浅析滨江路下穿式立交排水设计

罗慧

摘 要：下穿式立交是市政道路工程中较为常见的主要设施。下穿式立交的低点高程一般低于周边排水管渠和下游洪水位，雨水无法重力自排，如何将低位雨水及时快速排入周边排水设施直接关系到下穿式立交项目的成败，也关乎居民出行的生命财产安全。该文以滨江路下穿式立交为例，在对城区排涝分区情况、管道设计参数等进行分析的基础上，提出完善的排水系统设计方案，为今后类似项目建设提供参考。

关键词：下穿式立交;泵站;矩形渠道;排水

中图分类号：TU992              文献标志码：A

一般道路排水问题主要发生在立交或低洼地区。道路立交若按结构形式主要分为上跨式和下穿式2种，下层路面最低点标高一般低于附近地面高程2 m～6 m。下穿式立交低点高程一般低于周边排水管渠和下游洪水位，雨水无法重力自排，所以通常需要经过立交雨水泵站提升后排入市政管网。

1 项目概况

1.1 道路概况

该工程为沿江道路，下穿一处现状桥梁并跨越两处支流。设计道路为城市次干路，设计速度40 km/h，红线宽度30 m，双向4车道，沥青混凝土路面。道路横断面包括道路与防洪堤结合的标准横断面及下穿现状桥的标准横断面。

1.2 城区现状洪涝灾害概况

该城市现状城区地势地平，城市建成主要的高程大部分在104 m～106 m，该市历年洪水频繁，自1950年-2012年，就有31次洪水发生，沿江两岸大面积农田受淹，平均不到2年就要受淹一次，有些年份一年内要受2次大水淹浸。该市区的内涝多数是由外江洪水顶托、自然排泄不畅造成。

1.3 城区排涝分区情况

根据该城市防洪治涝规划总体布置方案，该道路所在沿江段及该道路所跨越的两处支流均修建防洪堤，由于兴建防洪堤改变了各排涝沟出口汇入主江及其支流的天然状态，为防止外江洪水倒灌，在各排涝沟出口与外江交汇处设置防洪闸和泵站。根据规划，该项目起点至盘古河段雨水均需排至盘古河防洪闸进水前池再排入贺江，盘古河至华山河段的雨水排至华山河防洪闸进水前池再排入贺江。

2 工程规模

该工程雨水主管管径为DN800～DN1200，总长约1 810 m;雨水渠尺寸为1500 mm×1200 mm～2500 mm×1200 mm，总长约1 255 m。

3 管道设计参数

本设计道路暴雨重现期根据现行规范、结合相关规划及根据当地情况，取P=3。

该市暴雨重现期P=3年时专用暴雨强度公式计算。暴雨强度公式为。

根据《室外排水设计规范GB 50014-2006》（2016年版），下穿式立体交叉道路引道两端应采取措施，控制汇水面积，减少坡底聚水量，立交桥处雨水排水量按设计暴雨重现期20年，按贺州市暴雨重现期P=20年时专用暴雨强度公式计算。暴雨强度公式为。

设计流量。

雨水管道主要设计参数及标准：根据现行规范《室外排水设计规范GB 50014—2006》（2016年版），该工程道路地面集水时间t1=10min，下穿路段集水时间按5 min计算;管道综合径流系数Ψ根据管段汇水面积范围内规划用地性质及其相应的径流系数按加权平均计算，取Ψ=0.7，下穿路段取Ψ=0.9。

4 排水方案设计

4.1 雨水排向设计

该项目所在流域的2座排涝闸均为正在建设，分别位于华山河和盘古河与外江的交汇处，根据排涝闸的位置及防洪规划的要求，进行雨水排向设计。

（1）项目起点～盘古段。雨水由西向东排至华山河排涝闸进水前池。进水前池池底标高为100.3 m，内江控淹水位为103.5 m，外江关闸水位为102.5 m，外江最低运行水位为100.0 m。由于该管段经过下穿立交段，雨水出水口标高受路面标高及进水前池池底标高的限制，根据管道水力计算并结合道路设计标高进行管道纵断面设计，在满足管顶覆土要求的前提下尽量浅埋。该次设计雨水出水口标高为100.5 m，满足排入排涝闸进水前池要求。

该道路下穿现状桥处最低地面标高为103.5 m，即与排涝闸控淹水位一致。为保证华山河排涝泵站起泵前下穿立交段因雨水出水口受水位顶托造成积水内涝，该次下穿立交设置独立的雨水排水系统，当遇洪水时，通过泵站抽排至排涝闸进水前池。根据“高水高排、低水低排”的原则，合理确定立体交叉道路排水系统的汇水面积，下穿部分设置独立的排水系统，负责收集该段道路及匝道雨水。由于未发生洪水时，雨水主干管可通过重力自排入排涝闸进水前池，为减少泵站运行成本，该工程在下穿段独立排水系统与雨水主干管间设置闸门，雨水经下穿桥独立雨水排水系统收集后汇入雨水主干管，最后排至排涝闸进水前池;当遇洪水时，进水前池水位淹没至出水口管顶（101.50 m），则关闭闸门，并打开泵站进水管上的闸门，雨水经雨水泵站提升后排入排涝泵站进水前池。

（2）盘古河～华山河段。雨水由西向东排至华山河排涝闸进水前池。进水前池池底标高为100.3 m，内江控淹水位为103.5 m，外江关闸水位为102.5 m，外江最低运行水位为100.0 m。

（3）排水流向图如图1所示。

4.2 雨水渠道的合理运用

常见的排水管渠的断面形式有圆形、半椭圆形、马蹄形、矩形、梯形和蛋形等。目前多采用圆形管道和矩形渠道。圆形断面有较好的水力学特征，在一定坡度下，指定的断面面积具有最大的水力半径，因此流速大，流量也大。矩形断面可以就地浇制或砌筑，尺寸较为多变，为改善水力条件，可在渠道内做底流槽或弧形流槽。

本设计优先采用具有較好水力学特征的圆管，但由于受雨水出水口排涝闸进水前池标高的限制，为减小管道纵向深度，管径大于DN1200时，采用钢筋混凝土矩形渠道。以圆管和渠道作为管道进行水力计算可知，1500 mm×1200 mm矩形渠道过流能力相当于DN1500，则可减少管道埋深0.3 m，2500 mm×1200 mm矩形渠道过流能力相当于DN2000，则可减少管道埋深0.8 m。虽然相同过流能力下，圆管造价低于钢筋混凝土矩形渠道造价，但是通过运用矩形渠道，使雨水出水口能通过重力流顺利排入排涝闸进水前池，从而避免了建设大型泵站，增加项目投资。

4.3 下穿道路中盖板沟的应用

在下穿道路路段，雨水口的泄水能力不足往往是导致系统排水不畅的原因。单个雨水口的泄水能力一般为10 L/s～20 L/s，泄水能力最大的联合式雨水口的泄水能力也才达到30 L/s。在实际排水过程中，由于雨水口每遇下大雨时易受路面垃圾堵塞，其实际排水能力将会大打折扣。地面式盖板沟相较与雨水口有如下优点：维护方便、施工简单。本设计取盖板沟宽度B=0.3 m，沟深H=0.5m，坡度i=0.02时，按该尺寸断面校核盖板沟的过水能力为172 L/s，远大于雨水口的泄水能力。通过以上分析，在下穿式立交道路等排水不利的区域用盖板沟代替雨水口，这样能解决雨水收集过程中易堵塞带来的影响。

5 结论及建议

下穿式立交在我国较为普遍，在进行该类立交排水设计时，主要考虑其在高程上的不利条件及交通上的特殊性。因此对下穿式立交排水系统的设计更具有典型性和普遍性。

作为雨水排放系统的最不利点，下穿道路路面的排水管线设计应从道路走向、排水范围（水量）、雨水口的布置、雨水管管径计算、外部排水管的排水标准（排水能力）等多方面进行考虑，只有这样才能保证雨水顺畅排除。排水管线与泵站是相辅相成的关系，而泵站是为水提供势能和压能，是解决下穿式道路立交排水和洪涝灾害的重要工程措施之一。立交排水工程的好坏，对道路交通的正常运行和人民生命安全都至关重要，必须引起设计和建设部门的高度重视。

参考文献

[1]北京市市政工程设计研究总院.排水设计手册（第5册）城镇排水[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.