基于水源保护理念的高速公路桥梁排水设计方案研究

李 良，贾宏宇，王文奇，王 泽，熊 朕

(1.四川省林业调查规划院，四川成都610081;2.西南交通大学峨眉校区，四川峨眉山614200;3.西华大学建筑与土木工程学院，四川成都610039;4.西南交通大学土木工程学院，四川成都610031;5.西华大学西华学院，四川成都610039)

0 引言

桥梁的桥面排水设计是桥梁设计重要组成部分，直接关系着桥梁实用性［1］。桥面表面水通过进水口进入桥梁排水管，最终排入桥下、路基边沟或者蒸发池中［2］。桥梁排水设计日益受到人们的重视。

目前，在公路交通环境保护领域，由于危险品运输车辆发生事故而导致的危险化学品泄漏，致其径流进入敏感水体，对其造成污染的问题一直受到有关部门的高度重视。因此对跨越敏感水体的桥梁，设计完善的桥面径流收集系统是公路环境保护设计中不可或缺的内容［3］。

对跨越敏感水域桥梁所设置的桥面雨水集流系统是通过桥面泄水管及与其互通且设置有一定纵坡的纵向集流管等连通设施，将桥面径流收集至桥头端部，然后通过竖向集流管排至集流池达到沉淀分流处理的目的［3］。

本文着重基于水源保护理念，以成都市第三绕城高速的桥梁为例分析研究高速公路的桥梁的排水方案问题。

1 高速公路桥梁排水设计现状

1.1 排水系统基本组成

公路桥面的排水系统由桥面排水系统汇集和排放，桥梁桥面排水系统一般由桥面雨水斗、连接管、竖管、纵向排水横管、抱箍组合安装组成［4］。表面水首先依靠桥面横坡和纵坡组成的合成坡排向桥两侧，因而桥面应有足够的横向和纵向坡度［2］。常规的桥梁排水系统如图1所示。

图1 常规的桥梁排水系统

1.2 高速公路桥梁排水设计考虑因素

高速公路桥梁如果排水设计不合理，一方面容易造成桥面积水，严重影响路面行车的舒适性和安全性，并且在易结冰的地段会给行车安全带来一定的影响;另一方面降雨冲刷桥面中的污染物，使其进入地表水和地下水而造成水环境的污染，同时高速公路中的危险品运输事故也不时发生，有害化学物质的泄露造成的水污染问题已成为社会关注的焦点。因此，高速公路进行排水设计时，考虑到的主要因素有以下三点:

(1)从行车角度分析

如果桥梁桥面的水不能有效、迅速地排除，在桥面就会形成水膜甚至积水，将使桥面抗滑性能变差，当车辆行驶通过桥面时就可能会因水膜或积水发生滑动或无法正常刹车。又由于行驶会溅起积水会影响驾驶员的视线，使安全行驶系数降低，也是雨天桥梁上多发交通事故的诱因之一［5］。

(2)从桥梁使用年限分析

当桥梁桥面雨水滞留时间过长，雨水会先通过铺装层再逐渐渗透铺装层下的防水层，最后进入桥梁结构内部，桥梁桥跨、桥墩及桥台结构内的钢筋可能会因渗水变锈蚀，钢筋韧性与强度降低，这对桥梁的使用寿命和正常运行的稳定性都会产生不利的影响［5］。

(3)从环保角度分析

根据我国颁布的环保方面的相关法规规定:对某些类地表水中的保护区禁止排污。桥梁路面径流必须及时疏散、就近分流的工程特点导致具有面源污染特征的路面径流很难做到在敏感水域不排放。目前环保部门和交通部门均认可的做法是，对跨越具有较高水功能区划的敏感水域的桥梁设计纵向排水系统，确保在发生事故状态下危险品径流由纵向排水管道引致敏感水域范围外设置的集水池、应急池或其他地点进行妥善处置［6］。

2 基于水源保护理念的高速公路桥梁排水设计方案

传统的桥梁排水设计主要对桥面的过水断面、排水管、进水口、桥头排水设施等进行设计，但对于环境、生态、保护水资源的理念没有明显的体现，这已经不能满足现阶段公路发展的环保要求。为了打破高速公路桥梁排水设计的传统设计思路模式，充分尊重环境、保护水资源，引入了基于环保设计理念的高速公路桥梁排水设计方案。

2.1 高速公路桥梁排水的水源保护设计理念

2007年，国家环境保护总局、国家发展和改革委员会及交通部等部门于联合颁发的《关于加强公路规划和建设环境影响评价工作的通知》中明确规定:“公路建设应特别重视对饮用水水源地的保护，路线设计时，应尽量绕避饮用水水源保护区，为防范危险化学品运输带来的环境风险，对跨越饮用水水源二级保护区、准保护区和二类以上水体的桥梁，在确保安全和技术可行的前提下，应在桥梁上设置桥面径流收集系统，并在桥梁两侧设置沉淀池，对发生污染事故后的桥面径流进行处理，确保饮用水安全。”［3］

成都市第三绕城高速环评公布的简报中显示，路线将经过柏条河、蒲阳河、小石河、鸭子河、石亭江、射水河、绵远河、环溪河、沱江等地表水体，其中柏条河为成都市饮用水源。为了保护成都饮用水源不受污染，东半环将以桥梁形式，从成都市自来水六厂取水口上游约27公里处跨过柏条河，从成都市自来水七厂取水口上游约13公里处跨过柏条河、徐堰河上游支沟。

据省交通运输厅公路规划勘察设计研究院相关负责人介绍，“饮用水源取水口逆流而上5公里范围，都属于一级水源保护区。这一区域内不允许修建与水源无关的设施，跨柏条河的桥梁修建地，都与取水口保持了较远的距离，避开一级水源保护区。”

设计方案虽然避开了一级水源保护区，但仍然涉及准水源保护区范围。四川省成都市郫县郫县交通运输局的2014年饮用水源保护工作建设项目:桥封闭工程及桥面污水收集系统工程已经公开招标。

2.2 基于环保设计的高速公路桥梁排水环保设计

水源保护问题主要是有毒有害物质拦截的问题，成都市出现过因为有毒有害物质进入水源地导致大面积停水数天的事故。跨越水源地的桥梁排水要考虑有毒有害位置拦截问题。

对跨越敏感水域桥梁所设置的桥面雨水集流系统是通过桥面泄水管及与其互通且设置有一定纵坡的纵向集流管等连通设施，将桥面径流收集至桥头端部，然后通过竖向集流管排至集流池达到沉淀分流处理的目的［3］。具体实例如图2所示。

图2 桥梁排水系统实例

具体设计有如下几种方案:

方案一:在桥墩墩身、桥台台身上设排水管，接桥面泄水管，将桥面水沿排水管往下排，排至桥下地面某处指定地方。

图3 环保桥梁排水系统方案1

方案二:在桥墩墩身、桥台台身上设排水管，接桥面泄水管，将桥面水沿排水管往下排，排至桥下地地面，在地面再设排水沟，将水集中排导指定的河流、湖泊、水沟或其他合适的地方。

图4 环保桥梁排水系统方案2

方案三:沿桥面两侧设纵向排水沟，顺桥向排水，然后将水排至指定集水处，比如污水处理点。

图5 环保桥梁排水系统方案3

为有效收集沉淀事故形成的有毒有害物质，需要先将雨水导入集水井，集水井修筑在桥下地势较低位置，与路基排水边沟相连［7］。该方案有毒有害物质拦截彻底，为后续处理提供了的充分时间，同时可操作性强。

保护水源主要是有毒有害物质拦截的问题，跨越水源地的桥梁可以采取图6的方案。

图6 跨越河流桥梁排水方案

3 结论

水源保护是个系统工程，高速公路桥梁排水是其中环节之一。通过查阅大量文献和调研，结合成都市实际情况，对基于水源保护的桥梁排水理念进行了阐述，提出了几个排水方案，有一定的可行性和借鉴意义。

［1］尹家哲.谈桥梁桥面排水设计技术［J］.低碳世界.2014(8):290－291.

［2］张宁.平原区高速公路桥梁排水设计探讨［J］.华东公路.2013(10):27－28.

［3］曾志刚.西固黄河大桥雨水集流系统设计［J］.城市道桥与防洪.2014(8):149－152.

［4］胡虎.公路桥面排水系统设计探讨［J］.湖南交通科技，2007，33(4):66 －67.

［5］李伟伟，周全.桥梁排水问题的探讨［J］.城市道桥与防洪，2012(9):119－121.

［6］JTG B04－2010.公路环境保护设计规范［S］.北京:人民交通出版社，2010.

［7］张科，孙海滨，张华.高速公路跨水域桥梁排水收集系统方案设计［J］.公路，2010(9):141－143.