何 斐 戴旭東

（1、杭州城市規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司，浙江 杭州 310000 2、浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院市政交通分院，浙江 杭州 310000）

1 前言

城市道路立交作為交通樞紐，對(duì)城市交通的正常運(yùn)營起著重要的作用，立交排水設(shè)計(jì)能否妥善解決排水問題，是確保道路交通正常運(yùn)行的關(guān)鍵。立交排水的主要任務(wù)是排除降雨的地面徑流水和影響道路功能的地下水。根據(jù)立交部位和排水特點(diǎn)不同，立交排水可分為立交區(qū)域一般道路路面排水、立交橋面排水、下穿道路路面排水、下穿道路地下水排水以及立交綠化區(qū)域排水5個(gè)部分。立交排水形式結(jié)合當(dāng)?shù)匾?guī)劃、場(chǎng)地水文地質(zhì)條件以及立交型式等因素確定，一般采用自流排水、提升排水及先蓄后排。

2 立交排水的重要性

城市的交通是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)中的重要問題，為了解決交通的擁擠和不暢，就需要疏導(dǎo)，避免或減少各種交通工具的交叉，設(shè)置道路立交橋是解決這一問題的有效辦法。道路立交分道路與道路立交及道路與鐵路立交兩大類。按交叉的結(jié)構(gòu)形式分上跨式和下挖式立交兩種。下挖式立交橋的下層路面最低點(diǎn)標(biāo)高，一般低于附近地面高程3～6m。道路立交是一項(xiàng)包括有各種專業(yè)的綜合性工程，它不僅包括道路及橋梁主體工程，還包括有關(guān)的配合專業(yè)工程，如立交雨水、給水、電力、照明、通信等各種市政管線的綜合埋設(shè)。道路立交排水是與立交道路密切相關(guān)的工程，解決好立交排水問題，關(guān)系到交通的正常運(yùn)行，人民生命財(cái)產(chǎn)安全以及立交方案是否經(jīng)濟(jì)合理的重要環(huán)節(jié)。因此，在立交工程中，必須同時(shí)解決好立交的排水問題，應(yīng)當(dāng)選擇經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的排水方案，這也是近年來在排水工程設(shè)計(jì)中，新發(fā)展起來的設(shè)計(jì)課題。

3 立交排水設(shè)計(jì)方案研究

根據(jù)立交各部分排水特點(diǎn)，立交排水應(yīng)采用不同的設(shè)計(jì)方案。

3.1 立交區(qū)域一般道路路面排水

立交區(qū)域內(nèi)處于原地標(biāo)高以上的道路路面排水需結(jié)合城市排水總體規(guī)劃，敷設(shè)管道排人城市排水系統(tǒng)或單獨(dú)作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。立交區(qū)域內(nèi)一般道路路面排水納入城市排水系統(tǒng)中，其暴雨重現(xiàn)期的確定除滿足城市排水系統(tǒng)要求外，還必須滿足立交區(qū)域的特定要求，確保立交區(qū)域排水達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)。立交區(qū)域內(nèi)匯水面積的確定，是確定立交排水規(guī)模的重要依據(jù)之一。由于立交排水標(biāo)準(zhǔn)較高，應(yīng)盡量避免匯水面積的增加，在條件許可的情況下，將立交周圍部分匯水面積劃歸附近另外排水系統(tǒng)或道路中，以減少立交排水設(shè)計(jì)流量，降低工程造價(jià)。受立交匝道繁雜、縱坡變化較大影響，立交道路雨水的布設(shè)不同于一般道路，設(shè)計(jì)要便于攔截徑流，避免立交中標(biāo)高較低的主線及匝道集水，設(shè)計(jì)除考慮分散設(shè)置雨水口外，在匝道最低點(diǎn)路段增加雨水口集中收水。立交區(qū)域排水管道的布設(shè)與其它市政管道綜合考慮，并避開立交橋墩基礎(chǔ)和與其它市政設(shè)施.在不能避開時(shí)從結(jié)構(gòu)上考慮管道加固、設(shè)置柔口或改用鑄鐵管材等，以解決承載力和不均勻下沉問題。此外，由于立交交通量大，排水管道的維護(hù)管理較困難，設(shè)計(jì)斷面宜適當(dāng)放大。根據(jù)杭州實(shí)際情況，起點(diǎn)最小斷面不小于D=600mm，以下各段設(shè)計(jì)斷面，均應(yīng)比計(jì)算的加大一級(jí)。

3.2 立交橋面排水

城市互通式立交存在較多的高架道路，其排水系統(tǒng)主要由雨水進(jìn)水口、排水立管和地面接收井三部分組成。對(duì)于縱坡較緩的高架道路，其橋面排水通過每個(gè)橋墩處設(shè)置的排水立管分散排泄，但對(duì)立交縱坡較大的高架道路，雨水集中在橋面低洼地帶，通過較小的雨水口及排水立管無法及時(shí)排除。

3.2.1 縱坡太小對(duì)橋面排水的影響

高架道路及立交匝道橋縱坡的大小對(duì)橋面排水產(chǎn)生較大的影響。在道路縱坡小于0.3%時(shí)，橋面雨水遲滯現(xiàn)象較為嚴(yán)重，雨水不能順利地往低處流動(dòng)，此時(shí)雨水主要依靠橋面每一個(gè)雨水泄水孔排放，因此當(dāng)立交橋梁縱坡小于0.3%時(shí)，每一個(gè)雨水泄水孔需承擔(dān)周圍橋面的匯水面積內(nèi)的雨水流量。在道路縱坡處于大于0.3%、小于2%狀況下，橋面雨水順縱坡往下游流動(dòng)，在橋面橫坡不大的情況下，實(shí)際水面寬度大于雨水泄水孔寬度，一部分雨水被雨水泄水孔截流，另一部分雨水順流而下，在下流低洼處匯集。在這種狀況下，位于坡道處的高架及匝道橋面雨水泄水孔應(yīng)采用更有效的截流形式，并在橋面低洼處進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，增加雨水泄水孔的數(shù)量和尺寸，以便及時(shí)排放橋面雨水。

3.2.2 橋面雨水泄水孔的形式和效果分析

從橋面雨水泄水孔型式看有頂向進(jìn)水、側(cè)向進(jìn)水及側(cè)頂向組合進(jìn)水三種方式。

對(duì)于頂向進(jìn)水的雨水口在水量不大、水流未漫過篦柵時(shí)進(jìn)水以跌水為主，在水流漫過篦柵面、有漫篦匯流時(shí)進(jìn)水以孔口人流為主；對(duì)于側(cè)面進(jìn)水的雨水口(如Ⅱ型雨水口)，其流態(tài)相當(dāng)于渠道上的側(cè)堰泄流，但是在局部地方應(yīng)看作是自由寬頂堰人流；而對(duì)于聯(lián)合式雨水口而言，兩者兼而有之，但以頂向進(jìn)水特性為主。從理論計(jì)算方法上來看，側(cè)向式雨水口的Q隨H的增加速率大，頂向式雨水口的的Q隨H的增加速率小。聯(lián)合式雨水口的優(yōu)點(diǎn)之一，就是在充分利用頂向式雨水口大泄水量的同時(shí)，在道路允許的一定積水深度的情況下，充分發(fā)揮側(cè)向式雨水口的作用來加大對(duì)雨水的吞吐量。

3.2.3 排水立管對(duì)橋面排水的影響

立交排水立管由于空氣阻力等因素的關(guān)系，其排水能力受到較大影響。立管中水流呈氣液兩相的流動(dòng)狀態(tài)，其水流運(yùn)動(dòng)與許多因素有關(guān)，如水量、水質(zhì)、管壁粗糙度、進(jìn)水入口的幾何特性、水流充滿度、立管高度等。其中最主要的因素是立管充滿度亦即進(jìn)水量的太小。

研究表明，要改善排水立管內(nèi)的流態(tài).加強(qiáng)排水的通行能力，可以有三種方法：增大管徑：增加管道粗糙度促使水膜形成；保證立管上下端的通氣良好，減少管內(nèi)氣壓波動(dòng)。

從工程設(shè)計(jì)角度來看，如果排水立管管徑太大，不利景觀效果，而且從目前已建高架的立管選用管徑來看，已經(jīng)能滿足通水要求；如果增加管道粗糙度，則容易造成管道堵塞。工程中最簡(jiǎn)單可行且經(jīng)濟(jì)合理的方法為上述第三種，即保證立管上下端的良好通氣條件，在設(shè)計(jì)中可以在立管與橫管交會(huì)的上方設(shè)置自動(dòng)通氣閥或采用橫管通過雨水斗接入立管中等等方法來解決上部的通氣問題。

3.2.4 立交橋面排水模型的研究

在橋面道路徑流條件相同情況下，橋面低洼路段的雨水量與道路縱坡大小成正比，與雨水口間距成反比，與雨水口排泄能力成反比，即：Q=f(i，l，x)

其中 Q—蛞洼地段雨水流量；i—道路縱坡；I—雨水口間距；r—雨水口形式

式中當(dāng)橋面道路縱坡較小時(shí)，雨水口的型式和間距對(duì)橋面的排水起主要作用：而當(dāng)橋面縱坡較大時(shí)，雨水口的型式和間距作用相對(duì)減弱，橋面排水主要通過低洼路段來排放。橋面道路縱坡越小、雨水口越便于截水、其設(shè)置間距越短，橋面低洼處的匯水量就越小。

3.3 下穿道路路面排水

城市立交中受環(huán)境及地形地物影響，部分立交需設(shè)置下穿道路及人行地道。

3.3.1 匯水面積的確定

下穿道路的匯水面積影響到立交泵站設(shè)置的規(guī)模，其匯水面積應(yīng)合理控制。立交下穿道路在分水嶺范圍內(nèi)為立交設(shè)計(jì)范圍，本著"高水高排、低水低排"的原則，將高于系統(tǒng)雨水管道部分路段的路面排水匯入排水系統(tǒng)中，而對(duì)進(jìn)入低洼路段的雨水則匯入排水泵站中。

3.3.2 暴雨重現(xiàn)期的確定

立交下穿道雨水流量及暴雨重現(xiàn)期的確定需根據(jù)下穿道的等級(jí)和作用而確定暴雨重現(xiàn)期，為保證立交的交通暢通和整體發(fā)揮作用，暴雨重現(xiàn)期選用各條道路中等級(jí)最高的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.3 路面排水形式

立交下穿道一般道路縱坡較大，路面排水宜采用坡道截流，低洼路段集中排水的原則，確保下穿道低洼路段不存在積水現(xiàn)象。

3.4 立交綠化區(qū)域排水

立交綠化區(qū)域面積較大，在雨量較大情況下將會(huì)出現(xiàn)積水，并且會(huì)影響到道路正常的交通，因此立交綠化區(qū)域內(nèi)的排水必須納入立交排水系統(tǒng)中去。立交綠化區(qū)域內(nèi)可采用明渠或管道匯集雨水，并且可以與匝道排水結(jié)合起來，納入立交排水系統(tǒng)中。

4 結(jié)語

立交道路排水在整個(gè)立交工程設(shè)計(jì)中，所占比重較小，但它的作用是不可低估的，它對(duì)道路交通的正常運(yùn)行和人民生命安全都至關(guān)重要，必須引起設(shè)計(jì)和建設(shè)部門的高度重視，同時(shí)應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的排水方案。以上是筆者結(jié)合實(shí)際工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，提出自己的淺見，不妥之處，請(qǐng)批評(píng)指正。