城市橋梁橋面排水設(shè)計常見問題分析

【摘 要】 橋梁工程施工中，橋面排水設(shè)計是工程施工中比較重要的一項內(nèi)容，特別是城市橋梁工程，如果橋梁橋面排水設(shè)計不合理，排水處理不好，不僅會造成橋面出現(xiàn)積水或者滲水的現(xiàn)象，嚴(yán)重者將會影響橋梁的安全。因此城市橋梁加強橋面排水設(shè)計對提高橋梁的安全性有著積極的意義，同時對提高工程的經(jīng)濟效益和社會效益具有重要的作用。本文針對城市橋梁橋面排水設(shè)計中存在的問題進行詳細(xì)的分析，并針對提出一些措施。

【關(guān)鍵詞】 城市；橋梁橋面；排水設(shè)計；問題；分析

引言

在城市中，各種高架橋、立交橋已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在生活和交通運行當(dāng)中。城市高架橋有縱坡變化大，橋梁長等特點，所以，如果橋面的排水問題處理不好，不利于行車的安全，對行人也會造成不便的影響，更會給城市橋梁橋面的結(jié)構(gòu)造成損害。由于大部分的橋梁都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，不宜時而潮濕時而暴曬。如果水分侵蝕鋼筋，會使鋼筋銹蝕，減短橋梁的使用壽命。冬天被水侵蝕的橋梁容易結(jié)冰，這樣很容易導(dǎo)致砼發(fā)生破壞。所以，為了使橋梁的耐久性不因為雨水的積滯而滲入橋梁內(nèi)部造成破壞，不僅要在橋面鋪裝內(nèi)設(shè)置防水層，更重要的是要在橋面合理的設(shè)計出能夠引導(dǎo)雨水迅速排出橋外的排水系統(tǒng)。隨著時代的發(fā)展，橋梁設(shè)計的美觀程度也越來越受到重視，橋梁的設(shè)計不僅要結(jié)構(gòu)合理，牢固耐用，排水通暢，施工養(yǎng)護方便，而且要美觀莊重。

一、橋面排水形式

橋面的雨水首先會因為橋面的合成坡（橫坡和縱坡的組合）而排向行車道的兩側(cè)，因此，橋面橫向坡度必須足夠。通常情況下，橋面的泄水口是設(shè)置在行車道邊緣處的。雨水匯聚泄水口后會因為橋體設(shè)計的不同而分兩種情況排出：（1）如立交橋這種跨越城市道路、公路、鐵路的橋體，在排水設(shè)計時，會將雨水匯集到縱向的排水管中，然后通過在橋梁的墩臺處進行設(shè)計落水管流入地面的排水設(shè)施中，以達到的橋面排水的目的；（2）當(dāng)橋體設(shè)計時是跨域河流或者水溝的，可以將流入排水口的雨水通過泄水管直接排放。如果橋體的設(shè)計是能夠保證將雨水從橋頭引導(dǎo)排泄的，即橋長<50m時，一般情況下不再需要設(shè)置泄水管，可以在引道的兩側(cè)設(shè)置流水槽，避免雨水沖刷路基[1]。

二、橋面排水設(shè)計存在的問題

城市中的高架橋、立交橋等由于橋梁橋體長度比較長，縱坡變化大，再加上人們審美觀以及城市環(huán)保、景觀美化等諸多方面的要求，因此在橋梁設(shè)計的過程當(dāng)中，應(yīng)該充分的考慮到橋面的排水設(shè)計問題。

橋面排水設(shè)計方面存在的問題，有三個方面：

1、橋面的縱坡、橫坡設(shè)置不合理。橋面縱坡、橫坡的大小是直接關(guān)系著排水是否通暢的重要因素?？v坡過小，會造成橋面雨水因為流速緩慢而匯流時間加長；縱坡過大則會使雨水口的截流率變小，這兩方面的原因都會對橋梁橋面的排水效果產(chǎn)生一定的影響。并且因為橋梁橋面的橫坡能夠使雨水向橋面相對比較低的地方匯集，然后在匯集處通泄水口集中將雨水排放出去，所以在進行設(shè)計橋面橫坡時，必須保證在橫坡的設(shè)置在1.0%～2.0%之間。在城市高架橋橋面排水設(shè)計的過程中，由于巧體比較長，所以在排水設(shè)計中應(yīng)該將橋面設(shè)置成反向變破和凹曲線。這種設(shè)計會造成嚴(yán)重積水，對雨水的排出極為不利[2]。所以，在設(shè)置橋面的排水系統(tǒng)時候，應(yīng)該根據(jù)橋體的特性，首先進行考慮的橋梁橋面坡度將會對橋梁橋面排水產(chǎn)生的影響，然后再進行確定橋面排水管直徑的大小以及排水口的間距。

2、泄水口的設(shè)置不合理。降雨的強度以及匯水面積是決定橋面泄水口之間距離的主要因素。其次也可以根據(jù)橋面縱向和橫向的坡度，還有泄水管道的泄水能力，允許過水?dāng)嗝娴穆鲗挾葋矶?。如果泄水口的間距過大或數(shù)量不夠，就會造成橋面積水。尤其是雨水充沛的南方地區(qū)，，瞬間降雨的強度也大，很容易造成因雨水積聚來不及排入泄水管而造成橋面積水。再因為降雨量大加上清掃公路以后各種垃圾堆積在泄水口，造成大量的泄水口因此堵塞，更加嚴(yán)重的阻礙了橋面積水的排放，加大了積水對橋梁的腐蝕危害。所以，在設(shè)計泄水口的時候，應(yīng)該采用雨水篦配合使用的方法進行橋面排水。

3、排水設(shè)施構(gòu)造不完善

在城市橋梁橋面工程設(shè)計的過程中，橋梁橋面的排水系統(tǒng)設(shè)計如下圖所示：

通過上圖可以看出的橋梁橋面排水系統(tǒng)主要有排水管、排水盲溝以及進水口和落水管等結(jié)構(gòu)組成。

在實際的設(shè)計當(dāng)中，常常忽略進水口和碎石盲溝周邊的防水層設(shè)計，很容易出現(xiàn)排水不暢或者防水層滲水的現(xiàn)象。泄水管的管口和管蓋如果采用的材料強度不夠，就會發(fā)生因承載不了車輛的負(fù)荷而被壓壞。

三、立交橋積水現(xiàn)狀、原因及解決措施

城市中立交橋是很常見的建筑，它的使用更好的緩解了城市交通堵塞和事故的發(fā)生。由于受到環(huán)境和地理狀況的影響，有一部分的立交橋需要設(shè)置下行穿道、人行地道。舉例來說，在長沙市就有兩座這種設(shè)計的橋梁，一座是袁家?guī)X立交橋，一座是芙蓉路立交橋。這兩座橋均屬于下穿式立交橋，每年的六七月份，一場大雨過后，下層通道就會出現(xiàn)嚴(yán)重的積水，不僅不能充分的發(fā)揮立交橋應(yīng)有的紐帶連接作用，反而成為了各交叉通道的障礙，造成整個城市的交通出現(xiàn)嚴(yán)重的阻塞癱瘓。為什么會出現(xiàn)這種情況，我們可以從這些方面的原因著手探討：

1、從立交橋的橋體形式方面分析。按照立交橋的橋體外形上下關(guān)系有兩種橋型：舉起式和下穿式。舉起式立交橋占地面積比較大，因為需要較長的引橋，所以，橋面舉起后會造成周圍建筑物的構(gòu)成景觀發(fā)生很大的變化，但是，舉起式立交橋有不受氣候條件限制的優(yōu)點，并不會影響城市排水網(wǎng)的規(guī)劃。下穿式立交橋則恰好相反，它不需要較長的引橋，相對的占地面積也就比較小，雖然不會影響周圍建筑景觀，但是由于受到氣候條件的影響，所以很大程度上對城市排水網(wǎng)的規(guī)劃造成了影響。所以，地方相對狹小、并且對四周的建筑景觀需要做重點保護的地區(qū)以及降雨量相對較少的北方地區(qū)都適合設(shè)置下穿式立交橋。

2、從氣候條件方面分析。上面介紹了下穿式立交橋適用于降雨量較少的北方地區(qū)和排水條件相對較好的城郊。袁家?guī)X立交橋和芙蓉路立交橋地處多雨的長沙市，由于長沙市年降雨量較多，有2000毫米左右，并且集中在春夏之交，降雨強度也不均勻，這樣的環(huán)境氣候就對下穿式立交橋的設(shè)計造成了更多的不便和麻煩。

3、從排水的設(shè)計方面分析。由于長沙市是東南偏高、西北偏低的地形。建造在五一路的這兩座下穿式立交橋，因受到地理形勢的影響，不能按照城市的排水管道鋪設(shè)坡度排水，只能在橋的局部設(shè)置泵站，借此將雨水提升較高的排水管網(wǎng)中。

基于以上原因，可以在立交橋的下層路面入口處設(shè)置圓弧擋水墻，將徑流雨水堵住，這樣，直接將降雨匯聚在橋下，對泵站所要負(fù)荷的排水量進行計算時就不必考慮徑流影響，這樣不僅符合實際匯水面積，而且也大幅度的將泵站的總負(fù)荷減小了，還能徹底的解決立交橋橋面積水問題。

四、如何解決橋梁橋面排水設(shè)計中存在的問題

通過上述分析在城市 橋面排水設(shè)計中依然存在諸多的問題，針對這些問題提出以下幾方面的建議：

1、在橋梁橋面排水設(shè)計中，首先科學(xué)合理確定排水排水管的數(shù)量，橋面排水設(shè)計中不僅要設(shè)置橋面縱坡和橫坡的形式，而且還應(yīng)該注意跑水管的設(shè)置。橋面排水管的設(shè)計應(yīng)該按照徑流面積來計算確定其數(shù)目，每平方米的橋面宜設(shè)排水管面積為300mm2，直徑不宜小于100mm，這種設(shè)計不僅可以加快排水進程，而且也方便后期的養(yǎng)護清理。在一級公路和高速公路的排水管設(shè)計方面，直徑一般為150mm，間距為4-5之間[3]。高架橋和跨越鐵路、公路及通航河流的橋梁，是將降雨通過橋面的橫坡、縱坡排入排水管，然后通過設(shè)置在橋梁墩臺的落水管排出，所以，橋面排水管的設(shè)計應(yīng)該達到安全和環(huán)境所需的要求。

在橋梁橋面排水管設(shè)計的過程中，首先可以假設(shè)工程中排水管的直徑和間距，然后通過采用橋梁橋面排水管計算公式，通過計算出排水設(shè)計流量≤管道允許水流量進行確定。計算公式為：10-3（是設(shè)計徑流數(shù)；W是橋面的匯水寬度；L是泄水口間距；q是平均的降雨強度）

由于縱坡不斷變化，所以要根據(jù)不同的縱坡將泄水口的間距進行調(diào)整，泄水口的間距可以在坡度緩慢時適當(dāng)?shù)募用堋?/p>

2、根據(jù)橋梁斷面形式進行確定橋面排水方式。

在城市橋梁橋面工程設(shè)計的過程中，首先應(yīng)該根據(jù)橋梁斷面的形式進行確定橋面排水設(shè)計的形式。一般情況下在城市橋梁下方都設(shè)計有人行道，并且在人行道的下方都會留有鋪設(shè)電力電信的排管空間，這就會造成雨水會通過人行道滲透到電力電纜的排管內(nèi)，因此針對這種情況，應(yīng)該注意保證人行道應(yīng)該高出橋面車輛行道面的15～30cm，并將路緣石和車道部分設(shè)置成為錯臺的形式進行隔檔。如果是機動車和非機動車分離橋梁時，則可以采用混凝土隔離墩將機動車和非機動車進行隔離開。一般情況下，混凝土隔離墩可以每隔5～10m設(shè)計一個矩形的空洞，以能夠通過孔洞將機動車道上的雨水留到非機動車道，然后再匯聚流入非機動車道低側(cè)泄水管，以此達到排水的目的。還有一種是機動車道與非機動車道之間是采用綠化帶進行分隔的，綠化帶寬約1-2m，可以每隔10-20m留一個50cm寬度的水槽，在頂部設(shè)置蓋板。雨水通過水槽都將匯集在非機動車道，然后通過非機動車道匯集到排水管內(nèi)。對于汽車專用的橋梁，一般只設(shè)計車行道，兩側(cè)設(shè)計有混凝土防撞墻，其排水管一般設(shè)計在內(nèi)側(cè)底部的地方，其中排水管的直徑大約在150mm，間距大約在5～10m。

3、對于橋面排水構(gòu)造處的細(xì)節(jié)處理對策。眾所周知，由于橋面的垃圾和灰塵很容易造成下水道堵塞，所以很容易造成排水不暢的現(xiàn)象，在對橋面排水設(shè)計中，針對這種現(xiàn)象，應(yīng)該注意在泄水管的管口出設(shè)計強度較大的鑄鐵制作的管蓋，泄水管最好豎直方向埋沒，如果根據(jù)情況需要采用水平布設(shè)，橫坡要注意不能太小，管道也不適宜過長，以免造成水流過慢，導(dǎo)致排水不暢。

另外，為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進行橋面的排水處理。雨水篦可以采用花崗巖加鋼板組合式的，可以先將花崗巖雨水篦下面層用結(jié)構(gòu)膠和鋼板雨水篦上面層粘結(jié)到一起，然后將組合雨水篦的鋼板面朝下放入預(yù)留的水篦口中。這樣的組合水篦不僅避免了車輪將其破壞的情況，也美化了橋梁雨水篦的外觀[5]。更重要是的是，還具有防盜的功能。雨水篦即使被翹起，也會因為附帶有花崗巖的重量，不容易被盜走。這樣就可以有效的解決因雨水篦被盜而造成垃圾堵塞泄水口，引發(fā)橋面積水不能正常排泄的情況。

五、總結(jié)

本文通過對城市橋梁橋面設(shè)計中存在的問題進行分析，提出了解決的措施，并對城市立交橋的排水設(shè)計問題深入的探討，提出了解決的方案。更好的解決城市橋梁橋面的排水問題，可以緩解城市交通阻塞問題，帶來生活出行的方便，更能帶動交通業(yè)的順利健康發(fā)展。

參考文獻

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