對立交下穿段排水設計的一點探討

【摘要】本文以三環南路下穿新氣象路為例，對框架橋及引坡段排水設計計算表達自己的觀點以及對后期養護管理提出自己的意見。

【關鍵詞】框架橋；暴雨強度；重現期；排水明溝

1 導言

本次設計三環南路下穿新氣象路引坡段范圍從設計起點以西150米至周家港橋，總長約為520米，整個立交下穿段主要由框架箱體、U型槽、L1、L2、L3型擋墻等結構組成，框架箱體、U型槽、L1-L3型擋墻南北兩側均設置輔道，輔道外采用自然放坡。本工程道路紅線兩側各有50米綠化用地（立交上層南北側道路雨水排放主要結合低影響開發生態排水系統單獨排放），本文主要介紹立交下穿段（含引坡）的排水設計，為以后更深入的研究做好準備。

2 立交下穿段的排水設計

由于立交工程多數設于交通繁忙的快速道路上，為保證交通不受影響，暢通無阻，排水設計標準應高于一般道路。根據《室外排水設計規范》（GB50014-2006）重要地區設計重現期一般采用3-5a，有經濟條件的地區可以取上限甚至更高，本次設計采用3a（a表示年）。本次考慮在引坡及框架涵車行道布置排水明溝，收集道路雨水后通過下穿段五根雨水管排入雨水泵站內，經過泵站提升后排入紅線外50米綠化用地進行LID （低影響開發生態排水處理），最后溢流進入南郊河內。LID方面設計由園林專項設計，本次不加以詳細說明。

2.1 匯水面積

單向車行道寬度為16米，中間綠化隔離帶寬為6米，下穿段引坡長約360米，所以車行道匯水面積為360*16*2=11520m2 =1.1520ha，引坡段中間綠化隔離帶匯水面積為360*6=2160m2=0.2160ha。立交框架橋上部框架箱體間部分綠化隔離帶匯水面積108 m2 =0.0108ha。

2.2 設計水量的計算

以上為嘉興市暴雨強度計算公式：P為設計重現期采用3；t為降雨歷時，包括路面集水時間和管內流行時間。地面集水時間采用10分鐘；延緩系數采用1.2。下穿段雨水分三部分流入設計雨水管道內，根據計算公式Q=ΨqA，，Ψ為徑流系數：綠地取0.2，道路取0.9，；q為暴雨強度；A為匯水面積。計算得Q=260.29L/S，因為DN600雨水管坡度為2‰滿流的情況下，設計流量為274.79 L/S，所以設計雨水管管徑為DN600。

2.3 排水明溝的設計

根據《室外排水設計規范》（GB50014-2006）中的4.12.2要求明渠的底寬不宜小于0.3米，所以本次設計底寬采用0.3米，高0.4米的排水明渠。下面對排水明溝的設計進行分析計算。以匯水面積最大的那部分作為分析計算的對象，道路匯水面積為150*16*2=4800 m2 =0.48ha；中間綠化隔離帶匯水面積為150*6=900 m2 =0.09ha，同樣根據暴雨強度公式，所有參數與計算立交下穿段相同，計算得Q=145.52 L/S，根據《室外排水設計規范》（GB50014-2006）及排水設計手冊，明渠超高最少不宜小于0.2米，明溝的設計斷面為0.3*0.2=0.06m2，根據Q=AV；計算的V=2.43m/s大于明溝最低設計流速為0.4m/s，而小于最大設計流速為4*0.85=3.4m/s，故明溝設計符合規范要求。

2.4 設計中需要注意的問題

由于嘉興市地下水位較高，而下穿段最低點一般在地下水位標高以下，所以難免會有一部分地下水滲入進入下穿段的排水系統，故再對排水系統進行設計時應適當的對地下水的滲入量進行估算十分地必要，以上設計可以看出滿流管道留有的余地不是很多。

本次設計框架涵上方新氣象路上跨段有四塊綠化隔離帶，只在有下穿框架涵的雨水管道上設置了雨水檢查井收集中間綠化帶的雨水，而兩個框架涵頂板的坡度各坡向兩側，當降雨量很大時會不會有一部分雨水會從綠化帶中溢出來，同時雨水還會攜帶一定量的土壤進入道路范圍內，對道路環境及交通會有所影響，設計是否考慮加設盲管收集雨水就進排入雨水口及雨水管道內，這需要我們進一步地進行計算論證。

立交下穿段在設計時盡量遵守高水高排，低水低排的設計原則，讓水盡可能的分散排放，如果都集中排入最低點的話，不僅增加排水管道負荷，而且當降雨重現期大于設計重現期的話勢必會造成下穿段排水不暢造成淤積影響交通、造成國家經濟損失，嚴重地還會危害人的生命安全，所以平時對管道的清理養護就顯得十分重要。

3 養護管理上的一些措施

在雨季時，應及時了解這段時間的天氣預報，特別是在暴雨前應先對下穿段排水明溝及雨水管道主要排出口進行清淤，對河道進行疏浚就顯得十分必要，可防止暴雨來臨時雨水不能夠及時排出而造成淤積。然而降雨具有不定性，可能會出現幾十年一遇的降雨，這樣對于設計重現期較小的排水設施來說將面臨巨大的壓力，北京7.21特大暴雨就給我們深深的警告，見圖1。

圖1

通常暴雨伴隨著雷電，這幾年由于雷電導致供電故障的時間屢見不鮮，斷電導致水泵機組停止運行，隨著降雨歷時的增加必然會導致水泵房被雨水淹沒雨水沒有出路，最終導致整個下穿段積水、交通堵塞，帶來巨大的經濟損失。根據專家的意見，應增加柴油發電機組，對突然斷電有一個應急處理緩解損失。

當遭遇強暴雨，下穿段排水設施無法及時排出雨水，導致積水時我們也不必驚慌，適當地在下穿段高處不被淹沒的地方設置攝像頭，交警部門通過攝像頭觀察形勢，當下穿段被淹沒而車輛無法通行時，可以在距離事故地點一定距離設置路障或由交警直接出動來提醒市民，把損失減小到最小。

4 結語

本文通過對下穿段排水的設計計算及對排水設施的養護管理措施的一些探討，對下穿段排水設計有一個初步的了解，然而要使下穿段排水設施遇到強降雨天氣時不會積水，僅僅通過以上幾點那還是遠遠不夠的，利用現代網絡技術及各部門的統籌性協調，使災害和經濟損失減少到最小。強降雨并不是一件可怕的事情，我們應當進一步地研究如何對雨水進行適當調蓄、削減峰值，使雨水通過泵站部分排入調蓄設施內，而不是全部排入河道中，待降雨過后讓雨水通過一些生態植物進行下滲，可以起到補充地下水的作用，讓雨水不再是災害，利用起來造福于我們。