趙俊健

（1.天津市市政工程設計研究院，天津市 300051；2.天津市基礎設施耐久性企業(yè)重點實驗室，天津市 300051）

1 概述

道路排水系統(tǒng)是一個由點、線、面組成的綜合系統(tǒng)。降落在地面上的雨水，大部分通過路面橫坡和縱坡流向路肩及路基以外，然后經(jīng)由收水篦或者收水支管聯(lián)通進入雨水井、雨水管道或渠道進行統(tǒng)一的排放管理。

本文引用的工程為天津市某重要新建城市功能構筑物一側(cè)的高速公路與市政道路相結合的排水設計案例。該工程的設計需要兼具安全性、功能性和景觀需要。

（1）該工程采用《室外排水設計規(guī)范》GB50014-2006，規(guī)范中規(guī)定：重現(xiàn)期在“重要干道、重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴重后果的地區(qū)，一般采用3～5 a，并應與道路設計協(xié)調(diào)，經(jīng)濟條件較好或有特殊要求的地區(qū)宜采用規(guī)定的上限?！庇捎谠擁椖康闹匾乩砦恢煤洼^高的城市功能構筑物定位，該工程的排水設計采用的重現(xiàn)期為5 a，地面徑流系數(shù)采用0.9。

（2）排水系統(tǒng)的多樣性也是本工程設計的一個重要特點。該工程為某大型高速公路設計的一個分段，在此分段的范圍內(nèi)的新建項目包含高速公路，市政道路以及一個互通式立交橋，排水設計時應當充分考慮其特點，形成系統(tǒng)化的設計方案。本次設計還需考慮與現(xiàn)狀的若干條道路及其排水設施的銜接，另外還有現(xiàn)狀的河道作為潛在的排水出路需要進行考慮。此外，由于本段只是整體工程的一個分段，所以和上下游段之間的銜接也成為了重要的設計內(nèi)容。

（3）外部客觀條件的多樣性。本次設計的分段內(nèi)，排水出路多樣化：有河道規(guī)劃高水位為2.5 m，有現(xiàn)狀道路的排水邊溝還有未來規(guī)劃片區(qū)的管網(wǎng)系統(tǒng)和泵站。所以在每一小分段的設計中，都應該結合道路情況和周圍排水出路的情況進行針對性設計。

2 設計原則和思路[1-3]

（1）本設計采用了天津地區(qū)的暴雨強度公式進行計算：

式中：q——暴雨強度，L/(s·hm2)；

p——設計降雨頻率（重現(xiàn)期）：本次設計采用5 a；

t——降雨歷時（min），t=t1+mt2；

t1——起步聚水時間：一般路段取10 min，立交及地道取5 min；

t2——管內(nèi)雨水流行時間（min）；

m——管渠延緩系數(shù)，圓管m=2，渠道m(xù)=1.2。相應的雨水量：

式中：q——暴雨強度，L/(s·hm2)；

F——收水面積（hm2），設計只考慮接收設計道路及設施帶范圍內(nèi)的雨水；

ψ——徑流系數(shù),本次設計取0.9。

（2）排水系統(tǒng)的設計應該具備超前性和主動性，在考慮排水效果的同時也需要同時注意其產(chǎn)生的后期管理維護等諸多方面的綜合影響。根據(jù)實際情況進行優(yōu)化設計，避免采取習慣化的通用化設計。

3 設計內(nèi)容

3.1 排水出路分析

本次設計中，可利用的排水出路為：（1）現(xiàn)狀河道，規(guī)劃高水位2.5 m，規(guī)劃常水位1.6～2.0 m。本次設計中，多處路段的排水需要依賴現(xiàn)狀河道，但是道路的設計標高在有的地方并不是非常有利于雨水的重力自排，其中有幾處路面的路邊設計高度低于2.5 m。（2）在互通式立交區(qū)域下方，有現(xiàn)狀道路及其配套的排水邊溝。所以互通式立交和與之相連接的匝道排水可以充分利用現(xiàn)狀邊溝。（3）與本段設計相銜接的上下游，都在設計之初考慮了與本段的銜接統(tǒng)一。其中上游的排水采用明渠，并且預留了與本段銜接部分的雨水量，所以本次設計可以直接利用；下游由于缺少排水出路，所以在設計時，將收集的雨水引入本段中，所以在本段設計計算時，需要考慮接入的下游流量以及管道高程。（4）高架橋部分可以分為兩部分：第一部分跨越河道的平直段部分可以完全采用散排處理；第二部分重要城市功能構筑物旁的則必須對雨水進行收集統(tǒng)一排放，由于未來的規(guī)劃片區(qū)有配套的管網(wǎng)系統(tǒng)，并且管道的設計流量已經(jīng)將本段高架橋區(qū)的面積包含在內(nèi)，所以未來的排水出路應該是規(guī)劃管網(wǎng)。然而近期內(nèi)規(guī)劃管網(wǎng)不會建設，所以近期的排水出路還需考慮河道，但是需要為未來接入管網(wǎng)進行預留。

3.2 排水設計

根據(jù)對排水出路的分析結果，本次設計需要采用不同的技術手段進行設計，以保證排水出路的穩(wěn)定性和可靠性。

（1）受制于河道規(guī)劃水位數(shù)據(jù)偏高，道路設計邊高不足的情況，以河道為排水出路的路段，可采取分段排水。同時，管道排水受制于埋深較大的客觀條件，在道路邊高不足的情況下，不予采用。為了解決高程不足的問題，設計采用了明渠的方式進行排水，渠頂高度只需低于道路邊高30 cm左右，最大限度地緩解了高程不足的問題，見圖1。

圖1 明渠橫斷示意圖

（2）當?shù)缆吩O計標高較富裕，比較輕松的能夠達到重力自排入河的條件時，但是還不能夠滿足管道重力自排條件時?？煽紤]蓋板渠的形式，見圖2。設計蓋板渠時需要預留蓋板高度、未來綠化用土壤高度以及景觀效果，故蓋板渠內(nèi)頂高程需要至少低于路邊高60 cm。其中30 cm為蓋板高度，30 cm為覆蓋綠化土高度，都填完之后達到景觀美化效果。在蓋板渠之上需要設置能夠打開的活蓋板，以便于日后清通管理。

圖2 蓋板渠橫斷示意圖

（3）除了采取渠道之外，當遇到設計標高較高，重力自排條件較好的情況時，也可采取排水管道的形式。排水管道在本次設計情況下的優(yōu)點為節(jié)約路外護坡范圍，并且有利于日后的管理維護。本次設計中，在互通式立交的滿足設計高程的上下行匝道以及高架橋底部，均采用了管道的形式。在立交匝道上，管道敷設于路面層以下；在高架橋區(qū)域則將管道放置在高架橋左右幅之間的中心線位置，然后結合高架橋墩柱底下放置的立交收水井進行聯(lián)合系統(tǒng)設計。在建成后的一段時間內(nèi)，管道的排水出路為河道，所以設計管道高程時需要按照規(guī)劃高水位2.5 m進行反向水力計算。為了日后能夠接入規(guī)劃建設的片區(qū)管網(wǎng)，在設計雨水出路時，還需預留一根反向的雨水管道，一直延伸到路外2 m，并且進行封堵。

（4）市政道路排水時，可采用雨水篦進行路邊收水，然后雨水篦再與管道、明渠或者蓋板渠串接。在本次高速公路設計時，由于高速公路路面設計高與路外地面的地平高度相差較大，并且不允許放置雨水篦，所以雨水無法和外側(cè)管道直接相連。所以在這種情況下則需采用急流槽的形式，每隔一定的長度沿著高速公路邊的側(cè)石開口，然后經(jīng)過漿砌石護坡排入護坡底下的明渠之中。如果高速公路的設計高度和路外地面高度相差不足0.5 m時，則不需要采用急流槽的形式，可以直接讓雨水散排，流過漿砌石護坡進入排水明渠。

（5）另外在本次設計中還有道路左右幅的單向坡情況。在這種情況下，高速公路上，采用了在高速公路中央分隔帶設置中央流水槽的形式，將雨水集中到流水槽中。然后間隔一定距離設置集水井，并將集水井與路外側(cè)的明渠使用PVC管道進行連接，將雨水再排入明渠之中。高架橋部分出現(xiàn)這種情況的時候，則將立交收水井放置在靠近中心線一側(cè)的墩柱底下，將由墻面通下來的雨水連通管的雨水收集再排入雨水管道。

（6）當遇到路邊設計標高低于規(guī)劃河道高水位的情況時，設計中采用了若干種方案：例如泵站強排措施；例如提高管道標高進入路面結構層，然后采取360°混凝土包管手段；例如，在道路低點設置碎石盲溝，以期在河道高水位時，路面積水能夠向路外散排以保證安全，等等。綜合未來的管理，維護等因素，最終采用了碎石盲溝的排水方式，這樣既能采用重力自排的形式，節(jié)約了修建泵站的短期長期投入；并且在高水位時，道路低點的積水能夠通過碎石盲溝進行排放，保證了行車安全。

4 總結

道路的排水工程系統(tǒng)對整體交通的影響是非常大的，它既可以保證人們正常的出行生活，同時也是促進經(jīng)濟快速發(fā)展的保障，設計方面出現(xiàn)任何的問題都會影響整個系統(tǒng)的運行。本次設計中，因為有了重要城市功能構筑物的原因，排水設計的安全性和景觀效果又被提升到一個新的高度。所以在設計中，應該結合客觀外界條件和主觀的需求進行統(tǒng)一考慮。既要保證其安全性、合理性，同時也要充分考慮人們的視覺效果和綜合景觀影響。

[1]董欣.市政給排水設計規(guī)劃要點措施探究[J].科技創(chuàng)新與應用,2014(2):132.

[2]劉毅學.高速公路路面排水分析與設計[D].江蘇南京:東南大學,2000.

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