3.4　立交排水

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，全國各地修建的公路、鐵路、立交工程逐日增多。立交工程多設(shè)在交通繁忙的主要干道上，車輛多，速度快。立交工程中位于下邊的道路的最低點(diǎn)，往往比周圍干道低2～3m，加以縱坡很大，立交范圍內(nèi)的雨水徑流很快就匯集至立交最低點(diǎn)，極易造成嚴(yán)重的積水。

立交道路排水的主要任務(wù)是解決降雨的地面徑流和影響道路功能的地下水的排除，一般不考慮降雪的影響。對個(gè)別雪量大的地區(qū)應(yīng)進(jìn)行融雪流量的校核。

3.4.1　立交排水的特點(diǎn)

立交排水與一般道路排水不同，具有以下特點(diǎn)。

①要盡量縮小匯水面積，以減少設(shè)計(jì)流量。立交的類別和形式較多，每座立交的組成部分也不完全相同，但其匯水面積一般應(yīng)包括引道、坡道、匝道、跨線橋、綠地以及建筑紅線以內(nèi)的適當(dāng)面積（約10m）。在劃分匯水面積時(shí)，如果條件許可，應(yīng)盡量將屬于立交范圍的一部分面積劃歸附近另外的排水系統(tǒng)。或采取分散排放的原則，即高水高排（地面高的水接入較高的排水系統(tǒng)，可自流排出）；低水低排（地面低的水，接入另一個(gè)較低的排水系統(tǒng)，不能自流排除者，經(jīng)泵站抽升）。這樣避免所有雨水都匯集到最低點(diǎn)造成排泄不及時(shí)而積水。同時(shí)還應(yīng)有防止地面高的水進(jìn)入低水系統(tǒng)的攔截措施（圖3-32）。

②注意地下水的排除。當(dāng)立交工程最低點(diǎn)低于地下水位時(shí)，為保證路基經(jīng)常處于干燥狀態(tài)，使其具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，需要采取必要的措施排除地下水。通?？陕裨O(shè)滲渠或花管，以吸收、匯集地下水，使其自流入附近排水干管或河湖。若高程不允許自流排出時(shí)，則設(shè)泵站抽升。

③排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高于一般道路。由于立交道路在交通上的特殊性，為保證交通不受影響，暢通無阻，排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高于一般道路。雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P不應(yīng)小于10年，位于中心城區(qū)的重要地區(qū)，其設(shè)計(jì)重現(xiàn)期應(yīng)為20～30年，同一立交的不同部位可采用不同的重現(xiàn)期；徑流系數(shù)Ψ宜為0.8～1.0；地面集水時(shí)間應(yīng)根據(jù)道路坡長、坡度和路面粗糙度等計(jì)算確定，宜為2～10min。

④雨水口布設(shè)的位置要便于攔截徑流。立交的雨水口一般沿坡道兩側(cè)對稱布置，越接近最低點(diǎn)，雨水口布置越密集，往往開始為單箅或雙箅，到最低點(diǎn)增加到8箅或10箅。另一種布置形式為在立交最低點(diǎn)，橫跨路面布置一排（或?qū)?yīng)兩排）雨水口，這種截流式雖截流量較大，但對車輛行駛不便，不如前一種好。面積較大的立交，除坡道外，在引道、匝道、綠地中的適當(dāng)距離和位置也都應(yīng)布置一些雨水口。處于最高位置的跨線橋，為了不使雨水流經(jīng)過長的距離，通常由泄水孔將雨水排入立管，再引入下層的雨水口或檢查井中。

雨水口布置的數(shù)量，應(yīng)與設(shè)計(jì)流量相符合，并應(yīng)考慮到樹葉雜草等堵塞的不利情況，一般在計(jì)算出雨水口的總數(shù)后，還應(yīng)視重要性乘以1.2～1.5的安全系數(shù)。

⑤管道布置及斷面選擇。立交排水管道的布置，應(yīng)與其他市政管道綜合考慮，要避開與立交橋基礎(chǔ)和與其他市政設(shè)施的矛盾。如不能避開時(shí)，應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮加固、加設(shè)柔口或改用鑄鐵管材等，以解決承載力和不均勻下沉問題。此外，立交工程的交通量大，排水管道的維護(hù)管理較困難，一般可將管道斷面適當(dāng)加大，起點(diǎn)最小斷面應(yīng)不小于400mm，以下各段設(shè)計(jì)斷面均應(yīng)比計(jì)算的加大一級。

⑥對于立交地道工程，當(dāng)最低點(diǎn)位于地下水位以下時(shí)，應(yīng)采取排水或降低地下水位的措施。宜設(shè)置獨(dú)立的排水系統(tǒng)并保證系統(tǒng)出水口暢通，排水泵站不能停電。

3.4.2　立交排水的形式

（1）自流排水

自流排水是最經(jīng)濟(jì)的排水措施，它不需要專職的管理人員，也不消耗能源，因此，在考慮立交排水方案時(shí)，應(yīng)在總體規(guī)劃允許的范圍內(nèi)，力爭自流排出。

（2）先蓄后排

當(dāng)洪峰時(shí)，如水體（或干管）水位高于立交路面最低點(diǎn)，可將不能自流排除的流量暫時(shí)引入蓄水池貯存，錯(cuò)開歷時(shí)較短的洪峰，待水體（或干管）水位回落，再自流排出。

①先蓄后排需要具備的條件

a.立交附近有排水干管或河道，只要修建較短的出水管，即可在洪峰過后將蓄水池放空。

b.匯水面積較小，蓄水量不大，一場雨產(chǎn)生的全部水量最好不超過1000m3。在立交用地內(nèi)有布設(shè)蓄水池的合適位置。

c.與其他市政管道無大的交叉矛盾，立交內(nèi)雨水管道能自流接入蓄水池蓄水，蓄水池也能自流接入干管或河道泄空。

②蓄水池容量計(jì)算　蓄水池容量的確定，與匯水面積、全場雨量、降雨強(qiáng)度、降雨持續(xù)時(shí)間有關(guān)。一般情況下匯水面積為已知數(shù)，P值按規(guī)范選用，降雨持續(xù)時(shí)間t由設(shè)計(jì)人員根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤曩Y料加以統(tǒng)計(jì)分析然后選定。由P、t查出q，則蓄水池容量

　?。?-50）

式中　F——匯水面積，hm2；

q——設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度，L/（s·hm2）；

t——設(shè)計(jì)降雨持續(xù)時(shí)間，min。

另一種方法，即在當(dāng)?shù)貛资甑慕涤暧涗浿?，找?、100mm、150mm、200mm以上的降雨各若干場，經(jīng)過研究分析，確定采用其中的某一數(shù)值作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，按全場降雨的流量全部存蓄考慮，即用其一場雨的降雨量H值乘以匯水面積，則蓄水池容量為

　?。?-51）

式中　F——匯水面積，hm2；

H——降雨量，mm。

③清泥設(shè)備　沿蓄水池引進(jìn)DN75自來水管，池壁設(shè)有DN50鋼管，高程距池底0.5m，每隔4m安裝DN19噴嘴一個(gè)，壓力0.2MPa左右，可將池內(nèi)淤積的泥砂沖洗至水池最低點(diǎn)，再排入下水道或河道中，也可采用人工或機(jī)械清除。

④閘門尺寸及控制　設(shè)進(jìn)出水閘門，閘門尺寸應(yīng)根據(jù)來水量確定，一般與來水干管同，為了節(jié)約造價(jià)，也可比來水管小1～2級。設(shè)配水井調(diào)節(jié)水量，配水井大小根據(jù)來水管和出水管流量計(jì)算。

閘門控制：正常使用時(shí)靠電動(dòng)控制，有故障時(shí)可靠手輪起閉。電動(dòng)閘門自動(dòng)啟動(dòng)，用邏輯元件控制線路，有液位控制器反映水位的變化。

【例3.5】 北京某立交工程（見圖3-33）用先蓄后排形式解決排水問題，求蓄水池容量、水面及池底高程。

已知條件：

（1）立交最低點(diǎn)路面高程為38.30m；

（2）東側(cè)已建干溝為2孔4400mm×4200mm，設(shè)計(jì)洪水位39.00m，溝底高程35.10m。

【解】 修建蓄水池，將不能自流排除之面積的雨水接入。

（1）匯水面積：低于洪水位39.00m的面積為0.34hm2（按100%入蓄水池）。高于39.00m的面積為0.91hm2（按60%入蓄水池，此面積雖屬于自流系統(tǒng)，但應(yīng)考慮其中的一部分雨水不能完全被截流）。

（2）降雨量：選用全場總降雨量為100mm的降雨，在36年記錄中發(fā)生過21次。

（3）蓄水池容積：W1=0.34×10000×0.1=340m3

W2=0.91×60%×10000×0.1=546m3

共計(jì)：W=W1+W2=340+546=886m3

（4）蓄水池尺寸：長×寬×深=60×7.5×2=900m3

（5）池內(nèi)水位及池底高程：根據(jù)路面最低點(diǎn)（38.30m）確定

蓄水池最高水位：38.215m

池底高程38.215-2=36.215m

（3）抽升排水

當(dāng)下游水體（或干管）水位高于立交最低路面，又無條件修建蓄水池（或經(jīng)濟(jì)上不合理）時(shí)，就需要設(shè)置泵站進(jìn)行抽升，解決排水問題。