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摘要:城市道路的立交排水系统设计关系到道路交通的正常运行以及立交道路运行的安全性和可靠性。因此，研究城市道路立交排水系统设计具有重要的现实意义。本文结合工程实例，对城市道路立交排水系统设计进行了分析,以供参考。
关键词:城市道路；排水系统；设计
引言
随着我国社会经济的快速发展，城市建设也在不断进步，城市交通建设作为城市建设中的重要组成部分，也取得了巨大的进步。在城市交通建设中，城市下穿式立交占据着十分重要的地位。但是由于下穿式立交排水系统较为复杂，容易发生积水，严重影响到交通的安全。如何对城市道路立交排水系统进行合理的设计，确保道路交通的正常运行是当前的一个重要课题。
1 城市道路立交排水设计要点
1.1 排水方式
下穿式道路立交排水，根据道路低点和下游水体水位的关系一般分为重力流排水、错峰调蓄排水和泵站提升排水3种。当道路低点高于下游水体20年洪水位0.5m以上时，设计中一般考虑在道路一侧或两侧设置边沟、管涵或管道，通过重力排除雨水；当道路低点低于下游水体20年洪水位但高于常水位时，平常通过重力流排水，遇强降雨时下游水位上涨，可能倒灌或顶托导致桥下积水，设计中可考虑采取错峰调蓄排水，即将桥区不能自流排除的雨水引入雨水调蓄设施，错开洪峰期待下游水位降至道路低点以下时，再通过重力流排除；当道路低点低于下游水体常水位，采用重力流和错峰调蓄排除都没有条件时，设计中可考虑设置立交泵站提升排水的方式，将桥区雨水收集后经过泵站提升排至下游水体。
由于重力流排水系统最简单可靠、投资最省，采用泵站提升排水系统最为复杂、投资最高，错峰调蓄排水介于两者中间，因此工程设计时应根据项目特点合理选择排水方式，在经过技术经济比较后再确定排水方式。
1.2 排水系统的组成
道路排水系统主要由边沟、截水沟、排水沟、涵洞、急流槽、倒虹吸等地表排水设施组成，起到对雨水的收集和排放作用。相比较城市道路排水系统通过雨水口及市政管线收集排放雨水这种比较单一的排水方式，道路排水系统复杂性更高，要求对沿线水系分布情况、地形地貌特征、水文地质特征等基本资料掌握得更全面，才能合理充分地利用地形和天然水系，最终确定排水设施设置的具体位置、起讫桩号、长度、形式、横断面尺寸、加固措施及进出口位置等。而道路立交排水系统，在“高水高排，低水低排”的设计原则下，除通过地表排水设施将高区雨水排除外，还需根据工程特点增加雨水口、雨水管线及雨水提升泵站等设施，才能将低区雨水收集并排放。由此可见，道路立交排水系统复杂程度高，组成的形式呈多样化，合理地组合及布置各种排水设施，才是保证道路立交排水效果的关键。
1.3 排水的设计重现期
影响立交雨水径流量计算的设计参数有重现期(P)、径流系数、汇水面积。GB50014—2006《室外排水设计规范》(2014版)对重现期进行了详细的规定，如P值的大小取决于所处地区的重要性、地形特点、交通量的多少及汇水面积的大小等。在实际工程设计中，不论该道路的位置是否重要、现况交通量是否少，下穿式立交排水和雨水泵站都要考虑最不利情况，所以选取的P值一般高于周边道路重现期。根据DB11/T1068—2014《下凹桥区雨水调蓄排放设计规范》的规定，新建下穿式立交排水系统及雨水泵站P值不应小于10年，并按50年标准校核；改建项目P值不应小于5年，并按10～50年标准校核。
1.4 立交桥区排水的径流系数
径流系数是某时段内一定汇水区域内流入排水管道中的雨水量与总降雨量的比值。影响径流系数的因素很多，主要包括汇水区域的地面种类和地面的覆盖情况。在立交桥区范围内，硬化路面一般取值0.9，绿化取值0.3；综合径流系数应按照汇水面积内下垫面的实际情况进行加权平均计算，宜为0.8～1.0，计算结果小于0.8的按0.8计取。
1.5 立交桥区排水的汇水面积
立交雨水泵站系统汇水面积的确定通常采用高水高排、低水低排的方法划定，其汇水范围一般是下凹道路两端的道路变坡点之间，超过该范围的路面雨水采用高水高排，重力排放。以往城市道路立交桥区周围地块随着开发建设，一般会有配套的市政雨水管线系统，因此可以保证周围地块内的雨水不会汇至立交区域范围，确保了“高水高排”的设计原则。而道路周边地块大部分为农田、林地、村庄等，一般都没有配套的排水管网，平时雨水排除主要是靠地面径流，流至地势较为低洼处，靠地表蒸发及下渗排除。因此当道路立交形成以后，下凹道路两侧的农田、林地等区域内的土壤吸收雨水达到一定程度，土壤中含水率饱和后，便会形成地面径流。此时道路两侧虽有道路边沟、截水沟等排水设施，但如遇较强降雨或随降雨历时的延长，周边区域的雨水便有可能漫过截水沟、边沟等汇入立交桥区，此时立交桥区的汇水面积便发生了改变，导致低排系统汇水面积增大，产生的径流量骤增。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而现行低排系统中的雨水泵站、排水管线都是以降雨“非超频”的模式进行设计，并未考虑这些额外的因素，从而导致立交桥下积水严重，形成灾害。所以说合理地划分汇水面积，控制好客水的汇入，是道路立交排水系统设计的一个重点。
1.6 立交桥区排水的下游出路
我国现行的《室外排水设计规范》明确要求，“立体交叉地道排水应设独立的排水系统，其出水口必须可靠”。城市道路立交桥区排水系统下游一般都是就近排入河道或者市政雨水管网，其下游的可靠程度比较高；而道路立交桥区周边很少有完整的市政雨水管网，北方平原地区的河道网络密集度又低，立交桥区排水系统出水口至河道的距离经常是几千米至十几千米，在实际工程中，为了节省投资，避免过多地征地拆迁，都不愿修建这几千米甚至十几千米的下游雨水管线，而是就近寻找临时性排水出路，这些临时的排水出路因其可选择性很小，往往可靠性就比较低。因此如何就近解决排水出路，确保其可靠性，也就成为了道路立交桥区排水系统设计的重要因素之一。
1.7 立交雨水泵站选址和排水管线布置
立交雨水泵站一般建于距立交道路最低点尽可能近的地方，以便雨水以最短距离排入泵站，降低工程造价。泵站要尽量与周围景观结合，少占地。立交排水的雨水口布置一般结合引道的纵坡酌情考虑，有2种布置方式:一种是沿坡道两侧对称布置，越接近最低点，雨水口设置应越多；另外一种是沿线不设置雨水口，仅在最低点集中布置或横跨路面布置1～2排。一般立交桥引道纵坡都大于0.02，且大于道路横坡，当引道较短时，第1种布置方式将截留很小的雨水量，作用不大，可不设置雨水口；当引道较长时，除在道路最低点布置雨水口外，在道路最低点两侧的纵坡较缓处也应适当布置雨水口(雨水口数量按照计算值再乘1.2～1.5系数设置较为安全)。雨水口连接管和排水总管的设置根据立交桥形式及立交桥结构综合来考虑，应避开桥体结构，便于施工。除采用常规雨水管线排水方式外，还可采用边沟排水方式。其中边沟坡度与道路坡度相同，边沟断面随道路纵坡和过流量的变化而变化，一般在立交路面最低段断面最大。进入泵站的进水总管应尽量减小埋深，以免增加立交泵站集水池深度。
1.8 立交桥区附属排水设施
设置可靠的、完善的道路立交排水系统，不仅需要合理选择排水方式，合理地组合和布置各种排水设施和与其相适应的系统计算以及可靠的下游，还需要配合其他附属设施，如挡土墙工程、绿化工程和雨水调蓄与利用工程等，以确保系统更加有效地运行。
(1)在道路低区(即立交桥区道路变坡点之间)两侧设置挡土墙，使挡土墙顶高出附近地面0.3～0.5m，且在两高点间不设路口、开口，防止客水进入立交区。
(2)加强绿地系统建设，增强绿地调蓄功能，在城市绿化设置时，应考虑绿化对雨水蓄渗的作用，用绿地涵养水源，减少绿化灌溉，从源头对雨水进行控制和利用。例如:建设下凹式绿地、绿化带以蓄渗雨水径流，减小雨水径流量。
(3)透水铺装层具有很强的透水能力，因此立交桥区可在保证路面强度的前提下采用透水性路面、透水性人行道，这些措施可以有效削减雨水径流量，并在一定程度上涵养地下水资源，具有改善水文环境和人文环境的作用。
(4)错峰调蓄排水或立交桥区排水暂无下游出路的，可设置雨水调蓄利用池，以起到削减洪峰流量、贮存雨水、减少管网规模、补充水资源的作用，并利用调蓄容积和流量控制器将外排径流峰值限定在规定的范围内。但雨水调蓄利用池的设置涉及到选址、投资效益以及后期维护等内容，较为复杂，需根据各方面因素综合考虑论证后再确定。
2 城市道路立交排水设计应用实例
2.1 工程概况
为有效解决河道两侧的交通组织，目前有15条道路上的15座桥梁正在实施。其中某大桥两侧下穿式立交防汛通道，等级为三级道路，虽然等级不高，但承担着南北两侧地区防汛抢险任务，而且要求下雨时必须保证通行，不可断路。该防汛通道路宽7m，低点两侧道路纵坡各长350余m，坡度约为3.0%。
2.2 设计概要
该工程由于河流水位较高，100年1遇洪水位84.27m，常水位80.70m，左、右岸防汛通道道路低点为79.15，79.44m，虽有堤坝拦水不会造成河水直接回灌路面，但若有管道连通，反而易造成河内水回灌，从而使防汛通道断路。经过对现场实地调查并结合周边区域排水规划后发现，立交桥区附近没有现况或规划排水系统。因此从雨水的资源化利用以促进城市生态与景观的有力结合、提倡城市低影响开发理念出发，决定新建1座雨水储存池。
该工程主要是收集、净化和利用防汛通道道路雨水，因此在道路外侧设置挡墙，以防止客水进入低区；根据汇水面积计算雨水径流量。雨水通过硅砂透水排水沟，去除了大部分泥沙，然后进入雨水净化储存池，出水经提升泵提升后回用。雨水净化后回用于绿化灌溉、道路清洗及消防等，使雨水直接利用率达到最高，并且适当下渗回补了地下水，增加了地下水资源，具有重大的环境效益和社会效益。池体上方可恢复为绿地或根据景观需要设置其他构筑物。
3 结语
综上所述，城市道路立交排水是立交桥施工中的一个重要组成部分，其系统的设计合理与否直接关系到立交道路运行的可靠性以及投资的经济性，并与立交的交通安全息息相关。因此，在城市道路立交建设中，要对立交排水系统设计要点进行合理的设计，对细节参数进行优化，从而确保城市道路立交排水系统的性能和质量，保证立交道路的正常安全运行。
参考文献
[1]黎维林.下穿式立交排水工程设计分析及工程实例[J].科技风.2015(20)
[2]李贤钰,贺龙朝.城市下穿式立交排水优化设计评价指标体系探讨[J].科技创新导报.2014(24)
论文作者:秦佳磊
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/29
标签：雨水论文; 道路论文; 立交桥论文; 径流论文; 汇水论文; 泵站论文; 排水系统论文; 《基层建设》2016年18期论文;