趙　晶

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，廣西　南寧　530029)

?

大型高速互通立交橋排水工程設(shè)計探究

趙晶

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，廣西南寧530029)

高速公路大型互通立交橋設(shè)計中的排水工程是立交橋設(shè)計中的重點和難點。文章針對大型互通式立交橋的排水特點，對一些現(xiàn)行的基本設(shè)計規(guī)定和設(shè)計時主要采取的設(shè)計形式進行綜合討論，提出了大型互通立交橋排水工程設(shè)計中可能存在的問題及解決辦法。

立交橋；設(shè)計；技術(shù)要點；排水工程

0　引言

隨著各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展日漸加快、人們出行需求和消費水平的上漲，相關(guān)部門對高速公路的建設(shè)和發(fā)展提出了更高的要求。作為高速公路的重要組成部分，大型互通式立交橋設(shè)計的成功與否直接影響了全線高速公路的服務(wù)水平。立交橋總體設(shè)計中，排水工程設(shè)計是其中的重點和難點，本文結(jié)合筆者在立交橋排水設(shè)計方面的工作經(jīng)驗，淺談對排水工程中設(shè)計技術(shù)要點的認識。

1　高速公路立交排水工程的特點

立交橋排水工程在設(shè)計時一般不考慮雪的影響，主要解決地下水的排除和降雨形成的地面徑流。在雨水設(shè)計流量方面其計算公式與一般的雨水管渠計算公式

相同。在高速公路立交橋排水系統(tǒng)的設(shè)計中有以下幾個特點：

(1)高速路立交橋的坡度往往比較大，這使得位于下方的道路會比上方的道路低2～8 m，地形上好似盆地，在降雨時，雨水會很快聚集到最低洼的部分，造成低洼處嚴重積水。因為地形問題引起的積水極易造成高速公路的通行困難和交通事故，對高速公路的正常運營產(chǎn)生不必要的障礙。

(2)高速公路的立交橋大多設(shè)置在交通流量大的大型高速公路交叉口，為了保證高速道路中行駛的車輛不受影響，應(yīng)及時將降雨形成的地面徑流排除出高速公路，這就要求高速公路立交橋的設(shè)計高度要比高速公路高出一段距離，這樣才能保證雨水的及時排出，保證高速公路的正常通行。

(3)高速公路立交橋道路上的車流量較大，速度較快，這使得相關(guān)工作人員在對排水管道進行養(yǎng)護和對雨水口進行清淤工作時造成一定的困難，所以在設(shè)計排水系統(tǒng)時應(yīng)將工作人員養(yǎng)護管理上的便利性考慮進去。這是對高速立交橋排水工程設(shè)計師設(shè)計素養(yǎng)的考驗，也是設(shè)計師設(shè)計能力的體現(xiàn)。

(4)注意高速立交橋地下水的排除。為了保證路基具有足夠的穩(wěn)定性和強度，應(yīng)保證路基處于干燥狀態(tài)，如果立交工程的最低點在地下水位點以下，就要求必須采取措施排除地下水。排除地下水常用的方法是埋設(shè)用來吸收匯集地下水的滲渠或孔管，使地下水沿著滲渠或孔管流入附近的排水干管或河湖。如果高程不允許自流，就需要設(shè)置提升泵站來保證地下水的流出。可以將立交排水泵站和地下水抽升設(shè)置在一起，再分別經(jīng)過各自的進水管接入集水池。在管理方面，可按不同的流量選泵，同時用閘板分開。如果地下水的流量較大，也可以選用統(tǒng)一的泵。總之，要在保證高速立交橋地下水能夠及時排除的條件下選擇排水速度快，耗費小，占用人力資源少，安全可靠的最佳方案。

2　排水工程設(shè)計過程中的技術(shù)要點

2.1匯水面積的相關(guān)規(guī)定

立交有多種多樣的類別和形式，每一座立交的組成部分也各有不同。就匯水面積而言，一般包括匝道、坡道、引道、綠地、跨線橋和適當?shù)慕ㄖt線以內(nèi)的面積。在條件許可的情況下，劃分匯水面積時，應(yīng)將屬于立交范圍內(nèi)的部分面積盡量劃歸為附近其他的排水系統(tǒng)。也可以采用散排放的方法，將位于高地面的水接入距地面較高的排水系統(tǒng)中，使其自流排出，位于低地面的水接入距地面較低的排水系統(tǒng)中。如果低處的水不能自流排出，就需要設(shè)置泵站將水提升。這樣就可以避免大量雨水匯集到最低點造成積水。

2.2設(shè)計參數(shù)的確定

Q=ψqF

(1)

式中：Q——雨水設(shè)計流量，L/s；

ψ——綜合徑流系數(shù)；

F——匯水面積，hm2；

P——實際暴雨重現(xiàn)期，a；

t——降雨歷時，min，t=t1+mt2，其中t1為地面集水時間，t2為管渠內(nèi)雨水流行時間，自排系統(tǒng)m取1。

由于高速立交橋在交通作用上的特殊性，對其排水設(shè)計的標準高于普通的道路，其中P一般采用1～5 a。在車流量大的工程中取匯水面積的高限，如果車流量較小，則可以取低限進行施工。綜合徑流系數(shù)ψ的取值，因為降雨量一部分消耗于蒸發(fā)，一部分在下滲，形成地面徑流的是其余部分。綠地的ψ值取為0.15，混凝土及瀝青路面的ψ值按0.85～0.95取，非鋪砌路面的ψ值按0.3取，通過地面種類加權(quán)平均計算出綜合徑流系數(shù)。計算降雨歷時t時，t1可取5～10 min，由于立交橋的地面坡度較大，管內(nèi)的流行時間不應(yīng)該乘以折減系數(shù)2。

2.3雨水口的布置

高速公路立交橋的雨水口一般設(shè)置在沿坡道路兩側(cè)，且布置情況對稱，開始布置時常常設(shè)置為單蓖或雙蓖，越往下，越靠近最低點，設(shè)置的雨水口越多，在最低點往往可以增加到8蓖或10蓖。還有另外一種布置方式，這種方式是在立交的最低點布置一排橫跨路面的雨水口，這種排水方式稱為截流法，雖然有很大的截流量，但對車輛的行駛有一定障礙，相比前一種來說，有一定缺點。對于面積較大的立交橋，除去在坡道設(shè)置雨水口外，還應(yīng)該在匝道、綠地和引道中的適當位置和距離設(shè)置雨水口，為了使雨水的徑流距離適當，位于最高點的跨線橋通常將雨水通過匯水孔排入到立管內(nèi)，再通過立管引入到雨水口或檢查井中。

雨水口的布置數(shù)量不是固定不變的，應(yīng)和具體高速公路立交橋工程的設(shè)計流量相符合，并將雜草樹葉等可能造成雨水口阻塞的不利因素考慮在內(nèi)，再按照公式計算出應(yīng)當設(shè)置的雨水口總數(shù)后，乘以1.2～1.5的安全系數(shù)，以保證雨水口的正常作用。

2.4斷面選擇和管道布置

在確定高速公路立交橋排水管道的布置位置前，綜合考慮，盡量避開立交結(jié)構(gòu)，如果實在不能避開，應(yīng)在適當位置對立交橋體進行結(jié)構(gòu)上的加固，也可以加裝柔性接口，或者將排水管道改為鑄鐵管材，用以解決不均勻下沉或承載力不足的問題。在交通流量大的路段，高速工作人員對排水管道的管理維護相對比較困難，解決辦法是將管道的斷面適當加大，處于起點處的最小斷面最低為400 m，以下每個管段之間的設(shè)計斷面都較前一管段增大一級。

2.5環(huán)境衛(wèi)生方面的影響

為了避免影響環(huán)境衛(wèi)生，高速公路的立交排水系統(tǒng)應(yīng)采取分流制。如果某處需要施工的高速立交工程是在之前的平交基礎(chǔ)上改建的，應(yīng)在保證修建好新的立交排水系統(tǒng)的同時，解決舊的排水系統(tǒng)在改建方面的問題。

3　高速立交排水形式簡單說明

3.1自流式排水

3.1.1自流式排水的特點

自排流水是各種排水措施中最經(jīng)濟的，其不消耗任何能源，也不需要管理人員去專門看管，所以在總體排水規(guī)劃許可的范圍內(nèi)，應(yīng)盡量考慮自流式排水，讓水自流排出，這是最佳的立交排水方案。

3.1.2自流式排水實例

上海楊浦區(qū)新江灣城東北部的高速立交橋是采用自流式排水的典型路段，設(shè)計參數(shù)如下：常水位2.8 m，水面率8.14%，管道排距200～500 m，河道間距600～900 m，地面高程3.9～4.3 m，最高水位與地面標高平均0.74 m，最大水力坡降0.55 m，管道最大排距550 m，最大水力坡降<0.74 m，所以可以采用自流式排水系統(tǒng)。

該路段河道水位可控，雨水污水分流嚴格，管道排距合理，規(guī)劃水面率高，且河道設(shè)計高水位和地面標高保證了合理的高差，非常適合采用自流式排水。

3.2泵站提升式排水

3.2.1泵站提升式排水特點

高速立交橋的最低點很容易匯集雨水，造成積水過多的情況，在自流排水無法實現(xiàn)的情況下，就需要設(shè)置泵站來處理積水，避免造成積水過多。因為高速立交橋在功能上的特殊性，立交泵站應(yīng)比一般的排水泵站有更高的設(shè)計標準。

3.2.2泵站提升式排水需要注意的幾點問題

為了盡量避免雨水積水的產(chǎn)生，應(yīng)在入口處設(shè)置多個雨水口，適當增大道路橫坡，使進入道路的雨水量達到最小值；立交泵站的設(shè)置點應(yīng)接近立交橋整體最低點，盡量使泵站的挖深減小，減短排水管線的使用長度，提高排水安全度；排水泵應(yīng)盡量選擇體積較小、操作方便的，這樣可以保證日后對泵站的維護易于進行，減少工作量。

4　結(jié)語

高速立交橋排水工程的影響因素有很多，如道路的縱向坡度、暴雨強度、路面結(jié)構(gòu)、橫向坡度、路面粗糙系數(shù)、雨水口的大小和安裝形式、道路的長度和寬度、懸吊管的坡度和大小、排水管道的高差和大小以及各處立管的大小等等。在設(shè)計整個高速公路立交排水系統(tǒng)過程中，應(yīng)將這些因素綜合考慮，并通過一系列的細部設(shè)計和對系數(shù)參數(shù)的控制保證立交排水系統(tǒng)的正常運作，確保立交橋中的雨水能迅速排除，提高汽車駕駛員在高速公路行駛時的安全系數(shù)，提高高速路面的防滑性能，降低高速路段因積水產(chǎn)生意外情況的可能性，提高高速公路面使用壽命，使高速公路整體服務(wù)水平更上一層樓。

[1]曲波.改造雨水泵站加建調(diào)蓄水池增設(shè)排水管道

北京將進行立交橋排水改造[J].中國勘察設(shè)計，2012(8)：18.

[2]周宇.淺談城市道路下穿立交橋排水的設(shè)計要點[J].建筑設(shè)計管理，2012(6)：61-63.

[3]王瑞，許曉平.基于PLC的立交橋排水泵站自動控制系統(tǒng)設(shè)計[J].機械工程與自動化，2009(1)：135-137.

[4]孫艷濤.下穿鐵路立交橋排水泵站設(shè)計及安全防護[J].給水排水，2015(4)：45-47.

[5]趙歡歡.城市立交橋雨排系統(tǒng)模擬研究[D].西安：長安大學，2013.

[6]潘政猷，梁耀恒，趙晶.關(guān)于城市道路下穿立交橋排水設(shè)計的要點分析[J].科技致富向?qū)В?015(13)：102，208.

Discussions on Drainage Engineering Design for Large Expressway Interchanges

ZHAO Jing

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

The drainage engineering in large expressway interchange overpass design is the important and difficult point in overpass design . Aiming at the drainage characteristics of large interchanges，this article discussed some existing basic design provisions as well as main design forms being adopted during the design，and proposed the possible problems in the drainage engineering design of large in-terchange overpass as well as their solutions.

Overpass；Design；Technical key-points；Drainage works

U412.35+2.1

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.05.006

1673-4874(2016)05-0021-03

2016-04-18

趙晶(1983—)，工程師，研究方向：市政給排水設(shè)計及水質(zhì)凈化與水污染控制。