试述立交桥雨水系统的组成与设计

来源:用户上传      作者: 冷宝一

　　摘要：立交雨水系统的作用是在汛期及时地排除下立交中汇集的雨水，维持道路交通的畅通。由于下立交两侧引道纵坡一般都较大，具有降雨时聚水较快的特点，若排除不及时就会威胁行车行人安全，以致中断道路交通，而众多下立交一般又位于城市道路系统的咽喉部位，一旦交通中断往往影响很大，所以对其排水要求高于一般的雨水系统。本文针对立交桥雨水系统的组成与特点进行了介绍，结合设计经验对下立交雨水系统设计中的几个相关问题进行了探讨。
　　关键词：立交桥 雨水系统 设计
　　
　　随着国民经济和城市化建设的不断发展，城市道路的功能得到不断完善，复杂的城市道路网具有越来越多的城市立交桥。立交桥分为上跨式立交和下穿式立交(下立交)两种。据统计，下立交约占我国已建成立交桥的75%以上，而立交桥排水逐渐成为一项专门的排水工程技术，受到有关工程人员的注意。
　　
　　一、雨水系统组成
　　雨水系统由雨水收集系统和雨水泵站组成。其作用是收集集水范围内的雨水至集水池。由于下立交引道坡度较大(通常在2%～3.5%之间)，造成雨水的地面径流流速较大，接近甚至超过管道排放的流速，在引道上设置雨水井效果并不理想，所以一般采取在下立交最低处设置多篦集水井来收集雨水，就近进入泵站集水池。多篦水井的个数是雨水设计流量与单个集水井容纳流量的比值，并考虑1.2～1.5的堵塞系数。
　　雨水泵站的作用是及时排除收集的雨水，相对于城市雨水泵站，下立交雨水泵站属于小型泵站。近几年的设计与运行经验表明，利用潜水泵的下立交排水泵站在实践中取得的效果较好，这是由潜水泵及潜水泵站的优点所决定的，其优点为：①工程投资省，一般可节省40%～60%，工期可以缩短1/2～2/3；②安装维护方便，可临时安装；③运行安全可靠，辅助设备少，降低了故障率；④运行条件大为改善，泵房与控制室分开，振动、噪声小；⑤自动化程度高，潜水泵机组启动程序简单，操作程序简化；⑥简化泵房结构。
　　
　　二、立交桥积水原因
　　1、立交桥排水方式
　　立交桥排水方式共有3种,即自流排水、调蓄排水、抽升排水。自流排水约占总数的70%,只有东直门立交桥是调蓄排水方式,其余为抽升排水。
　　道路立交桥按交叉的结构形式分为上跨式立交和下挖式立交2种。下挖式立交桥下层路面最低点标高一般比周围地面低3-6m,形成盆地地形,雨水向低处汇集。
　　2、立交桥积水原因
　　立交桥路段排水不畅,主要有3个原因。
　　（1）降雨大大超过排水设施的设计能力。2006年4次降雨过程1h降雨量都超过70mm(约10a一遇),其中7月31日机场路的降水1h降雨量105mm,为50a一遇。而北京市区道路排水标准大部分为1-2a一遇,立交桥处排水标准为5a一遇,降雨大大超过排水设施的设计能力,造成局部道路积水,积水沿路面汇集到立交桥下,导致立交桥严重积水,给城区内排水系统造成了巨大压力。
　　（2）市政管网配置不足或工程施工排水预留严重不足,导致某一区域或路段严重积水。
　　（3）平时对排水口疏于管理,雨前疏浚不力,导致遇雨即淹。
　　而从大量现实情况看,上述3大原因,又往往不同程度地同时存在。根据北京市防汛抗旱指挥部办公室、北京市政工程管理处、市排水集团、首都公路发展有限责任公司和市公联公路联络线有限责任公司,共同确定的重点易积水点达43处。极易引起交通中断,造成安全事故及经济损失。
　　
　　三、立交桥雨水系统排水方式设计
　　1、桥区建设下沉式绿地
　　城市绿地为居民创造城市绿色空间,为居民健康提供保障,是城市可持续发展的关键。不仅可以高效利用城市空间,而且顺应都市人崇尚自然、关注生命的需求。现有城市绿化带大多高于路面。如采用缓坡将桥区附近绿地地面下挖,将绿地略低于两边地面或道路路面,种植树木花草、木石结合的花架及园路等。也可设置任何人都可以方便使用的无形的“休闲设施”。而这种“设施”并不一定是构筑物,它就是草地、空场或洼地。把休闲内容有机地组合于绿地内,将吸氧与运动有机融为一体,在绿色中创造出个性突出、环境优美的贴身公园,符合人类返璞归真、回归自然、享受生活的美好愿望。下沉式绿地,雨季又随时可以变成蓄水塘,滞蓄城市雨水,值得推广。
　　2、建设地下蓄水池
　　（1）把桥区积水范围内的路缘石改造为透水型路缘石人行步道改造为透水布道砖,布道砖下设置全透型排水管结合现状雨水口在高程较低处增加防淤堵的环保型雨算子与全透型排水管连接将排水管与蓄水池连接。改造现状绿地排水系统,将绿地排水检查井与新设的全透型排水管连接,能够保证排水管中雨水自流进检查井,同时采用管道将该检查井连接至蓄水池的径流收集井。
　　（2）绿地上铺设园路,园路结合周边地势,采用透水砂浆砌卵石护砌断面,园路两侧设置渗漏沟,连接到径流收集井。同时对工程区域内的绿地进行整理,调整现状地面高程和坡度,使现状地表径流流向蓄水池。
　　（3）地下蓄水池采用钢筋混凝土结构,根据汛期雨水水质特点,在标准清水池基础上进行优化,设置沉淀池、蓄水池、清水池、上部滋流口、生态渗排箱。进口处布置径流收集、过滤井,对汇集的雨水进行沉淀、过滤,确保进人清水池的水质清水池底部设置泵坑,用于综合灌溉取水上部滋流口通过管道连接于生态渗排箱。生态渗排箱采用成品玻璃瓶装的标准啤酒箱上下整齐码放,相互连接牢固,最外层箱体外包2层透水土工布,底部设置渗井。顶部覆土1.5m,回填种植土设置绿化微地形。
　　3、新建立交桥采用调蓄式排水
　　对于跨线桥上雨水,可通过桥上雨落管排至地面或雨水管中,或者通过地面径流,桥上雨水流至路段后,用加密雨水口截流桥上渲泄下来的雨水,及时排入雨水管。
　　当降雨产生洪峰流量时,已有市政排水管的过水能力不能满足设计雨水流量的排放要求或下游水体的洪水位高于立交道路低点标高,可将不能自流排出的雨水暂时引人贮水池,用于桥区路面喷洒及车辆冲洗等。这样既错开历时较短的洪峰,缓解桥区积水,又充分利用雨水资源。
　　
　　四、设计中应注意的问题
　　下立交雨水系统设计与城市雨水系统的设计原理相同，但有其特殊性。
　　1、雨水泵站集水池容积及流态
　　对潜水泵站而言，集水池即泵室，由于潜水泵间距较小，因此集水池大小决定着泵站大小和工程造价，合理地确定集水池的大小显得尤为重要。集水池有效容积一般按《室外排水设计规范》和设计手册中规定的不应小于最大一台泵5min的出水流量计算，这是基于人工操作所需启动时间而要求的，随着水泵技术、自控技术的进步，集水池的容积可以减小。
　　集水池雨水流态会对泵的运行产生影响，由于与雨水收集系统集水井直接相连，暴雨时流速较快的雨水径流集水井直接进入集水池会形成回流、湍流，从而恶化水泵进水条件，导致水泵效率下降，应采取导流等措施改进雨水流态以助于泵站的正常运行，可采取的措施有：设置导流板或导流墩、压水板或挡水板等。
　　2、水泵的控制与安装
　　下立交雨水系统泵站宜采用潜水泵，其设计流量在自动控制时应按设计秒流量确定，人工控制时应按最大小时流量确定，水泵数量应不少于2台，以保证有1台备用泵。
　　水泵的控制手段与能否及时排除雨水密切相关。自动控制不仅有助于及时排水，还直接影响集水池的大小，可减小集水池容积，因此下立交排水宜充分利用潜水泵易于实现自动控制的优点，采用报警水位双泵启动方式控制，即高水位(小雨)时启动1台水泵，超高水位(大雨)时再启动1台水泵并报警。值得注意的是，使用潜水泵时最低水位不应低于电动机露出液面部分的一半高度。

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