城市桥梁桥面排水设计中的问题探讨

2013-08-15胡俊莲

黑龙江交通科技 2013年5期

胡俊莲

(沈阳市沈河区市政道路养护管理处)

1 桥面排水形式

桥面的雨水首先会因为桥面的合成坡(横坡和纵坡的组合)而排向行车道的两侧，因此，桥面横向坡度必须足够。通畅情况下，桥面的泄水口是设置在行车道边缘处的。雨水汇聚泄水口后会因为桥体设计的不同而分两种情况排出:(1)如立交桥这种跨越城市道路、公路、铁路的桥体，会将雨水汇集到纵向排水管，通过墩台处设计的落水管流入地面排水设施;(2)当桥体设计时是跨域河流或者水沟的，可以将流入排水口的雨水通过泄水管直接排放。如果桥体的设计是能够保证将雨水从桥头引导排泄的，即桥长＜50m 时，一般情况下不再需要设置泄水管，可以在引道的两侧设置流水槽，避免雨水冲刷路基。

2 桥面排水设计存在的问题

(1)桥面的纵坡、横坡设置不合理。桥面纵坡、横坡的大小是直接关系着排水是否通畅的重要因素。纵坡过小，会造成桥面雨水因为流速缓慢而汇流时间加长;纵坡过大则会使雨水口的截流率变小，这两方面的原因都会对排水效果产生影响。由于桥面的横坡能使雨水向桥面的低处汇集，再通过泄水口集中排放，所以，桥面横坡的设置必须在1.0% ～2.0%之间。有些高架桥因为桥体较长，所以桥面设置成了凹曲线、反向变坡，这种设计会造成严重积水，对雨水的排出极为不利。所以，在设置桥面的排水系统时候，应该根据桥体的特性，考虑桥面的坡度对排水的影响，再确定排水口的间距以及排水管直径的大小。

(2)泄水口的设置不合理。降雨的强度以及汇水面积是决定桥面泄水口之间距离的主要因素。其次也可以根据桥面纵向和横向的坡度，还有泄水管道的泄水能力，允许过水断面的漫流宽度来定。如果泄水口的间距过大或数量不够，就会造成桥面积水。尤其是雨水充沛的南方地区，因为降雨量大，瞬间降雨的强度也大，很容易造成因雨水积聚来不及排入泄水管而造成桥面积水。再加上清扫公路以后各种垃圾堆积在泄水口，造成大量的泄水口因此堵塞，更加严重的阻碍了桥面积水的排放，加大了积水对桥梁的腐蚀危害。所以，在设计泄水口的时候，应该采用雨水篦配合使用的方法进行桥面排水。

(3)排水设施的细节构造不恰当。

它是由排水盲沟、进水口、排水管和落水管这几部分组成。在实际的设计当中，常常忽略进水口和碎石盲沟他们周边的防水层设计，就会发生渗水和排水不畅的现象。泄水管的管口和管盖如果采用的材料强度不够，就会发生因承载不了车辆的负荷而被压坏。

3 立交桥积水现状、原因及解决措施

城市中立交桥是很常见的建筑，它的使用更好的缓解了城市交通堵塞和事故的发生。由于受到环境和地理状况的影响，有一部分的立交桥需要设置下行穿道、人行地道。举例来说，在长沙市就有两座这种设计的桥梁，一座是袁家岭立交桥，一座是芙蓉路立交桥。这两座桥均属于下穿式立交桥，每年的六七月份，一场大雨过后，下层通道就会出现严重的积水，不仅不能充分的发挥立交桥应有的纽带连接作用，反而成为了各交叉通道的障碍，造成整个城市的交通出现严重的阻塞瘫痪。为什么会出现这种情况，我们可以从这些方面的原因着手探讨。

(1)从立交桥的桥体形式方面分析。按照立交桥的桥体外形上下关系有两种桥型:举起式和下穿式。

举起式立交桥占地面积比较大，因为需要较长的引桥，所以，桥面举起后会造成周围建筑物的构成景观发生很大的变化，但是，举起式立交桥有不受气候条件限制的优点，并不会影响城市排水网的规划。下穿式立交桥则恰好相反，它不需要较长的引桥，相对的占地面积也就比较小，虽然不会影响周围建筑景观，但是由于受到气候条件的影响，所以很大程度上对城市排水网的规划造成了影响。所以，地方相对狭小、并且对四周的建筑景观需要做重点保护的地区以及降雨量相对较少的北方地区都适合设置下穿式立交桥。

(2)从气候条件方面分析。上面介绍了下穿式立交桥适用于降雨量较少的北方地区和排水条件相对较好的城郊。袁家岭立交桥和芙蓉路立交桥地处多雨的长沙市，由于长沙市年降雨量较多，有2 000 mm 左右，并且集中在春夏之交，降雨强度也不均匀，这样的环境气候就对下穿式立交桥的设计造成了更多的不便和麻烦。

(3)从排水的设计方面分析。由于长沙市是东南偏高、西北偏低的地形。建造在五一路的这两座下穿式立交桥，因受到地理形势的影响，不能按照城市的排水管道铺设坡度排水，只能在桥的局部设置泵站，借此将雨水提升较高的排水管网中。

基于以上原因，可以在立交桥的下层路面入口处设置圆弧挡水墙，将径流雨水堵住，这样，直接将降雨汇聚在桥下，对泵站所要负荷的排水量进行计算时就不必考虑径流影响，这样不仅符合实际汇水面积，而且也大幅度的将泵站的总负荷减小了，还能彻底的解决立交桥桥面积水问题。

4 桥面排水设计问题的解决对策

(1)计算、确定合理的排水管数量。排水设施主要是设置桥面横坡和纵坡以及超高排水，还要设置排水管外泄。桥面排水管的设计应该按照径流面积来计算确定其数目，每平方米的桥面宜设排水管面积为300 mm2，直径不宜小于100 mm，这种设计不仅可以加快排水进程，而且也方便后期的养护清理。在一级公路和高速公路的排水管设计方面，直径一般为150 mm，间距为4 ～5 之间。高架桥和跨越铁路、公路及通航河流的桥梁，是将降雨通过桥面的横坡、纵坡排入排水管，然后通过设置在桥梁墩台的落水管排出，所以，桥面排水管的设计应该达到安全和环境所需的要求。

具体设计的时候，可以先假定排水管的间距和直径，通过计算Qs≤Q允(排水设计流量≤管道允许水流量)来确定。即:

Qs=1/60 ×10－3×Ψ×W×L×q(Ψ 是设计径流数;W 是桥面的汇水宽度;L 是泄水口间距;q 是平均的降雨强度)

由于纵坡不断变化，所以要根据不同的纵坡将泄水口的间距进行调整，泄水口的间距可以在坡度缓慢时适当的加密。

(2)根据桥梁断面的形式来确定排水方式。城市桥梁的两侧设有人行道的时候，在人行道下面一般会留有铺设电力电信排管的空间。这样，雨水便可以从人行道的表面下漏，人行道要高出桥面的车辆行道面15 ～30 cm，并有路缘石和车道部分形成错台进行隔挡。如果是机动车和非机动车分离的桥梁，一般情况下，会采用混凝土隔离墩将其相隔开。混凝土隔离墩可以每隔5 ～10 m 留一个矩形孔洞(20 cm×15 cm)，通过孔洞，可以使机动车道范围的雨水流入非机动车道，然后再汇聚流入非机动车道低侧泄水管，以此达到排水的目的。还有一种是机动车道与非机动车道之间是采用绿化带进行分隔的，绿化带宽约1 ～2 m，可以每隔10 ～20 m 留一个50 cm 宽度的水槽，在顶部设置盖板。雨水通过水槽都汇入非机动车道，然后汇集流入泄水管中。如果是汽车专用的桥梁，其设计仅车行道，两侧设有混凝土防撞墙，内侧底部预先设有排水管。管径150 mm 左右，间距约5 ～10 m。

(3)注意构造方面的细节处理。桥面的灰尘和垃圾物极易堵塞下水管道，使排水不畅。所以在泄水管的管口要设置强度较大的铸铁制作的管盖。泄水管最好竖直方向埋没，如果根据情况需要采用水平布设，横坡要注意不能太小，管道也不适宜过长，以免造成水流过慢，导致排水不畅。

另外，为了防止垃圾堵塞泄水口，可以采用雨水篦配合泄水管的方式进行桥面的排水处理。雨水篦可以采用花岗岩加钢板组合式的，可以先将花岗岩雨水篦下面层用结构胶和钢板雨水篦上面层粘结到一起，然后将组合雨水篦的钢板面朝下放入预留的水篦口中。这样的组合水篦不仅避免了车轮将其破坏的情况，也美化了桥梁雨水篦的外观。更重要是的是，还具有防盗的功能。雨水篦即使被翘起，也会因为附带有花岗岩的重量，不容易被盗走。这样就可以有效的解决因雨水篦被盗而造成垃圾堵塞泄水口，引发桥面积水不能正常排泄的情况。