立交排水设计问题浅析——以淄博市昌国路立交桥为例

张彦光 刁乐群

1.淄博市规划设计研究院 山东 淄博 255037

2.淄博市城市资产运营有限公司 山东 淄博 255000

正文：

1.工程概况

昌国路-原山大道立交位于张店城区西南角，西侧为滨莱高速出入口立交。昌国路为规划的东西向快速路，原山大道为规划的南北向快速路，昌国路与原山大道相交处设置一座半苜蓿叶全互通立交，西向南、西向北通过两条环形匝道连接，东向南、北向东通过两条半定向的匝道连接。地面辅路在与主线及匝道相交处下卧作为负一层，昌国路为一层，原山大道上跨昌国路，为二层。

2.收水方式

（1）道路标准段、外围辅道及立交圈内部分辅道段采用雨水口收水的方式，汇入现状或设计雨水管道内，并最终通过重力流管道排走。

（2）下穿昌国路的辅道通道内采用雨水口收水的方式，汇入设计一体化雨水泵站提升后，最终排入设计重力流雨水管道内排走。

（3）昌国路部分路段及匝道路面雨水通过道路两侧急流槽汇入雨水边沟，最终就近排入现状或设计雨水管道内排走。

（4）原山大道主桥段、匝道桥段及集散道桥段采用雨水落水管收水，收集的雨水排入渗井中，超出设计标准的雨水通过雨水管道排走。

（5）立交圈内绿化带的水通过雨水边沟或雨水口汇集，最终排入设计雨水管道内排走。

雨水口收水方式细部大样图

3.雨水口布设

依据“高水高排、地水低排”的分区原则，本设计通过道路边沟截流、道路反坡设计等措施尽量减小下穿通道的汇水面积，经过外围截流以后的汇水面积约2.0ha，经计算，总设计流量为1.03m3/s，单个通道设计流量为0.52m3/s。根据《室外排水设计规范》，雨水口和雨水连接管流量应为雨水管渠设计重现期计算流量的1.5～3倍[1]，故单个通道雨水口的总收水量为0.78～1.56 m3/s，本设计取值1.0m3/s。按照图集（06MS201-8）推荐的雨水口泄水能力（多箅雨水口为每箅15L/s），单个通道内需设置67组单箅雨水口，在长度约100的坡道设置如此多的雨水口显示是不经济和不切实际的。

偏沟式雨水口泄水能力值

依据图集（06MS201-8）多箅雨水口的泄水能力与道路的坡度、雨水口的型式、箅前水深等因素有关。15L/s是在道路纵坡3‰～3.5%、横坡1.5%、箅前水深4cm的条件下经实验所得。而在本设计中下穿通道纵坡3%、横坡1.5%。故相同型式雨水口的泄水能力主要与箅前水深有关。

《室外排水设计规范》中“地面积水设计标准”中的道路积水深度是指靠近路拱处的车道上最深积水深度。当路面积水深度超过15cm时，车道可能因机动车熄火而完全中断，因此规定每条道路至少应有一条车道的积水深度不超过15cm。根据下穿通道横坡设计，当最外侧车道积水深度10～15cm时，雨水口位置处积水约30cm，此时下穿通道至少一条车道积水深度不超过15cm，仍可正常通行。因此，发生短时强降雨以后，道路达到积水标准之前，雨水口的箅前水深最大可达30cm，此时为路面正常通车的极限条件。由此判断，图集（06MS201-8）推荐的箅前水深（4cm）与实际状况（≤30cm）差距较大。

下穿通道设计横断面

根据相关研究[2]，随着雨量增加，汇流雨水在雨水口前的深度不断增大，雨水口的流态可由堰流转换为孔口流。显然，按照孔口流流量计算公式去计算雨水口流量更加接近实际情况。

C0——孔口流综合流量系数，为0.67；

A——过水面积，m2

工程效果图

H——箅前水深，m

从上式可以看出，雨水口的流量与箅前水深H0.5成正比，由此计算多箅雨水口（单箅）泄水能力如下：

孔口出流公式计算所得雨水口泄水能力值

本设计多箅雨水口泄水能力按（30L/s）/单箅取值，单个通道内仅需布设34组单箅雨水口即可。

4.路面高程

立交桥排水系统图

本设计中互通立交桥的主线及匝道高程均高于现状地面线1m以上，容易排水。而辅道高程需要与现状路面及地块进行衔接，其设计高程与地面线基本贴合，而辅道与匝道相交时，由于净空要求的限制，部分路段会低于现状地面线。

立交桥东侧范阳河是立交排水的主要出路，辅道雨水可以通过重力流排河。根据规范要求，淄博市属于大城市序列，其内涝防治设计重现期为30-50年一遇。为确保发生50年一遇洪水时，范阳河的水不倒灌至设计路面，本设计取辅道最低点高程不低于50年一遇洪水位（41.75m）。

内涝防治设计重现期

5.一体化泵站

本设计中下穿通道的最低点为37.5m，低于范阳河常水位，需要增设雨水泵站进行强排水。根据《城市排水工程规划规范》（GB 50318-2017）5.4.2条规定，雨水泵站的占地面积按照以下指标[3]取值。

雨水泵站规划用地指标

设计雨水泵站规模为1035L/s，需占地（580～797）m2，但由于桥墩、匝道、地下管线等障碍物限制，立交圈内仅能满足200m2左右的用地，故传统雨水泵站无法实施。设计采用一体化雨水泵站，顺利解决用地问题，仅占地150m2。本泵站共设3台水泵，根据液位由电控柜智能程序批次投入水泵运行，水泵需交替运行，水泵采用潜水排污泵，水泵参数为：Q=1500m3/h，H=15m，N=90kw。

一体化预制泵站因其占地面积小、施工工期短、自动化程度高和无人值守等优点得以广泛应用，相关的规范标准也已陆续出台，如山东省已出台《一体化预制泵站技术规程》，应用前景广泛。

该立交桥距离范阳河约500m，地下水位较高，故一体化泵站的抗浮设计应引起重视。本项目勘察单位收集了本区域的水文地质、河流气象条件，根据已有资料，深入分析地下水的补给、储存、径流、排泄与拟建场地地下水位的相互关系，并在此基础上进行了工程地质勘察及地下水位的观测，查明拟建场地地下水混合水位高程最大值可按41.5m考虑。

根据《一体化预制泵站技术规程》（J 13637-2016）4.5.6条规范规定，泵站抗浮应按下式计算：

式中：W=泵站总重力（N）；

Ks=设计稳定性抗力系数，取1.05；

F=泵站总浮力（N）[4]。

根据《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB 50069-2002）4.3.3.4条规范规定，地表水或地下水对结构作用的浮托力，其标准值应按最高水位确定（41.5m），并按下式计算：

本泵站相关参数详见下表：

泵站抗浮设计计算参数

W＞Ks×F，一体化本站设计参数符合《一体化预制泵站技术规程》的规定标准。