關(guān)江，鄧超（.西安市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安70068；.西安天策企業(yè)管理咨詢有限公司，西安70068）

論下穿式立交雨水口的設(shè)置

關(guān)江1，鄧超2
（1.西安市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安710068；2.西安天策企業(yè)管理咨詢有限公司，西安710068）

下穿立交通常設(shè)于交通頻繁的主要干道上，其縱坡大，最低點(diǎn)往往成為盆地，使得雨水很快匯集，造成嚴(yán)重積水，而設(shè)計(jì)人員往往也是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)控制雨水口的間距，未能與實(shí)際緊密結(jié)合，導(dǎo)致下穿立交雨水不能得到及時(shí)的排除。

下穿立交;雨水口;泄水能力;間距

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.123

1 引言

我國交通建設(shè)迅速發(fā)展，下水道作為城市的“心臟”，直接影響著城市的美好與否。而下穿式立交橋積水現(xiàn)象在我國大多數(shù)城市都長期存在，我國修建的大部分下穿道路，在未達(dá)到設(shè)計(jì)年限時(shí)就已出現(xiàn)各種嚴(yán)重的路面病害[1]，究其原因多為其排水系統(tǒng)堵塞、癱瘓所致。通過管網(wǎng)建設(shè)、改造在短時(shí)間內(nèi)解決問題是不現(xiàn)實(shí)的，如何在現(xiàn)有情況下，降低城市內(nèi)澇帶來的交通困擾，是我們應(yīng)該積極思考的問題。

雨水口作為截流并泄除雨水的構(gòu)筑物，其泄水能力的好壞不僅影響雨水的排除效果，還會(huì)使路面滲入過多的雨水，對(duì)道路交通安全造成不利影響。目前我國在排水方面，尚未對(duì)下穿道路地下排水系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)地研究。本文主要從下穿立交雨水口的合理化設(shè)置進(jìn)行分析，結(jié)合工程實(shí)例對(duì)雨水箅子和雨水口型式以及雨水口的位置、數(shù)量等方面進(jìn)行合理化選擇與計(jì)算。

2 雨水篦的泄水能力計(jì)算

2.1 雨水箅泄水能力的計(jì)算方法

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（G月50014—2006）(2014版)第4.4.4條“雨水口的形式、數(shù)量和布置，應(yīng)按匯水面積所產(chǎn)生的流量、雨水口的泄水能力及道路型式確定。”下面通過對(duì)雨水箅的泄水能力與匯水面積產(chǎn)生的流量進(jìn)行分析，從而確定雨水口的數(shù)量和布置。

雨水箅的泄水能力：

式中，Aw為箅子實(shí)際有效過水面積（Aw=nlb，其中n為寬度方向箅孔個(gè)數(shù)；l為實(shí)際過水的箅孔長；b為箅孔寬度）；C為孔口系數(shù)（其中圓口為0.8，方孔口為0.6）；h為雨水口上水深；K為阻塞系數(shù)取2/3；g為重力加速度。此處不再對(duì)雨水口的泄水能力進(jìn)行計(jì)算，具體根據(jù)不同雨水篦參考規(guī)范確定泄水能力如表1所示。

表1 雨水口型式及其相應(yīng)過流量

若保持泄水通暢須QP≥Q，其中，Q=ψFq，為雨水口匯水面積上單位時(shí)間雨水量，L/s（此處假設(shè)上游雨水口未及時(shí)排除的雨水量與雨水口不能及時(shí)排除的雨水量均為0）；ψ為徑流系數(shù)，F(xiàn)為匯水面積，m2；q為暴雨強(qiáng)度，L/(萬m2·s)。

2.2 雨水箅型式的選擇

雨水口的泄水能力Qp即過流量與雨水口的型式、箅前水深、道路橫坡、縱坡等因素有關(guān)，由圖集《雨水口》（16S518）中4.“1根據(jù)不同型式的雨水口、不同箅數(shù)、不同箅型的室外1∶1的水工模型的水力實(shí)驗(yàn)（道路縱坡0.3%～3.5%，橫坡1.5%、箅前水深40mm），各類雨水口的設(shè)計(jì)過流量可采用表1中的數(shù)值。

箅子類型分為橫格條平面型（HP型）、順格條平面型（SP型）、斜格條平面型（XP型）及其他凹面型（順格條單向凹面型（SDW型）、順格條雙向凹面型（SSW型）、橫格條單向凹面型（HDW型）、橫格條雙向凹面型（HSW型））。有研究表明，由于橫格條對(duì)箅水流阻擋所致，SP型、SDW型、SSW型雨水箅泄水能力優(yōu)于HP型、HDW型、HSW型。而又由于水流進(jìn)入箅子的流態(tài)所致，凹面箅子泄水能力并不明顯好于平面箅子，研究表明SP型雨水箅泄水能力最突出，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)雨水箅的泄水能力結(jié)合實(shí)際進(jìn)行選擇[2]。

2.3 設(shè)計(jì)流量Q的參數(shù)確定

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（G月50014—2006）(2014版)，對(duì)特大城市中心城區(qū)地下通道和下沉式廣場雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為30～50年，而雨水口流量應(yīng)為雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期計(jì)算流量的1.5～3倍。在選取重現(xiàn)期時(shí)，應(yīng)對(duì)排水管渠進(jìn)行計(jì)算并考慮服務(wù)區(qū)域的實(shí)際地形條件，參考規(guī)范進(jìn)行合理的選擇，集水時(shí)間t取2～10min，徑流系數(shù)ψ的大小與覆蓋面類型有關(guān)，參照規(guī)范結(jié)合實(shí)際進(jìn)行選取。

3 工程實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

以西安市某路下穿立交雨水口的設(shè)置為例。西安市暴雨強(qiáng)度公式為：

式中，P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，年；t為集水時(shí)間。

該立交主線全長1513.228m，寬度60m，其中下穿段寬度B為36m，兩側(cè)輔道長度400m，寬度均為12m。

3.2 雨水箅的選擇

此處采用SP型即順格條平面型雨水箅子，雨水口箅子采用球墨鑄鐵箅子，詳見國標(biāo)圖集《雨水口》（16S518）；不同雨水箅雨水口深度根據(jù)實(shí)際進(jìn)行確定。雨水口內(nèi)、外壁均采用1:2水泥砂漿加5%防水劑抹面至頂，抹面厚20mm。由表1知偏溝式單箅及雙箅雨水口泄水能力分別為20L/s、35L/s，多箅雨水口泄水能力為每箅15L/s。各參數(shù)選擇如下。

1）立交下穿段道路雨水管道P=30年，雨水口流量為雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期計(jì)算流量的2倍；

2）徑流系數(shù)ψ：下穿通道路面ψ=0.9；

3）t為集水時(shí)間，t根據(jù)距離長短此處取5min，則

若保持雨水通暢，同時(shí)考慮雨水箅堵塞泄水能力降低，雨水口實(shí)際過流量應(yīng)乘以相應(yīng)系數(shù)0.7，則有0.7Qp≥2ψFq=2× 0.9×L×36×0.5×431即Qp/L≥1.9949，式中，單側(cè)雨水口匯水面積F=0.5BL，B為下穿段寬度；L為雨口間距。對(duì)于除凹點(diǎn)其他處若采用偏溝式四箅雨水口，Qp=60L/s，則L≤30m。

對(duì)于凹點(diǎn)為兩側(cè)來水，則Qp/L≥1.9949×2=3.9898，若凹點(diǎn)處為八箅雨水口，則Qp=120L/s，L≤30m。

3.3 計(jì)算結(jié)論

本項(xiàng)目雨水口選用偏溝式多箅雨水口，道路凹點(diǎn)處采用八箅雨水口，雨水口間距為30m，其余均為四箅雨水口，雨水口間距為30m。

在滿足雨水排水通暢的情況下，應(yīng)對(duì)單箅、雙箅及多箅進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比進(jìn)行合理選擇。有研究表明，在單向縱坡的情況下，順流安裝2個(gè)或2個(gè)以上箅子的方法是不可取的，在同樣滿足泄水能力的情況下可通過縮小箅子間距用單箅代替雙箅。

考慮下穿立交段縱坡較大，且縱坡大于橫坡，在雨量較大時(shí)，雨水很容易越過雨水口流到下段不能完全排盡[2]。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)上游未完全排除的雨水量及雨水口不能完全排除雨水的因素進(jìn)行更加深入的研究，以期得出更加合理的雨水口布置方案。

4 結(jié)語

下穿立交雨水口的設(shè)置不僅關(guān)系到排水系統(tǒng)的正常發(fā)揮與道路的形象，更是影響到交通與行人安全。因此，雨水口的布置既要滿足路面積水排放要求，又不能造成浪費(fèi)，需采用合理的計(jì)算方法來確定雨水口的布置間距和雨水口型式。故設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)具體項(xiàng)目實(shí)際情況，考慮并深入分析研究各種影響因素，根據(jù)計(jì)算進(jìn)行合理的雨水口布置，同時(shí)也可結(jié)合其他雨水收水口的形式如道路橫斷面設(shè)置橫截溝、兩側(cè)設(shè)置排水邊溝等，使其排水系統(tǒng)發(fā)揮最大效益。

【1】王瑋.立交橋下穿引道排水系統(tǒng)研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010 (10):54-55.

【2】趙江，張林洪，吳培關(guān)，等.公路雨水口箅子泄水量試驗(yàn)研究[J].中南公路工程，2004(2):67-68.

Setting of Underpass Type Interchange Gutter Inlet

GUAN Jiang1,DENG Chao2
(1.Xi'an Municipal Engineering Design&Research Institute Co.Ltd.,Xi'an 710068,China; 2.Xi'an Tiance Enterprise Management Consulting Co.Ltd.,Xi'an 710068,China)

The underpass type interchange always be setting in the main road. It has a big longitudinal slope , and the lowest point will become abasin, collecting the rainwater ,causing seriously water logging. The designers tend to control the gutter inlet space according to their experience,which is not integrate with the actual ,leading the underpass type interchange can not drainage timely.

underpass type interchange; gutter inlet; discharge capacity;spacing

TU279

A

1007-9467（2016）12-0058-02

2016-11-03

關(guān)江（1983～），男，陜西戶縣人，工程師，從事市政給排水設(shè)計(jì)研究。