浅议立交排水工程设计

李永光

（上海浦东建筑设计研究院有限公司，上海 200030）

0 前言

随着交通的迅猛发展，道路立交工程作为一种主要的交通枢纽正在蓬勃兴起，其中道路立交排水工程是与道路立交密切相关的工程。虽然，排水工程在立交工程建设投资中所占比例较小，但其对于立交桥的安全通畅及沿线基础设施改善有着重要的作用。

1 立交排水工程设计中基础资料的调查了解

在立交排水工程设计时，主要需要对如下方面的基础资料进行调查了解：

（1）沿线排水系统现状及规划，了解现状排水设施建设情况及规划排水体制、排水标准及规划走向等情况；

（2）沿线水利工程现状及规划，了解河道或排洪渠等水利工程设施的现有断面、水位、是否航道、属几级河道，以及规划断面、水位、通航条件等资料；

（3）沿线现有和规划公用管线的设置情况；

（4）沿线现有地面标高变化情况和规划地面标高变化情况；

（5）立交道路设计方案，由道桥设计专业了解高架道路、匝道、立交桥墩的不同形式、桩基形式及其施工方法等情况；

（6）沿线水文地质情况。

2 立交排水工程设计一般设计原则及方法

2.1 总体系统方案确定

首先根据调查了解的工程相关排水、水利现状及规划经过水力计算后确定排水管道总体走向、管径、标高等系统设计方案。对于雨水工程还需考虑立交汇水范围内是否需要对设计标高低的区域设置雨水泵站排除雨水。总体方案的确定既要符合规划要求，又要与已建工程设施相匹配，并尽量充分利用已建工程设施。

2.2 施工方法选择

根据现有交通流量、交通允否情况，以及管径、埋设深度、支管接入情况，周围构筑物及环境因素、当地施工条件等情况确定排水管道的施工方法。在交通量稀疏、管径不大且覆土不深的地段，可考虑浅层开挖施工；在交通量大、管径大、覆土较深且公用管线复杂地段，可考虑顶管法施工。

2.3 排水管道具体布置

排水管道平面布置与一般市政道路下排水工程相似，仍应结合设计立交道路布置，管道管位宜平行道路主线及匝道中心线布置，并尽可能地避免布置于机动车道下，同时要考虑避免桥墩和填土过高的路段。对沿线现状排水管道，其管径、走向、埋深符合排水系统规划及高架排水工程要求的均予以利用，但也应核查其是否与桥墩冲突或位于设计填土过高路段，以避免影响高架道路、立交、匝道及桥墩桩基。检查井位置及间距应考虑高架道路立管落水的接入，对于大口径干管(特别是采用顶管施工的排水干管)，检查井间距过长，不利于高架道路的排水，故须在主管旁设置截流管道，即先将地面道路、高架道路、立交或匝道排水及其范围内的支管引入截流管道，再由截流管道分段排向附近排水主管上的检查井中。另外，排水管道平面布置中应考虑与其他现状及规划公用管线的协调，特别是大的公用管线设施和大口径输水管道，在管线平面距离和高程布置上对排水管道有较大影响，不能忽视。

3 柳州莲花立交桥排水工程设计中的几点问题及体会

3.1 概述

莲花立交桥工程是柳州市南大门上一个重要的交通结点和景观结点，两条相交道路南环路是城市快速环岛重要组成部分，柳石路是柳州市南向进出口主要通道，是209国道的一部分。道路工程设计采用完全互通式苜蓿叶形立交。工程范围排水工程按规划为雨、污合流制，需敷设d 800～d2 400合流排水管道，排水管道下游汇入已建排洪干渠后至柳江边，截流污水输送至污水处理厂处理，雨天溢流合流污水至江边排洪泵站提升后排入柳江。

3.2 设计中的几点问题及体会

3.2.1 立交雨水汇水范围的确定

立交雨水汇水范围除考虑工程范围内地面道路、高架道路、匝道等处的雨水排除，还需考虑部分立交范围外的雨水排除并预留雨水支管道。对于平原区的立交工程通常考虑道路、立交、匝道及道路两侧红线外一定距离范围内的雨水，而该工程位于丘陵地区地形起伏大，若考虑道路、立交、匝道及道路两侧红线外一定距离范围内的雨水，并不能反映雨水汇水的实际情况，故该工程采取按地形分水线划分来考虑立交工程范围外汇入该工程的雨水汇水范围。

3.2.2 与工程范围外排水工程的衔接

与一般排水工程设计相同，了解了排水现状及规划后，与工程范围外排水工程的衔接是重要的。该工程中方案设计时排水工程下游已按规划实施，而上游设计的排水工程，其雨天合流污水由其他道路排向河道，截流污水则通过截流管道仍需汇入该工程合流管道。由于该工程排水体制为合流制，因此不仅要考虑合流总管道的衔接，对截流污水管道也应考虑。

3.2.3 范围内大口径主干管的施工

该立交的道路都为城市主要干道，往往规划需敷设有较大口径排水管道。该工程按规划需敷设d2 400合流排水管道，埋深达11 m，设计中需根据地质资料和如前所述的各种具体建设条件合理确定。

据勘察资料，该工程场区土层主要为河流冲积形成的粘性土及碳酸盐岩石风化形成的红粘土，其总厚度一般为5～15 m，分布及厚度都不均匀，地表为人工填土覆盖，下伏基岩为中石炭统黄龙组（C2h）白云岩，岩层走向南北，倾向东，倾角15°。结合野外钻探揭露及土工试验成果，场区主要土层自上而下可分为：①层杂填土；②层素填土；③层淤泥质土；④层表层亚粘土；⑤层粘土；⑥层亚粘土；⑦层含泥碳质粘土；⑧层红粘土；⑨层白云质灰岩。

考虑施工中会遇到岩石地质，根据当地施工条件顶管施工若遇岩石施工难度大，施工质量亦难以控制，虽然现场周边交通流量较大，但可将管道敷设于绿化带中，距离周边现状道路及房屋有一定安全距离，故考虑开挖施工。实际施工中对遇岩石地质的管段采用了无声破碎剂静态爆破技术，减小了对周边环境的影响。无声破碎剂静态爆破，是将一种含有铝镁钙铁氧硅磷钛等元素的无机盐粉末化学反应后，产生巨大膨胀压力（30～50 MPa）将岩石（4～10 MPa）膨胀破碎。此法特点：破碎剂为非易燃物，无公害环保型产品，不属易燃、易爆物品，运输、保管、使用安全方便；破碎物体时不产生震动、噪音、飞石、粉尘及有毒气体，对周围的村庄、建筑物和人民生命财产不造成危害，绝对保证安全。产品破碎效果稳定，一般可使被破碎物在12 h以内发生破碎。

3.2.4 人行过街地道雨水泵站的设置问题

该工程中为方便行人过街，需横穿柳石路设置人行地下通道，通道设计最低标高为低于周边地面设计标高约4 m。经核算，地道邻近市政管道设计水位标高略高于地道处最低设计标高。若通过加大邻近市政管道设计管径以减小下游水头损失，邻近市政管道设计水位标高可略低于地道处最低设计标高，但该方案一方面增加了较多的投资，同时并不能确保雨天地道内不积水，另考虑该工程为合流制，雨天污水倒流入地道对环境影响较大，故考虑设置雨水泵站排除雨水。

工程设计雨水泵站露天路段汇入地道雨水，由两部分排出：在地道入口设置截水沟，沟以外雨水排入市政雨水井内；截水沟内的雨水进入通道雨水泵站系统。泵站位置设于地道暗埋段东侧，地道内雨水采用边沟及横截沟收集进入地道雨水排水泵站。该工程中泵站服务面积约650 m2，按照3 a一遇重现期，综合径流系数0.9计算，管道计算雨水量约为22.5 L/s。为保证地道排水安全，泵站按管道计算流量配泵，并设备用泵。雨水泵选用2台潜水泵，1用1备,水泵技术参数为Q＝80 t/h，H＝16 m，配用电机功率N＝7.5 kW。

4 结语

立交排水工程具有排水工程设计的一般性，也有其不同的设计特点。对于具体工程项目只有根据立交排水工程的设计特点，按照一定的设计原则进行设计，并充分结合具体工程实际情况，才能做好立交排水工程设计，确保立交排水工程设计合理性及经济性，并使工程效益得以发挥。