大型高速互通立交桥排水工程设计探究

赵　晶

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西　南宁　530029)



大型高速互通立交桥排水工程设计探究

赵晶

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西南宁530029)

高速公路大型互通立交桥设计中的排水工程是立交桥设计中的重点和难点。文章针对大型互通式立交桥的排水特点，对一些现行的基本设计规定和设计时主要采取的设计形式进行综合讨论，提出了大型互通立交桥排水工程设计中可能存在的问题及解决办法。

立交桥；设计；技术要点；排水工程

0　引言

随着各地区经济发展日渐加快、人们出行需求和消费水平的上涨，相关部门对高速公路的建设和发展提出了更高的要求。作为高速公路的重要组成部分，大型互通式立交桥设计的成功与否直接影响了全线高速公路的服务水平。立交桥总体设计中，排水工程设计是其中的重点和难点，本文结合笔者在立交桥排水设计方面的工作经验，浅谈对排水工程中设计技术要点的认识。

1　高速公路立交排水工程的特点

立交桥排水工程在设计时一般不考虑雪的影响，主要解决地下水的排除和降雨形成的地面径流。在雨水设计流量方面其计算公式与一般的雨水管渠计算公式

相同。在高速公路立交桥排水系统的设计中有以下几个特点：

(1)高速路立交桥的坡度往往比较大，这使得位于下方的道路会比上方的道路低2～8 m，地形上好似盆地，在降雨时，雨水会很快聚集到最低洼的部分，造成低洼处严重积水。因为地形问题引起的积水极易造成高速公路的通行困难和交通事故，对高速公路的正常运营产生不必要的障碍。

(2)高速公路的立交桥大多设置在交通流量大的大型高速公路交叉口，为了保证高速道路中行驶的车辆不受影响，应及时将降雨形成的地面径流排除出高速公路，这就要求高速公路立交桥的设计高度要比高速公路高出一段距离，这样才能保证雨水的及时排出，保证高速公路的正常通行。

(3)高速公路立交桥道路上的车流量较大，速度较快，这使得相关工作人员在对排水管道进行养护和对雨水口进行清淤工作时造成一定的困难，所以在设计排水系统时应将工作人员养护管理上的便利性考虑进去。这是对高速立交桥排水工程设计师设计素养的考验，也是设计师设计能力的体现。

(4)注意高速立交桥地下水的排除。为了保证路基具有足够的稳定性和强度，应保证路基处于干燥状态，如果立交工程的最低点在地下水位点以下，就要求必须采取措施排除地下水。排除地下水常用的方法是埋设用来吸收汇集地下水的渗渠或孔管，使地下水沿着渗渠或孔管流入附近的排水干管或河湖。如果高程不允许自流，就需要设置提升泵站来保证地下水的流出。可以将立交排水泵站和地下水抽升设置在一起，再分别经过各自的进水管接入集水池。在管理方面，可按不同的流量选泵，同时用闸板分开。如果地下水的流量较大，也可以选用统一的泵。总之，要在保证高速立交桥地下水能够及时排除的条件下选择排水速度快，耗费小，占用人力资源少，安全可靠的最佳方案。

2　排水工程设计过程中的技术要点

2.1汇水面积的相关规定

立交有多种多样的类别和形式，每一座立交的组成部分也各有不同。就汇水面积而言，一般包括匝道、坡道、引道、绿地、跨线桥和适当的建筑红线以内的面积。在条件许可的情况下，划分汇水面积时，应将属于立交范围内的部分面积尽量划归为附近其他的排水系统。也可以采用散排放的方法，将位于高地面的水接入距地面较高的排水系统中，使其自流排出，位于低地面的水接入距地面较低的排水系统中。如果低处的水不能自流排出，就需要设置泵站将水提升。这样就可以避免大量雨水汇集到最低点造成积水。

2.2设计参数的确定

Q=ψqF

(1)

式中：Q——雨水设计流量，L/s；

ψ——综合径流系数；

F——汇水面积，hm2；

P——实际暴雨重现期，a；

t——降雨历时，min，t=t1+mt2，其中t1为地面集水时间，t2为管渠内雨水流行时间，自排系统m取1。

由于高速立交桥在交通作用上的特殊性，对其排水设计的标准高于普通的道路，其中P一般采用1～5 a。在车流量大的工程中取汇水面积的高限，如果车流量较小，则可以取低限进行施工。综合径流系数ψ的取值，因为降雨量一部分消耗于蒸发，一部分在下渗，形成地面径流的是其余部分。绿地的ψ值取为0.15，混凝土及沥青路面的ψ值按0.85～0.95取，非铺砌路面的ψ值按0.3取，通过地面种类加权平均计算出综合径流系数。计算降雨历时t时，t1可取5～10 min，由于立交桥的地面坡度较大，管内的流行时间不应该乘以折减系数2。

2.3雨水口的布置

高速公路立交桥的雨水口一般设置在沿坡道路两侧，且布置情况对称，开始布置时常常设置为单蓖或双蓖，越往下，越靠近最低点，设置的雨水口越多，在最低点往往可以增加到8蓖或10蓖。还有另外一种布置方式，这种方式是在立交的最低点布置一排横跨路面的雨水口，这种排水方式称为截流法，虽然有很大的截流量，但对车辆的行驶有一定障碍，相比前一种来说，有一定缺点。对于面积较大的立交桥，除去在坡道设置雨水口外，还应该在匝道、绿地和引道中的适当位置和距离设置雨水口，为了使雨水的径流距离适当，位于最高点的跨线桥通常将雨水通过汇水孔排入到立管内，再通过立管引入到雨水口或检查井中。

雨水口的布置数量不是固定不变的，应和具体高速公路立交桥工程的设计流量相符合，并将杂草树叶等可能造成雨水口阻塞的不利因素考虑在内，再按照公式计算出应当设置的雨水口总数后，乘以1.2～1.5的安全系数，以保证雨水口的正常作用。

2.4断面选择和管道布置

在确定高速公路立交桥排水管道的布置位置前，综合考虑，尽量避开立交结构，如果实在不能避开，应在适当位置对立交桥体进行结构上的加固，也可以加装柔性接口，或者将排水管道改为铸铁管材，用以解决不均匀下沉或承载力不足的问题。在交通流量大的路段，高速工作人员对排水管道的管理维护相对比较困难，解决办法是将管道的断面适当加大，处于起点处的最小断面最低为400 m，以下每个管段之间的设计断面都较前一管段增大一级。

2.5环境卫生方面的影响

为了避免影响环境卫生，高速公路的立交排水系统应采取分流制。如果某处需要施工的高速立交工程是在之前的平交基础上改建的，应在保证修建好新的立交排水系统的同时，解决旧的排水系统在改建方面的问题。

3　高速立交排水形式简单说明

3.1自流式排水

3.1.1自流式排水的特点

自排流水是各种排水措施中最经济的，其不消耗任何能源，也不需要管理人员去专门看管，所以在总体排水规划许可的范围内，应尽量考虑自流式排水，让水自流排出，这是最佳的立交排水方案。

3.1.2自流式排水实例

上海杨浦区新江湾城东北部的高速立交桥是采用自流式排水的典型路段，设计参数如下：常水位2.8 m，水面率8.14%，管道排距200～500 m，河道间距600～900 m，地面高程3.9～4.3 m，最高水位与地面标高平均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统。

该路段河道水位可控，雨水污水分流严格，管道排距合理，规划水面率高，且河道设计高水位和地面标高保证了合理的高差，非常适合采用自流式排水。

3.2泵站提升式排水

3.2.1泵站提升式排水特点

高速立交桥的最低点很容易汇集雨水，造成积水过多的情况，在自流排水无法实现的情况下，就需要设置泵站来处理积水，避免造成积水过多。因为高速立交桥在功能上的特殊性，立交泵站应比一般的排水泵站有更高的设计标准。

3.2.2泵站提升式排水需要注意的几点问题

为了尽量避免雨水积水的产生，应在入口处设置多个雨水口，适当增大道路横坡，使进入道路的雨水量达到最小值；立交泵站的设置点应接近立交桥整体最低点，尽量使泵站的挖深减小，减短排水管线的使用长度，提高排水安全度；排水泵应尽量选择体积较小、操作方便的，这样可以保证日后对泵站的维护易于进行，减少工作量。

4　结语

高速立交桥排水工程的影响因素有很多，如道路的纵向坡度、暴雨强度、路面结构、横向坡度、路面粗糙系数、雨水口的大小和安装形式、道路的长度和宽度、悬吊管的坡度和大小、排水管道的高差和大小以及各处立管的大小等等。在设计整个高速公路立交排水系统过程中，应将这些因素综合考虑，并通过一系列的细部设计和对系数参数的控制保证立交排水系统的正常运作，确保立交桥中的雨水能迅速排除，提高汽车驾驶员在高速公路行驶时的安全系数，提高高速路面的防滑性能，降低高速路段因积水产生意外情况的可能性，提高高速公路面使用寿命，使高速公路整体服务水平更上一层楼。

[1]曲波.改造雨水泵站加建调蓄水池增设排水管道

北京将进行立交桥排水改造[J].中国勘察设计，2012(8)：18.

[2]周宇.浅谈城市道路下穿立交桥排水的设计要点[J].建筑设计管理，2012(6)：61-63.

[3]王瑞，许晓平.基于PLC的立交桥排水泵站自动控制系统设计[J].机械工程与自动化，2009(1)：135-137.

[4]孙艳涛.下穿铁路立交桥排水泵站设计及安全防护[J].给水排水，2015(4)：45-47.

[5]赵欢欢.城市立交桥雨排系统模拟研究[D].西安：长安大学，2013.

[6]潘政猷，梁耀恒，赵晶.关于城市道路下穿立交桥排水设计的要点分析[J].科技致富向导，2015(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

赵晶(1983—)，工程师，研究方向：市政给排水设计及水质净化与水污染控制。