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行业资讯

城市道路下穿立交桥排水的设计要点

新闻时间:2020-10-15 文章来源:未知 文章作者:ztcjjt
目前,随着城市的建设发展,城市道路的功能得到不断的完善,城市立交和地道桥在逐渐增多;而立交桥多设于交通频繁的主要干道上,最低点往往形成盆地,且纵坡大,雨水很快汇集到立交最低点,极易造成严重积水。近几年北京等大城市在雨季时皆有发生立交和地道桥积水排放不畅的问题,极大地影响了城市交通的正常运行和城市人民正常的生活和生产活动。

造成积水不畅的原因主要有:立交排水设计标准低;雨水收集布设不完善;没能及时拦截立交雨水径流;立体交叉地道排水出口不畅;立交桥附近地下水没有采取排出或降低地下水位的措施;道路立交雨水泵站的设计和运行维护管理水平低等。上述问题也在逐渐引起有关管理部门和设计人员的高度重视,现通过对造成立交排水不畅的原因进行分析,对城市立交桥排水的设计要点进行探讨。

道路立交排水设计和运行当中应该注意的一些设计要点和因素。当然不同地区有不同的特点,全国各地差别也较大,所以在进行道路立交排水设计时,也要根据不同地区和特点进行综合考虑。

1立交排水设计标准
影响立体交叉道路排水的地面雨水径流量的设计参数有:重现期(P)、径流系数(ψ)、汇水面积(F)。室外排水设计规范和第二版《给水排水设计手册》第五册城镇排水,对P、ψ等值进行了比较详细的规定,其中强调P值,取决于地区的重要性,所处地区交通量的多少及汇水面积大小。实际在设计当中,只要是下穿立交和地道桥的雨水泵站,都应该考虑最不利的设计情况;都是非常重要的。交通量少,P值就取较小值的观点,是不正确的。所以,从设计角度来看,不论在任何地点,只要是解决交通而修建的道路立交雨水泵站也是同等重要的,设计参数的取值应该没有较大的区别。
城市道路下穿立交桥排水的设计要点,建议收_3
雨水泵站
汇水面积强调要尽量缩小汇水面积,以减少立交桥泵站的设计流量;宜采用高水高排、低水低排,互不连通的系统,并应有防止高水进入低水系统的可靠措施。因此,在进行立交排水系统布局时应充分考虑周边道路环境情况,做好排水区域划分,将能重力流排入市政排水管道(或附近水体)的路面雨水汇流一个排水系统,直排至市政雨水管道(或附近水体)。而地面较低的桥区雨水不能重力流直接排走的雨水径流应汇集一个排水系统,通过立交泵站提升后再排走,这样将减少泵站的提升流量,也避免了下游管道的集中流量。同时应将桥区挡墙顶加高,高出地面0.3~0.5m,以防止地面高的桥区雨水汇流至地面低的桥区雨水系统,避免泵站进水量超过设计值。

2雨水收集
立交排水的雨水口布置应结合引道的纵坡酌情考虑,一般有两种布置方式:一种是沿坡道两侧对称布置,越接近最低点,雨水口设置应愈多,往往开始为单、双篦,最低点增加到10篦或以上。另外一种布置形式:沿线不设置雨水口,仅在最低点集中布置(或横跨路面布置一排或两排)。一般立交桥引道纵坡都大于0.02,且大于道路横坡,当引道较短时,第一种布置方式沿线布置的雨水口,将截留很小的雨水量,设置作用不大,可不设置雨水口。当引道较长时,除在道路最低点布置雨水口外,在道路低点两侧的纵坡较缓处也应适当布置雨水口;雨水口数量按照计算值再乘1.2~1.5系数设置,较为安全。

雨水口连接管和排水总管的设置应结合立交桥形式及立交桥结构来考虑。除采用常规雨水管线排水方式外,还可采用边沟排水方式,边沟坡度与道路坡度相同,边沟断面随道路纵坡和过流量的变化而变化,一般在立交路面最低段,断面最大。当地下水位高,立交结构采用U型槽设计来防止地下水进入立交道路时,边沟可与立交桥结构做成一体。
进入泵站的进水总管应尽量减少埋深,以免增加立交泵站集水池深度;当立交桥结构设计采用U型槽防地下水时,桥区排水总管可做矩形渠,排水渠在U型槽底板之上,或以U型槽底板作渠底,从立交桥挡墙侧面穿过,可减少总管埋深。同时需考虑施工时渠与U型槽连接严密,以防地下水倒灌。

3立体交叉地道排水出口
《室外排水设计规范》中已强制规定立体交叉地道排水宜设独立的排水系统,其出水必须可靠。而在实际工程中如果新建立交桥周边有自然水体可排放立交雨水,可以按规范要求设独立的排水系统。

但工程中往往没有这种条件,且工程范围仅为立交桥地区,这样立交排水通常排入到附近已建的雨水管道中,由于已建的雨水管道的设计标准低于立交排水设计标准(如设计重现期、地面集水时间、径流系数取值均小于立交桥排水设计标准),管径较小,这样下游已建雨水管道很难及时排走集中流入的立交雨水,同时也影响已建排水管道所汇流的周边地区的雨水及时排放,因此,造成立交桥及周围地区严重积水现象。
为避免此类情况发生,一种解决办法是在做周边排水管道设计时,应做好充分的准备,使周边排水管道的设计标准与立交排水标准一致,将管径加大。另外一种解决办法是充分利用立交桥周边环境,有条件时在立交周围设置雨水调蓄池,暂时滞留雨水,待降雨洪峰过后,再将所滞留的雨水排掉。

4排出或降低地下水位的措施
如何来解决和防护道路立交桥的地下水,一般设计中主要采用渗渠或盲管进行收集;最后通过雨水泵站提升排走。采取这种方式的优点是先期投资费用省;缺点是泵站规模增大,泵站常年运行和维护费用较高,也白白浪费地下水资源。另外采用盲管收集地下水,时间长了或者施工存在问题,容易堵塞盲管;过水断面会越来越小。
地下水流量,因受多种因素的影响,变化较大,其计算结果往往出入很大。所以,从目前来看采用渗渠或盲管收集地下水,虽然前期投入少,但从长远看,弊病较多,收集不利,容易造成桥体侧墙表面长期流水,同时也易造成道路的翻浆和冻胀。通过采用U型槽钢筋混凝土结构桥体防水,是永久防护地下水非常科学的办法。
城市道路下穿立交桥排水的设计要点,建议收_7
沈阳机场路地道桥和克俭地道桥在进行设计时,采用的都是U型槽钢筋混凝土结构桥体防护地下水,采用U型槽内设置边沟收集桥面雨水。这样可以减小雨水泵站的设计规模,泵站也不必常年运行,节省了动力费用。唯一的缺点就是前期投资较大,但是从长远来看,防水效果安全可靠。
另外地下水的预测在设计时也不可忽视,在工程设计中,道路立交桥地下水的水位,主要是根据现场的水文地质报告确定的。如果地下水水位低于立交桥底板的最低点,可以不考虑地下水的收集和排除。但是由于勘测的季节、年限不同,地下水的水位会发生很大的变化。随着各个城市对地下水水资源开采管理的限制,城市地下水水位正在逐年上升。

根据沈阳市有关部门的统计,沈阳市近几年的地下水水位平均上浮了将近3m左右。如沈阳市文化路立交桥在1987年建设时,根据水文地质报告,地下水位较低,没有考虑地下水的收集;经过十几年以后,最近几年发现地下水水位已经上涨,目前在雨水泵站旁边临时打一口深井,排除地下水。所以,在设计中道路立交地下水的水位,应该考虑一定的安全系数,预测地下水水位的浮动因素;否则会对桥区的地下水的排除和泵站运行带来困难。

5道路立交雨水泵站的设计和运行维护管理
5.1近几年沈阳道路立交雨水泵站的情况
近几年沈阳市为了解决城市道路交通问题,相继建设了多座道路立交桥及立交雨水泵站。对于立交泵站,水泵应选择易于安装、维护、运行安全可靠、故障率低的水泵;尤其是泵站多设置于城市交通繁华地段,泵站设计也必须考虑与周围环境相协调。而潜水泵将泵和电机同时潜入水下工作,震动和噪声低,且泵站无需地上建筑。因此目前泵站的设备选型基本为潜水湿式安装形式。

泵站集水池容积按照规定不小于最大一台泵30s的出水量即可,泵站集水池最高液位可按低于立交最低路面减去管道水头损失后0.2~0.3m即可,这样可提高泵站有效水深,减小泵站占地面积。泵池结构一般为全地下钢筋混凝土结构,由于多数泵站受到现场作业面的限制,一般采用沉井施工的方法较多。
近几年沈阳市立交泵站的设计参数的取值,基本为设计重限期P在3~4年,径流系数(ψ)为0.9,地面积水时间5~8min;从目前各个泵站的运行情况来看,交通没有出现积水的问题,所以,沈阳地区立交排水的设计参数的取值还是比较安全的。

5.2结合周围环境设计道路立交雨水泵站
根据设计规范规定道路立交雨水泵站的位置,最好设在道路立交的最低点附近,使雨水以最短的时间排入泵站。但是在实际工程设计中,泵站位置的确定,往往是由规划勘察部门确定的。所以,规划泵站位置往往不位于地道桥最低点的附近,这就需要设计人员根据实际现状情况,进行综合考虑。沈阳市青年大街南出口地道桥是进出沈阳市的唯一通道,周围的配套设计是整个地道桥周围景观的难点。地道桥雨水泵站规划在地道桥的西南角,位置非常直观。考虑到桥区周围规划为绿化用地,设计时在保证技术的前提下,尽量减少地上建筑面积,在泵池顶板留有一定的覆土并铺设草皮,达到了与周围环境协调一致的效果。

5.3泵站通风
泵站的通风必须根据设计规范的要求进行设计,但是对于采取全地下结构形式的地道桥雨水泵站,所采取的通风设施应该引起重视。通过几个泵站的调查来看,只采取自然通风措施的泵站,如果不采取机械通风措施,潮湿的环境对安装在地下的各种设备腐蚀严重。所以,泵站在设计时还应该设计有机械通风措施,采用排风扇是目前比较经济的办法。如机场路和克俭地道桥雨水泵站,在设计上就采取了自然通风和机械通风两种设计措施;从运行上看,设备维护的较好。
城市道路下穿立交桥排水的设计要点,建议收_9

5.4水泵间隙期的维护
雨水泵站水泵和电器设备维护的时间,一般在非雨季节;在这期间如何维护水泵是目前维护和运行当中的一个普遍存在的问题。由于道路立交泵站一般自动化程度较高,往往就易忽视对水泵和电器设备的维护和保养。所以,在水泵的间隙期间一定要定期进行检修,如每隔两个月进行维护一次,水泵启动运行一次,这样就可以使水泵处于良好的状态。另外,设计人员在设计文件中,也要对水泵和电器设备的维护保养提出设计要求。

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