天津市快速路排水工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

黃 俊，史如萃，喬建剛

（天津市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津市300392）

0 引 言

快速路系統(tǒng)是城市立體交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，道路排水設(shè)施的正常運(yùn)行對保證快速路系統(tǒng)的通暢順達(dá)至關(guān)重要。天津外環(huán)線東北部調(diào)線工程路線全長約27.24 km，設(shè)計(jì)速度：80 km/h，全線路段均采用雙向八車道快速路標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)段規(guī)劃紅線50 m。起點(diǎn)位于現(xiàn)狀外環(huán)線津漢立交，向北依次跨越京津塘高速、北環(huán)鐵路、規(guī)劃金鐘路、現(xiàn)狀津蘆公路、新開河，與志成道延長線相交后，跨越永金引河、豐產(chǎn)河后上跨津薊高速公路、津榆公路，并再次跨越永金引河后向西與規(guī)劃津圍快速相交，然后繼續(xù)向西，跨過京津塘高速，在鐵東路接至現(xiàn)狀外環(huán)線。外環(huán)線東北部調(diào)線工程作為天津外環(huán)線向東北部的延伸，對天津外環(huán)線的功能起到有力的補(bǔ)充及加強(qiáng)，所形成的新快速外環(huán)是天津規(guī)劃的“二環(huán)十四射”快速骨架路網(wǎng)中至關(guān)重要的一環(huán)[1]。

為保證快速路的行車安全，避免道路積水，合理的排水工程設(shè)計(jì)尤為重要，本文以外環(huán)線東北部調(diào)線工程為例，從排水系統(tǒng)劃分、雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、重要節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等方面分析天津市快速路排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 工程概況

外環(huán)線東北部調(diào)線工程路線全長約27.24 km，其中工程修筑范圍K0+000 至K20+275 為第一設(shè)計(jì)標(biāo)段，道路主線全長約21 km，排水工程包括雨水管道工程和雨水泵站工程，雨水管道全長約49.6 km，共設(shè)置5 座雨水泵站。

快速路排水主要考慮排除道路路面和兩側(cè)綠化暴雨徑流，雨水管道系統(tǒng)沿道路呈線性分布，由于本工程周邊地塊尚未開發(fā)，不考慮周邊地塊雨水收集，雨水排放自成系統(tǒng)。

2 排水系統(tǒng)劃分

快速路排水系統(tǒng)沿道路呈線性分布，沿線往往與多條河流交叉。雨水系統(tǒng)劃分主要根據(jù)排放水體進(jìn)行合理分割。排放水體的確定是十分重要的，它關(guān)系到排水系統(tǒng)建成后使用效果和排水保證程度。

天津市河道水系縱橫交錯(cuò)，本工程路段涉及5 條河道，其中Ⅰ級河道2 條，分別是新開河、永金引河。Ⅱ級河道3 條，分別是外環(huán)河、北塘排污河、西減河。沿途還有眾多中小河道和灌溉渠道?？紤]雨水排放出路必須可靠，排放水體應(yīng)為Ⅱ級河道及以上，并保證其過流能力能滿足接納要求。

排水設(shè)計(jì)應(yīng)按照充分利用地形，盡量考慮雨水就近自流入河；不能自流入河的雨水應(yīng)通過雨水泵站提升強(qiáng)排入河。天津作為沿海城市，地處華北平原，整體地勢較低，暴雨時(shí)容易出現(xiàn)河道水位上漲外溢現(xiàn)象，因此，泵站強(qiáng)排是天津市雨水排放的主要形式。

本工程根據(jù)道路主線與河道交叉情況，共劃分為7 個(gè)雨水系統(tǒng)。天津市雨水管道埋深不宜超過7 m[2]；當(dāng)河道高水位標(biāo)高與道路沿線最不利低點(diǎn)標(biāo)高扣除管道水力損失相差不足1.0 m，應(yīng)采取泵站強(qiáng)排的雨水排放形式?？紤]管道埋深、河道水位及防洪等級等情況，本工程與Ⅱ級河道交叉的雨水管道采用自流入河的排放形式；與Ⅰ級河道交叉的雨水管道采用泵站強(qiáng)排的排放形式。

3 雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期：天津市雨水管道設(shè)計(jì)重現(xiàn)期應(yīng)滿足《天津市雨水徑流量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》[3]和《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[4]等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，中心城區(qū)城市快速路（不含地下道路）設(shè)計(jì)重新期不應(yīng)低于5 a。

地面集水時(shí)間：快速路一般路段宜取5 min，高架道路橋頭段縱坡較大路段，《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[4]規(guī)定宜為2～10 min，或者按《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]第9.1.4 條坡面匯流歷時(shí)t1=1.445（sLp/ip0.5）0.467進(jìn)行計(jì)算確定。

4 重要節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

4.1 出水口的設(shè)計(jì)

天津市河道水位一般較高，為使雨水和河道水體較好混合，同時(shí)滿足景觀要求，出水口的設(shè)計(jì)通常采用淹沒式八字出水口型式，出水口與水體岸邊連接處應(yīng)采取防沖、加固等措施，一般用漿砌塊石座護(hù)墻和護(hù)底。

根據(jù)天津市河道管理部門的相關(guān)要求，為便于檢修和維護(hù)，出水口需設(shè)置雙向止水閘門，閘門采用反向安裝；同時(shí)在閘門兩側(cè)分別預(yù)留疊梁閘閘槽，以便在閘門發(fā)生故障時(shí)，方便對閘門進(jìn)行檢修，見圖1。此外，泵站出水口的閘井頂板標(biāo)高不應(yīng)低于壅高水位。

圖1 出水口剖面簡圖

4.2 橋頭變坡點(diǎn)收水的設(shè)計(jì)

快速路是采用全封閉、全立交、控制出入的城市道路，本工程全線新建互通式立交5 座、主線上跨菱形立交4 座、主線上跨分離式立交2 座、預(yù)留支線上跨分離立交2 座；設(shè)置跨河大橋3 座[6]。雖然本工程全線均為高架立交，道路一般不易積水，但在道路低點(diǎn)和橋頭變坡點(diǎn)處，引橋長度在200～550 m 之間，而且坡度較大，導(dǎo)致暴雨徑流量大，流速快，應(yīng)在橋頭變坡點(diǎn)處加強(qiáng)收水。為保證行車車速和舒適性，高架立交一般不采用橫截溝收水，而采用偏溝式雨水口。應(yīng)按暴雨強(qiáng)度公式計(jì)算整段引橋部分的雨水，收水口和雨水連接管的流量應(yīng)為管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期計(jì)算流量的1.5～3 倍，通常按2 倍考慮。當(dāng)計(jì)算流量較大時(shí)，可以在變坡點(diǎn)附近連續(xù)設(shè)置多座多聯(lián)篦收水井，本工程一般采用7 聯(lián)篦收水井，聯(lián)篦收水井不應(yīng)串聯(lián)，應(yīng)分別單獨(dú)接入雨水檢查井。特別是本工程一段在連續(xù)立交中間路段的道路低點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算需連續(xù)設(shè)置2 座13 聯(lián)篦收水井，同時(shí)此處雨水連接管需穿過道路擋墻接入位于輔道的雨水干管，為保證擋墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，通過設(shè)置豎井穿過擋墻底板，雨水連接管采用360°混凝土包管。同時(shí)位于輔道雨水干管的檢查井設(shè)置壓力井蓋的雙層井蓋，以防跌水較大導(dǎo)致檢查井蓋受到?jīng)_擊，見圖2。

圖2 聯(lián)篦井穿擋墻剖面簡圖

4.3 高架橋區(qū)排水設(shè)計(jì)

高架橋排水系統(tǒng)由橋梁排水口、集水槽、雨水立管組成。橋面雨水匯流至橋面排水口，經(jīng)集水槽后通過排水立管排至地面雨水系統(tǒng)。結(jié)合高架橋雨水立管高程大、流速快的特點(diǎn)，為避免水流對地面的沖擊，應(yīng)在橋梁雨水立管出口處設(shè)置消能措施。天津市快速路高架橋區(qū)下方多為設(shè)置鋪裝或綠化，為避免水流對地面的沖刷和冬季橋面溶鹽水對植物的侵害，本工程中考慮將雨水立管排水經(jīng)立管消能井收集后排入地面雨水收集系統(tǒng)。

雨水立管采用管卡固定在墩柱上，為避免接口脫落，采用2 個(gè)45°彎頭與消能井連接；管道建議采用承插口塑料管連接，承口與水流方向相反；考慮后期清通維護(hù)，管道采用中粗砂回填；消能井內(nèi)設(shè)置Ф10-Ф20 cm 的卵石或塊石，并設(shè)置帶過水孔的固定堰，以減少水流對檢查井的沖擊，并過濾一部分雜質(zhì)，見圖3。經(jīng)消能井處理后的雨水可以排入輔道雨水干管，也可以經(jīng)滲溝接入下凹綠地或生物滯留池等海綿設(shè)施[7]。

圖3 高架橋雨水立管消能排水示意圖

4.4 穿越公路排水管道設(shè)計(jì)

天津快速路主線與相交道路交叉時(shí)，一般采用立交高架型式，但地面輔路與相交道路仍需平面交叉，本工程沿線需多次穿越現(xiàn)狀公路，為減少對現(xiàn)狀公路的影響，穿越現(xiàn)狀津圍公路、津圍公路的重力自流管線均采用鋼筋混凝土頂管專用管材直接頂進(jìn)施工，頂管管徑不小于d800 mm，頂距一般不大于100 m。穿越津蘆公路為泵站壓力出水管線，考慮到壓力管道的安全運(yùn)行，采用外套頂管的施工方式，外套頂管管徑一般比內(nèi)穿管大600 mm 以上，以方便內(nèi)穿管道的安裝。內(nèi)穿管的安裝可以采用漂管法[8]進(jìn)行施做，以減少對管道外防腐層的損傷。此外，根據(jù)天津市公路管理的相關(guān)要求，頂管覆土與小于1.5 倍管外徑，并應(yīng)大于2 m。頂管基坑距離道路邊線或坡腳線不應(yīng)小于5 m。

5 結(jié) 語

以天津市外環(huán)線東北部調(diào)線工程為例，結(jié)合天津市城市地形、河道水系分布、地方標(biāo)準(zhǔn)和快速路高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)特點(diǎn)，提出了天津市快速路排水工程設(shè)計(jì)中如下設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

（1）應(yīng)根據(jù)管道埋深、河道水位及防洪等級合理劃分排水系統(tǒng)；

（2）應(yīng)根據(jù)天津市地方標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)規(guī)范合理選擇雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；

（3）對于出水口、橋頭變坡點(diǎn)收水、高架橋區(qū)排水、穿越公路排水管道等重要節(jié)點(diǎn)應(yīng)采取專項(xiàng)設(shè)計(jì)，在保證排水設(shè)施的安全、高效運(yùn)行的同時(shí)，滿足后期相關(guān)管理部門的維護(hù)和檢修要求。

目前天津市外環(huán)線東北部調(diào)線工程已竣工交付使用，道路排水設(shè)施運(yùn)行良好，在歷次降雨過程中均未出現(xiàn)道路積水現(xiàn)象。