在划分汇水面积时,如果条件许可,应尽量将属于立交范围内的一部分面积划归附近另外的排水系统。

　　2.2、城市人工岛地域排水

　　城市人工岛的立交排水则属于调蓄排水，立交雨水通过雨水口收集进入排水管道后再排入内河淡水收集系统，作为淡水源供有关部门使用，既起到调蓄作用，又有循环利用的经济价值。城市人造岛地域区别于一般立交排水，均为上跨立交式，路面水被收集后进入生态系统加以利用。

　　2.3、自流排水

　　自流排水是汇入排水沟内的地下水或地面水，在水重力作用下自流排入下一级排水沟或排水容泄区的排水方式。当立交附近有低于立交最低路面的排水管区时，采用直接排水的方式，这也是城市道路立交经常采用的方式。自流排水是最经济、最安全的排水措施，它不需要消耗能源和其他工程设施的建设。是最经济的排水措施,不需要专职的管理人员,也不消耗能源。在考虑立交排水方案时,应在总体规划允许的范围内,力争自流排出。

　　2.4、城市立交地下水排除

　　当城市立交工程最低点低于地下水位时,为保证路基经常处于干燥状态,使其具有足够的强度和稳定性,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拦截、汇集、隔离和导流等形式。在某些情况下，还需降低地下水位。由于地下排水结构物的构造一般都比地面排水结构复杂、维修、改建较困难，所以，设计和施工都应特别精心，以免建成后使结构物失效而酿成后患。排除地下水设施有排水沟、暗沟(管)、渗沟、渗井、检查井等。其作用是将路基范围内的地下水位降低或拦截地下水并将其排除到路基范围以外可埋设渗渠或孔管,以吸收汇集地下水,使其流入附近排水干管或河湖。高程不允许自流时,则设提升泵站。地下水抽升可与立交排水泵站合并在一起,可由各自的进水管分别接入集水池。为方便管理,可以用闸板分开,同时按不同流量选泵。当地下水流量较大时,亦可以统一选泵。

　　2.5、设置泵站提升排水

　　排水提升泵站又称中途提升泵站。当重力流排水管道埋深过大，施工运行困难时，需要提升污水，使下流的管道埋深减小，就需要设立中途泵站。泵站的位置有管渠系统规划确定，也要考虑卫生要求、地质条件、电力供应及应急排放口等条件。道路立交范围内的雨水汇集到立交桥的最低点,在无条件自流排水的情况下,需要设置泵站提升雨水,以免造成积水。通过设置排水泵站的方法来排除汇集在地势较低的水，现实中多数地区考虑到节约电费、减少物业管理和人员操作应尽量减少排水泵站的设置。立交泵站的设计标准应高于一般排水泵站。近几年的设计与运行经验表明，利用潜水泵的下立交排水泵站在实践中取得的效果较好，这是由潜水泵及潜水泵站的优点所决定的。水泵作为下立交泵站核心直接对泵站的运行效率产生影响。对于立交泵站水泵运行一般要求易安装、易维护，运行安全、自动化程度高。

　　3、城市立交排水管道设计

　　3.1、基础资料

　　道路立交排水工程设计的基础资料，包括相关立交工程的排水规划、下游受纳河湖的控制水位、工程地区的地质勘察报告以及道路立交施工图设计等。

　　3.2、雨水流量计算

　　雨水设计流量公式：Q=ΨqF(L/s)

　　式中: Q为雨水设计流量，L/s;ψ为综合径流系数;F为汇水面积，hm2;q为设计暴雨强度，L/(S•hm2)。

　　3.3、立交排水管道水力计算

　　流量公式：Q=A×V。其中，Q为流量，m3/S;A为水流，有效断面面积m2，V为流速，m/s。水泥管道粗糙系数n值一般采用0.013，聚乙烯管道粗糙系数n值一般采用0.010。

　　总之，城市立交排水设计是一个复杂的工程，是城市道路设计的重要组成部分。由于其交通地位重要、设计标准高、区域集中等特殊性，其排水设计也不同于一般道路的排水设计。它对于城市道路使用寿命的长短影响很大，城市立交排水设计应全面考虑路基、路面结构内部和路表面的排水、绿化带处排水，把他们构成了一个综合的排水系统，从而提高道路的使用性能和寿命。

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