铁路跨线桥排水系统问题优化研究

吴 迪

（中国铁路设计集团有限公司，工程师，天津 300000）

“铁路跨线桥”是在铁路与道路的交叉点、铁路从道路上方跨越的桥梁。“铁路跨线桥排水系统”为桥梁重要附属设施，不仅关系本体桥梁排水安全，同时影响下方道路行驶安全。

1 铁路跨线桥排水系统简介

根据《公路铁路交叉路段技术要求》（JT/T1311-2020）和《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》（TB10182-2017）要求，当道路先于铁路实施，铁路跨线桥段应直接施做集中排水系统；当道路后于铁路实施，铁路跨线桥段应在后期道路建设期间将分散排水系统改造为集中排水系统。集中排水系统组成包括：泄水口、泄水管、排水横管、排水竖管。雨水经桥面横坡流入桥面两侧的泄水管，通过多个泄水管汇聚流入下方排水横管，将排水横管引至两侧桥墩，再通过排水竖管排放至地面。集中排水系统可避免铁路桥梁落水或落冰直冲下方道路，使上方排水避开下方道路范围，保证道路行驶安全。

2 常见问题及优化建议

2.1 铁路桥梁泄水管伸出桥梁结构长度过短

当交叉道路后于铁路实施，铁路跨线桥段应在道路建设期间将分散排水系统改造为集中排水系统，当既有铁路桥梁分散排水系统的泄水管伸出桥梁结构长度过短，将无法通过管件连接排水横管，如图1所示。

图1 泄水管伸出桥梁结构长度过短

桥梁泄水管管材通常采用硬聚氯乙烯（PVCU）管，胶粘剂连接，管径De125 或De160mm。根据《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管件》（GB/T5836.2-2018），胶粘剂连接型管件承口和插口尺寸应符合表1要求：

表1 胶粘剂连接型管件承口和插口尺寸（mm）

结合上表可知，硬聚氯乙烯（PVC-U）管件粘接长度至少为51～58mm，如预留改造条件，则桥梁泄水管伸出桥梁结构长度应大于最小数值，结合施工空间因素，需有一定余量，铁路桥梁泄水管伸出结构物长度宜至少10～15cm。

2.2 铁路跨线桥排水横管设计坡度过小

桥梁集中排水系统类同建筑屋面重力流雨水系统。《建筑给水排水设计标准》（GB50015-2019）规定雨水悬吊管（即雨水横管）充满度应取0.8；《给水排水设计手册》（第2 册）建筑给水排水规定当悬吊管为非满流，其充满度不宜大于0.8，因此设计中采用充满度0.8校核管道过流能力。《室外排水设计标准》（GB50014-2021）规定应采用恒定流方程计算排水管道过流能力。实际工程中集中排水系统排水横管通常采用与泄水管等径，即管径为De125 或De160mm 塑料管，忽略管材影响，对两种坡度核算排水横管过流能力如表2所示。《建筑给水排水设计标准》（GB50015-2019）重力流系统屋面雨水排水立管的泄流能力如表3所示。

表2 排水横管设计过流能力表

表3 排水立管泄流能力表

通过对排水横管和排水立管的过流能力分析可知，当横管和立管同管径时，集中排水系统的排水能力受制于排水横管的排水能力，即由横管管径及坡度控制。实际中铁路跨线桥排水横管设计坡度往往不经计算直接采用1%坡度或采用同桥梁纵坡坡度，造成设计排水能力不足。以天津地区某32.7m 跨径、宽度12.3m 双股道的铁路桥梁为例，《室外排水设计标准》（GB50014-2021）规定用推理公式法计算雨水设计流量，采用暴雨重现期100年，地面集水时间3min。如铁路跨线桥单侧设一根排水横管，沿纵向单向布置，本段桥面划分为2个汇水分区，单个汇水分区面积0.02ha，设计雨水量约17.8L/s如图2；如铁路跨线桥单侧设两根排水横管，沿纵向双向布置，铁路跨线桥桥面划分为4 个汇水分区，单个汇水分区面积0.01ha，设计雨水量约8.9L/s如图3。结合管道排水能力分析可知，当排水横管单向布置，如横管采用管径De160mm、坡度1%时（过流能力15.6L/s）不满足案例需求（设计雨水量17.8L/s）；当排水横管双向布置，如横管采用管径De125mm、坡度1%时（过流能力8.3L/s）同样不能满足案例需求（设计雨水量8.9L/s）。通常铁路桥梁正线纵坡仅约2～3‰，小于1%，如排水横管坡度采用同桥梁纵坡坡度，实际排水能力更低，与案例需求相差更大，因此铁路跨线桥排水横管设计坡度需计算确定，不能直接采用经验值。

图2 单向布置示意图图

图3 排水横管双向布置示意图

2.3 铁路跨线桥排水横管施工高程控制不当

排水横管施工高程控制不当，造成的几种常见问题。排水横管存在逆坡段如图4、排水横管紧贴桥梁结构铺设无法灵活调整横管坡度如图5、排水横管坡度过小近乎平坡如图6。

图4 排水横管存在逆坡段

图5 无法调整横管坡度图

图6 坡度过小

通过设计阶段取消排水横管坡度同桥梁纵坡坡度的写法，即使计算坡度接近桥梁纵坡，也应标注具体坡度和坡向，适当增大排水横管坡度，使排水横管两端存在明显高差，不仅能有效增强集中排水系统排水能力，也可避免造成横管平逆坡问题。

2.4 铁路跨线桥排水竖管出口距离地面高度不当

当排水竖管距离地面过高，增大落水对地面冲洗，溅水影响临近道路通行如图7；当排水竖管距离地面过低，严寒天气时，雪水易冻堵出口如图8。《建筑构造通用图集》（88J5）规定排水竖管出口距地面采用0.2m。《建筑排水塑料管道工程技术规程》（CJJ/T 29-2010）规定沿外墙敷设雨落水管，其泄水口高度应根据当地的环境条件或气候确定，寒冷地区宜适当增大排水竖管出口距地面高度。铁路跨线桥排水竖管出口距离地面高度宜结合当地气候条件确定，宜取0.2～0.3m，既能保证集中排水系统通畅，且无明显溅水。

图7 距离地面过高图

图8 距离地面过低

3 结论

通过对铁路跨线桥集中排水系统组成中的泄水管、排水横管、排水竖管进行了重点调研分析，提出设计时应重点把握排水系统基本原理，结合具体工程项目准确计算设计雨水量，选择适当的管径及管坡，校核过流能力，不可盲目凭经验设计；施工时应重点把握管道高程，严格控制排水横管两端高差及坡向，精细控制泄水管伸出桥梁结构距离及排水竖管出口至地面距离。为今后铁路跨线桥排水系统建设提供参考。