張宇君

（同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

0 前言

立交是城市交通的重要節(jié)點(diǎn)，立交排水工程與道路立交工程密切相關(guān)，是城市立交交通功能和公共交通安全的重要保障。做好立交排水設(shè)計(jì)，適當(dāng)提高排澇標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于確保暴雨期間交通順暢、行車安全具有重大意義。

1 鄭州中州鄭新路立交項(xiàng)目概況

鄭州中州鄭新路立交是由中州大道、鄭新路及向陽路3條道路組成的六岔路口，其中中州大道規(guī)劃為城市快速路，鄭新路為Ⅰ級(jí)公路，向陽路為城市主干路（遠(yuǎn)期下穿）。

2 立交現(xiàn)狀情況調(diào)查

中州大道現(xiàn)狀為雙向4車道機(jī)動(dòng)車道，14 m寬公路斷面布置，鄭新路現(xiàn)狀為雙向2車道寬9 m公路斷面布置，現(xiàn)狀向陽路為雙向4車道機(jī)非混行斷面，向東約400 m后斷頭。

該立交六叉路3條道路，除向陽路宇通公司門口有一段自建雨水管道外，其余現(xiàn)狀都是采用蓋板邊溝排水，現(xiàn)狀排水極為不暢，部分路段積水長(zhǎng)時(shí)間無法排除。圖1為立交現(xiàn)狀衛(wèi)星圖。

3 立交排水規(guī)劃情況

根據(jù)《鄭州市中州鄭新立交管線綜合規(guī)劃》鄭州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，鑒于立交范圍內(nèi)并沒有系統(tǒng)的可用排水系統(tǒng)，本次立交范圍現(xiàn)狀雨、污水管道均拆除后，按規(guī)劃新建。立交雨水的主要出路為沿向陽路向東排入十八里河，污水主管沿向陽路由南向北過境，污水管需穿越向陽路地道。

圖1 立交現(xiàn)狀衛(wèi)星圖

4 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定

目前我國雨水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低，美國、日本等國設(shè)計(jì)重現(xiàn)期一般取5～10 a[1]。針對(duì)目前我國城市暴雨內(nèi)澇越來越嚴(yán)重的趨勢(shì)，規(guī)范建議適當(dāng)提高排水管道設(shè)計(jì)重現(xiàn)期。結(jié)合鄭州市的設(shè)計(jì)情況，本次設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期取5 a。

5 立交排水方案

根據(jù)管線綜合規(guī)劃和管道現(xiàn)狀情況，結(jié)合道路設(shè)計(jì)地形坡度和排水出路確定，該立交雨水管道總體走向?yàn)橛晌鞅毕驏|南，雨水主管位于向陽路，由西向東排入十八里河，十八里河位于立交交叉口東側(cè)約600 m；污水主管位于中州大道，由南向北過境。

6 地道泵站設(shè)計(jì)方案

該工程為減少立交層數(shù)，向陽路采用地道下穿的形式，地道設(shè)計(jì)最低標(biāo)高為低于周邊地面設(shè)計(jì)標(biāo)高約6 m，均遠(yuǎn)低于鄰近市政雨水管道的設(shè)計(jì)水位標(biāo)高，無法通過自流排入市政管道解決，故該工程在向陽路地道設(shè)置了雨水提升泵站已解決地道排水問題。

工程設(shè)計(jì)地道敞開段排水分兩個(gè)部分排出：

（1）在地道出入口處設(shè)置截水溝，該部分雨水經(jīng)截水溝收集后，接入輔道市政雨水井內(nèi)。

（2）在地道較低段，采用集水井收集地面雨水，通過雨水管接入位于地道內(nèi)暗埋段東側(cè)的地道排水泵站。

按照30 a一遇重現(xiàn)期，綜合徑流系數(shù)0.9計(jì)算，管道計(jì)算雨水流量約為850 L/s。為保證地道排水安全，按計(jì)算雨水流量的130%確定泵站設(shè)計(jì)流量，并設(shè)置備用泵。雨水泵選用5臺(tái)潛水泵，4用1備，水泵技術(shù)參數(shù)為Q=1 000 m3/h，H=15。配用電機(jī)功率N=55 kW。供電設(shè)施置于地面上。

7 施工方法

根據(jù)現(xiàn)有立交交通情況和管道、管徑、埋深、支管接入情況，周圍構(gòu)筑物、地質(zhì)情況及施工條件等情況確定施工方案。該工程確定了以開槽埋管和頂管相結(jié)合的施工工藝。該工程雨水管涵埋深較淺，均采用開槽埋管施工，污水管道視污水管管徑、埋深情況確定施工工藝，最終確定對(duì)于埋深小于5.5 m，管徑小于800 mm的污水管采用開槽埋管，對(duì)于埋深大于5.5 m，管徑大于800 mm的污水管采用頂管施工。

8 新技術(shù)、新理念的采用

8.1 排水管材的選擇

該工程合理選用新型塑料管材，在滿足水力條件下降低了綜合造價(jià)，達(dá)到節(jié)能目的，并且加快了施工周期。

8.2 新型一體化溝槽的采用

傳統(tǒng)排水橫截溝上設(shè)置的格柵狀鑄鐵蓋板，常會(huì)因?yàn)榘惭b不牢固或配合不緊密，易引起“跳車”現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因刺破輪胎引發(fā)交通事故。

為了避免這一問題，該工程地道排水采用一體化溝槽收水方式，蓋板采用無螺栓鎖扣裝置，代替螺栓與排水槽固定，且內(nèi)置止推結(jié)構(gòu)保證蓋板不會(huì)移動(dòng)，克服了現(xiàn)澆橫截溝蓋板的缺點(diǎn)。

8.3 自調(diào)式防沉降蓋板的采用

窨井四周一向是市政道路薄弱環(huán)節(jié)，尤其是在常有重車通行的交通要道上，極易出現(xiàn)開裂、沉降等現(xiàn)象；對(duì)于位于道路機(jī)動(dòng)車道下的雨、污水窨井，井蓋的質(zhì)量及平整度將直接影響到行車安全性及舒適性。該工程窨井采用新型自調(diào)式防沉降窨井蓋板，不僅造價(jià)低、施工方便，而且可隨路面同步沉降，確保車輛駛過時(shí)不會(huì)發(fā)生掀起、跳動(dòng)等情況。

8.4 新型自動(dòng)控制系統(tǒng)的采用

該工程泵站設(shè)計(jì)采用新型的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。設(shè)置超聲波液位計(jì)、雨量計(jì)、H2S監(jiān)測(cè)儀等設(shè)備，減輕了工作人員工作強(qiáng)度，體現(xiàn)了以人為本的設(shè)計(jì)理念。

8.5 新計(jì)算方法的采用

為了更加精確地計(jì)算暴雨時(shí)期排水管道系統(tǒng)排除地面積水的能力，該工程采用了運(yùn)動(dòng)波模型[2]計(jì)算地面產(chǎn)匯流及管網(wǎng)匯流。通過精確的數(shù)值計(jì)算，較好地驗(yàn)證了排水管道系統(tǒng)的可靠性，也為政府部門防災(zāi)，抗災(zāi)提供了決策依據(jù)。

8.6 選泵以平均揚(yáng)程為計(jì)算依據(jù)

傳統(tǒng)的泵站設(shè)計(jì)常常采用最大揚(yáng)程作為選泵依據(jù)，這種方法雖然比較安全，卻常常因水泵實(shí)際運(yùn)行達(dá)不到最大揚(yáng)程而導(dǎo)致能量的巨大浪費(fèi)和水泵使用壽命的減少。為了避免這種情況，該工程設(shè)計(jì)采用平均揚(yáng)程選泵，并以最大揚(yáng)程和最小揚(yáng)程兩種工況進(jìn)行了校核。

9 設(shè)計(jì)中的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)及體會(huì)

9.1 立交雨水近期出路問題及解決方法

立交作為重要的交通樞紐，一旦建成必須保證她使用過程中的安全、可靠性。該工程立交雨水的主要出路為立交東側(cè)工程范圍外約300 m處，與向陽路平行的十八里河，而向陽路向東現(xiàn)狀為斷頭路，工程終點(diǎn)與十八里河之間的十八里河回民中學(xué)近期內(nèi)無法拆遷，導(dǎo)致立交雨水出路近期無法解決。為保證立交竣工后雨水有出路，該工程新建了一根3 200 mm×2 000 mm的雨水涵，繞過十八里河回民中學(xué)后排入十八里河以解決近期立交雨水出路問題。

9.2 中州大道污水管穿越向陽路地道

按規(guī)劃，中州大道由南向北有2根污水干管需穿越向陽路，由于向陽路地道的實(shí)施，該段污水管須采取一定措施，原設(shè)計(jì)采用倒虹的方法穿越地道，但由于當(dāng)?shù)貙?duì)倒虹的接受度較差，經(jīng)過多次與項(xiàng)目管理單位、規(guī)劃部門和當(dāng)?shù)貙＜覝贤ê螅_定采用繞行的方法穿越向陽路地道，該段污水管沿向陽路向東繞行了約150 m。

9.3 高架橋梁排水的收集與排放

根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)方案，橋面排水經(jīng)集水井收集后通過雨水立管排向地面。根據(jù)鄭州當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，工程根據(jù)立交橋墩的位置采用兩種處理橋面排水的方式。

在道路范圍內(nèi)或距離道路邊線10 m范圍以內(nèi)的橋墩，通過地面設(shè)置集水小方井，承接橋面通過雨水立管排下的雨水后，接入地面排水系統(tǒng)，以避免橋面排水集中排下后不能及時(shí)排放導(dǎo)致雨水滲入路基破壞道路路基。

距離道路百邊線10 m以外的橋墩，橋面雨水順雨水立管排下后散流入立交綠化帶內(nèi)，這樣既保持了立交整體外觀的協(xié)調(diào)性，又能一定程度補(bǔ)充地下水。

9.4 頂管在工程中的運(yùn)用

根據(jù)管道設(shè)計(jì)方案，該工程污水管絕大部分埋深都超過5 m，其中大部分甚至超過10 m，大開挖對(duì)周邊環(huán)境影響太大，綜合性價(jià)比、施工難度均超過了頂管。本次設(shè)計(jì)對(duì)埋深大于5.5 m，管徑大于d800 mm的污水管道采用頂管施工，工作井、接收井采用沉井的施工工藝。

9.5 適當(dāng)采用新型技術(shù)

排水工程設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，適當(dāng)采用新型技術(shù)。該工程設(shè)計(jì)通過新技術(shù)的采用不僅加快了施工周期，而且減少了能耗，響應(yīng)了綠色、節(jié)能、可持續(xù)的發(fā)展理念。

10 結(jié)語

立交排水設(shè)計(jì)與一般市政排水設(shè)計(jì)有一定的共性，但也具有其獨(dú)特性。對(duì)于具體立交項(xiàng)目，應(yīng)根據(jù)一定的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合立交排水的特點(diǎn)，根據(jù)具體項(xiàng)目的不同情況，緊密結(jié)合規(guī)劃和現(xiàn)狀情況，近遠(yuǎn)期結(jié)合，才能做好立交排水工程設(shè)計(jì)，確保立交排水工程安全、經(jīng)濟(jì)、合理，使工程經(jīng)濟(jì)效益得以發(fā)揮，使立交工程效益得以發(fā)揮。

[1]GB 50014—2006，室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]周玉文，趙洪賓.排水管網(wǎng)理論與計(jì)算[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.