淺析濱江路下穿式立交排水設計

羅慧

摘 要：下穿式立交是市政道路工程中較為常見的主要設施。下穿式立交的低點高程一般低于周邊排水管渠和下游洪水位，雨水無法重力自排，如何將低位雨水及時快速排入周邊排水設施直接關系到下穿式立交項目的成敗，也關乎居民出行的生命財產安全。該文以濱江路下穿式立交為例，在對城區排澇分區情況、管道設計參數等進行分析的基礎上，提出完善的排水系統設計方案，為今后類似項目建設提供參考。

關鍵詞：下穿式立交;泵站;矩形渠道;排水

中圖分類號：TU992? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

一般道路排水問題主要發生在立交或低洼地區。道路立交若按結構形式主要分為上跨式和下穿式2種，下層路面最低點標高一般低于附近地面高程2 m～6 m。下穿式立交低點高程一般低于周邊排水管渠和下游洪水位，雨水無法重力自排，所以通常需要經過立交雨水泵站提升后排入市政管網。

1 項目概況

1.1 道路概況

該工程為沿江道路，下穿一處現狀橋梁并跨越兩處支流。設計道路為城市次干路，設計速度40 km/h，紅線寬度30 m，雙向4車道，瀝青混凝土路面。道路橫斷面包括道路與防洪堤結合的標準橫斷面及下穿現狀橋的標準橫斷面。

1.2 城區現狀洪澇災害概況

該城市現狀城區地勢地平，城市建成主要的高程大部分在104 m～106 m，該市歷年洪水頻繁，自1950年-2012年，就有31次洪水發生，沿江兩岸大面積農田受淹，平均不到2年就要受淹一次，有些年份一年內要受2次大水淹浸。該市區的內澇多數是由外江洪水頂托、自然排泄不暢造成。

1.3 城區排澇分區情況

根據該城市防洪治澇規劃總體布置方案，該道路所在沿江段及該道路所跨越的兩處支流均修建防洪堤，由于興建防洪堤改變了各排澇溝出口匯入主江及其支流的天然狀態，為防止外江洪水倒灌，在各排澇溝出口與外江交匯處設置防洪閘和泵站。根據規劃，該項目起點至盤古河段雨水均需排至盤古河防洪閘進水前池再排入賀江，盤古河至華山河段的雨水排至華山河防洪閘進水前池再排入賀江。

2 工程規模

該工程雨水主管管徑為DN800～DN1200，總長約1 810 m;雨水渠尺寸為1500 mm×1200 mm～2500 mm×1200 mm，總長約1 255 m。

3 管道設計參數

本設計道路暴雨重現期根據現行規范、結合相關規劃及根據當地情況，取P=3。

該市暴雨重現期P=3年時專用暴雨強度公式計算。暴雨強度公式為。

根據《室外排水設計規范GB 50014-2006》（2016年版），下穿式立體交叉道路引道兩端應采取措施，控制匯水面積，減少坡底聚水量，立交橋處雨水排水量按設計暴雨重現期20年，按賀州市暴雨重現期P=20年時專用暴雨強度公式計算。暴雨強度公式為。

設計流量。

雨水管道主要設計參數及標準：根據現行規范《室外排水設計規范GB 50014—2006》（2016年版），該工程道路地面集水時間t1=10min，下穿路段集水時間按5 min計算;管道綜合徑流系數Ψ根據管段匯水面積范圍內規劃用地性質及其相應的徑流系數按加權平均計算，取Ψ=0.7，下穿路段取Ψ=0.9。

4 排水方案設計

4.1 雨水排向設計

該項目所在流域的2座排澇閘均為正在建設，分別位于華山河和盤古河與外江的交匯處，根據排澇閘的位置及防洪規劃的要求，進行雨水排向設計。

（1）項目起點～盤古段。雨水由西向東排至華山河排澇閘進水前池。進水前池池底標高為100.3 m，內江控淹水位為103.5 m，外江關閘水位為102.5 m，外江最低運行水位為100.0 m。由于該管段經過下穿立交段，雨水出水口標高受路面標高及進水前池池底標高的限制，根據管道水力計算并結合道路設計標高進行管道縱斷面設計，在滿足管頂覆土要求的前提下盡量淺埋。該次設計雨水出水口標高為100.5 m，滿足排入排澇閘進水前池要求。

該道路下穿現狀橋處最低地面標高為103.5 m，即與排澇閘控淹水位一致。為保證華山河排澇泵站起泵前下穿立交段因雨水出水口受水位頂托造成積水內澇，該次下穿立交設置獨立的雨水排水系統，當遇洪水時，通過泵站抽排至排澇閘進水前池。根據“高水高排、低水低排”的原則，合理確定立體交叉道路排水系統的匯水面積，下穿部分設置獨立的排水系統，負責收集該段道路及匝道雨水。由于未發生洪水時，雨水主干管可通過重力自排入排澇閘進水前池，為減少泵站運行成本，該工程在下穿段獨立排水系統與雨水主干管間設置閘門，雨水經下穿橋獨立雨水排水系統收集后匯入雨水主干管，最后排至排澇閘進水前池;當遇洪水時，進水前池水位淹沒至出水口管頂（101.50 m），則關閉閘門，并打開泵站進水管上的閘門，雨水經雨水泵站提升后排入排澇泵站進水前池。

（2）盤古河～華山河段。雨水由西向東排至華山河排澇閘進水前池。進水前池池底標高為100.3 m，內江控淹水位為103.5 m，外江關閘水位為102.5 m，外江最低運行水位為100.0 m。

（3）排水流向圖如圖1所示。

4.2 雨水渠道的合理運用

常見的排水管渠的斷面形式有圓形、半橢圓形、馬蹄形、矩形、梯形和蛋形等。目前多采用圓形管道和矩形渠道。圓形斷面有較好的水力學特征，在一定坡度下，指定的斷面面積具有最大的水力半徑，因此流速大，流量也大。矩形斷面可以就地澆制或砌筑，尺寸較為多變，為改善水力條件，可在渠道內做底流槽或弧形流槽。

本設計優先采用具有較好水力學特征的圓管，但由于受雨水出水口排澇閘進水前池標高的限制，為減小管道縱向深度，管徑大于DN1200時，采用鋼筋混凝土矩形渠道。以圓管和渠道作為管道進行水力計算可知，1500 mm×1200 mm矩形渠道過流能力相當于DN1500，則可減少管道埋深0.3 m，2500 mm×1200 mm矩形渠道過流能力相當于DN2000，則可減少管道埋深0.8 m。雖然相同過流能力下，圓管造價低于鋼筋混凝土矩形渠道造價，但是通過運用矩形渠道，使雨水出水口能通過重力流順利排入排澇閘進水前池，從而避免了建設大型泵站，增加項目投資。

4.3 下穿道路中蓋板溝的應用

在下穿道路路段，雨水口的泄水能力不足往往是導致系統排水不暢的原因。單個雨水口的泄水能力一般為10 L/s～20 L/s，泄水能力最大的聯合式雨水口的泄水能力也才達到30 L/s。在實際排水過程中，由于雨水口每遇下大雨時易受路面垃圾堵塞，其實際排水能力將會大打折扣。地面式蓋板溝相較與雨水口有如下優點：維護方便、施工簡單。本設計取蓋板溝寬度B=0.3 m，溝深H=0.5m，坡度i=0.02時，按該尺寸斷面校核蓋板溝的過水能力為172 L/s，遠大于雨水口的泄水能力。通過以上分析，在下穿式立交道路等排水不利的區域用蓋板溝代替雨水口，這樣能解決雨水收集過程中易堵塞帶來的影響。

5 結論及建議

下穿式立交在我國較為普遍，在進行該類立交排水設計時，主要考慮其在高程上的不利條件及交通上的特殊性。因此對下穿式立交排水系統的設計更具有典型性和普遍性。

作為雨水排放系統的最不利點，下穿道路路面的排水管線設計應從道路走向、排水范圍（水量）、雨水口的布置、雨水管管徑計算、外部排水管的排水標準（排水能力）等多方面進行考慮，只有這樣才能保證雨水順暢排除。排水管線與泵站是相輔相成的關系，而泵站是為水提供勢能和壓能，是解決下穿式道路立交排水和洪澇災害的重要工程措施之一。立交排水工程的好壞，對道路交通的正常運行和人民生命安全都至關重要，必須引起設計和建設部門的高度重視。

參考文獻

[1]北京市市政工程設計研究總院.排水設計手冊（第5冊）城鎮排水[M].北京：中國建筑工業出版社，2004.