3.4　立交排水

随着国民经济的飞速发展，全国各地修建的公路、铁路、立交工程逐日增多。立交工程多设在交通繁忙的主要干道上，车辆多，速度快。立交工程中位于下边的道路的最低点，往往比周围干道低2～3m，加以纵坡很大，立交范围内的雨水径流很快就汇集至立交最低点，极易造成严重的积水。

立交道路排水的主要任务是解决降雨的地面径流和影响道路功能的地下水的排除，一般不考虑降雪的影响。对个别雪量大的地区应进行融雪流量的校核。

3.4.1　立交排水的特点

立交排水与一般道路排水不同，具有以下特点。

①要尽量缩小汇水面积，以减少设计流量。立交的类别和形式较多，每座立交的组成部分也不完全相同，但其汇水面积一般应包括引道、坡道、匝道、跨线桥、绿地以及建筑红线以内的适当面积（约10m）。在划分汇水面积时，如果条件许可，应尽量将属于立交范围的一部分面积划归附近另外的排水系统。或采取分散排放的原则，即高水高排（地面高的水接入较高的排水系统，可自流排出）；低水低排（地面低的水，接入另一个较低的排水系统，不能自流排除者，经泵站抽升）。这样避免所有雨水都汇集到最低点造成排泄不及时而积水。同时还应有防止地面高的水进入低水系统的拦截措施（图3-32）。

②注意地下水的排除。当立交工程最低点低于地下水位时，为保证路基经常处于干燥状态，使其具有足够的强度和稳定性，需要采取必要的措施排除地下水。通常可埋设渗渠或花管，以吸收、汇集地下水，使其自流入附近排水干管或河湖。若高程不允许自流排出时，则设泵站抽升。

③排水设计标准高于一般道路。由于立交道路在交通上的特殊性，为保证交通不受影响，畅通无阻，排水设计标准应高于一般道路。雨水管渠设计重现期P不应小于10年，位于中心城区的重要地区，其设计重现期应为20～30年，同一立交的不同部位可采用不同的重现期；径流系数Ψ宜为0.8～1.0；地面集水时间应根据道路坡长、坡度和路面粗糙度等计算确定，宜为2～10min。

④雨水口布设的位置要便于拦截径流。立交的雨水口一般沿坡道两侧对称布置，越接近最低点，雨水口布置越密集，往往开始为单箅或双箅，到最低点增加到8箅或10箅。另一种布置形式为在立交最低点，横跨路面布置一排（或对应两排）雨水口，这种截流式虽截流量较大，但对车辆行驶不便，不如前一种好。面积较大的立交，除坡道外，在引道、匝道、绿地中的适当距离和位置也都应布置一些雨水口。处于最高位置的跨线桥，为了不使雨水流经过长的距离，通常由泄水孔将雨水排入立管，再引入下层的雨水口或检查井中。

雨水口布置的数量，应与设计流量相符合，并应考虑到树叶杂草等堵塞的不利情况，一般在计算出雨水口的总数后，还应视重要性乘以1.2～1.5的安全系数。

⑤管道布置及断面选择。立交排水管道的布置，应与其他市政管道综合考虑，要避开与立交桥基础和与其他市政设施的矛盾。如不能避开时，应从结构上考虑加固、加设柔口或改用铸铁管材等，以解决承载力和不均匀下沉问题。此外，立交工程的交通量大，排水管道的维护管理较困难，一般可将管道断面适当加大，起点最小断面应不小于400mm，以下各段设计断面均应比计算的加大一级。

⑥对于立交地道工程，当最低点位于地下水位以下时，应采取排水或降低地下水位的措施。宜设置独立的排水系统并保证系统出水口畅通，排水泵站不能停电。

3.4.2　立交排水的形式

（1）自流排水

自流排水是最经济的排水措施，它不需要专职的管理人员，也不消耗能源，因此，在考虑立交排水方案时，应在总体规划允许的范围内，力争自流排出。

（2）先蓄后排

当洪峰时，如水体（或干管）水位高于立交路面最低点，可将不能自流排除的流量暂时引入蓄水池贮存，错开历时较短的洪峰，待水体（或干管）水位回落，再自流排出。

①先蓄后排需要具备的条件

a.立交附近有排水干管或河道，只要修建较短的出水管，即可在洪峰过后将蓄水池放空。

b.汇水面积较小，蓄水量不大，一场雨产生的全部水量最好不超过1000m3。在立交用地内有布设蓄水池的合适位置。

c.与其他市政管道无大的交叉矛盾，立交内雨水管道能自流接入蓄水池蓄水，蓄水池也能自流接入干管或河道泄空。

②蓄水池容量计算　蓄水池容量的确定，与汇水面积、全场雨量、降雨强度、降雨持续时间有关。一般情况下汇水面积为已知数，P值按规范选用，降雨持续时间t由设计人员根据当地降雨资料加以统计分析然后选定。由P、t查出q，则蓄水池容量

　　（3-50）

式中　F——汇水面积，hm2；

q——设计降雨强度，L/（s·hm2）；

t——设计降雨持续时间，min。

另一种方法，即在当地几十年的降雨记录中，找出0、100mm、150mm、200mm以上的降雨各若干场，经过研究分析，确定采用其中的某一数值作为设计标准，按全场降雨的流量全部存蓄考虑，即用其一场雨的降雨量H值乘以汇水面积，则蓄水池容量为

　　（3-51）

式中　F——汇水面积，hm2；

H——降雨量，mm。

③清泥设备　沿蓄水池引进DN75自来水管，池壁设有DN50钢管，高程距池底0.5m，每隔4m安装DN19喷嘴一个，压力0.2MPa左右，可将池内淤积的泥砂冲洗至水池最低点，再排入下水道或河道中，也可采用人工或机械清除。

④闸门尺寸及控制　设进出水闸门，闸门尺寸应根据来水量确定，一般与来水干管同，为了节约造价，也可比来水管小1～2级。设配水井调节水量，配水井大小根据来水管和出水管流量计算。

闸门控制：正常使用时靠电动控制，有故障时可靠手轮起闭。电动闸门自动启动，用逻辑元件控制线路，有液位控制器反映水位的变化。

【例3.5】 北京某立交工程（见图3-33）用先蓄后排形式解决排水问题，求蓄水池容量、水面及池底高程。

已知条件：

（1）立交最低点路面高程为38.30m；

（2）东侧已建干沟为2孔4400mm×4200mm，设计洪水位39.00m，沟底高程35.10m。

【解】 修建蓄水池，将不能自流排除之面积的雨水接入。

（1）汇水面积：低于洪水位39.00m的面积为0.34hm2（按100%入蓄水池）。高于39.00m的面积为0.91hm2（按60%入蓄水池，此面积虽属于自流系统，但应考虑其中的一部分雨水不能完全被截流）。

（2）降雨量：选用全场总降雨量为100mm的降雨，在36年记录中发生过21次。

（3）蓄水池容积：W1=0.34×10000×0.1=340m3

W2=0.91×60%×10000×0.1=546m3

共计：W=W1+W2=340+546=886m3

（4）蓄水池尺寸：长×宽×深=60×7.5×2=900m3

（5）池内水位及池底高程：根据路面最低点（38.30m）确定

蓄水池最高水位：38.215m

池底高程38.215-2=36.215m

（3）抽升排水

当下游水体（或干管）水位高于立交最低路面，又无条件修建蓄水池（或经济上不合理）时，就需要设置泵站进行抽升，解决排水问题。