张宇君

（同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 前言

立交是城市交通的重要节点，立交排水工程与道路立交工程密切相关，是城市立交交通功能和公共交通安全的重要保障。做好立交排水设计，适当提高排涝标准，对于确保暴雨期间交通顺畅、行车安全具有重大意义。

1 郑州中州郑新路立交项目概况

郑州中州郑新路立交是由中州大道、郑新路及向阳路3条道路组成的六岔路口，其中中州大道规划为城市快速路，郑新路为Ⅰ级公路，向阳路为城市主干路（远期下穿）。

2 立交现状情况调查

中州大道现状为双向4车道机动车道，14 m宽公路断面布置，郑新路现状为双向2车道宽9 m公路断面布置，现状向阳路为双向4车道机非混行断面，向东约400 m后断头。

该立交六叉路3条道路，除向阳路宇通公司门口有一段自建雨水管道外，其余现状都是采用盖板边沟排水，现状排水极为不畅，部分路段积水长时间无法排除。图1为立交现状卫星图。

3 立交排水规划情况

根据《郑州市中州郑新立交管线综合规划》郑州市规划设计研究院，鉴于立交范围内并没有系统的可用排水系统，本次立交范围现状雨、污水管道均拆除后，按规划新建。立交雨水的主要出路为沿向阳路向东排入十八里河，污水主管沿向阳路由南向北过境，污水管需穿越向阳路地道。

图1 立交现状卫星图

4 设计标准的确定

目前我国雨水管道系统设计标准普遍偏低，美国、日本等国设计重现期一般取5～10 a[1]。针对目前我国城市暴雨内涝越来越严重的趋势，规范建议适当提高排水管道设计重现期。结合郑州市的设计情况，本次设计暴雨重现期取5 a。

5 立交排水方案

根据管线综合规划和管道现状情况，结合道路设计地形坡度和排水出路确定，该立交雨水管道总体走向为由西北向东南，雨水主管位于向阳路，由西向东排入十八里河，十八里河位于立交交叉口东侧约600 m；污水主管位于中州大道，由南向北过境。

6 地道泵站设计方案

该工程为减少立交层数，向阳路采用地道下穿的形式，地道设计最低标高为低于周边地面设计标高约6 m，均远低于邻近市政雨水管道的设计水位标高，无法通过自流排入市政管道解决，故该工程在向阳路地道设置了雨水提升泵站已解决地道排水问题。

工程设计地道敞开段排水分两个部分排出：

（1）在地道出入口处设置截水沟，该部分雨水经截水沟收集后，接入辅道市政雨水井内。

（2）在地道较低段，采用集水井收集地面雨水，通过雨水管接入位于地道内暗埋段东侧的地道排水泵站。

按照30 a一遇重现期，综合径流系数0.9计算，管道计算雨水流量约为850 L/s。为保证地道排水安全，按计算雨水流量的130%确定泵站设计流量，并设置备用泵。雨水泵选用5台潜水泵，4用1备，水泵技术参数为Q=1 000 m3/h，H=15。配用电机功率N=55 kW。供电设施置于地面上。

7 施工方法

根据现有立交交通情况和管道、管径、埋深、支管接入情况，周围构筑物、地质情况及施工条件等情况确定施工方案。该工程确定了以开槽埋管和顶管相结合的施工工艺。该工程雨水管涵埋深较浅，均采用开槽埋管施工，污水管道视污水管管径、埋深情况确定施工工艺，最终确定对于埋深小于5.5 m，管径小于800 mm的污水管采用开槽埋管，对于埋深大于5.5 m，管径大于800 mm的污水管采用顶管施工。

8 新技术、新理念的采用

8.1 排水管材的选择

该工程合理选用新型塑料管材，在满足水力条件下降低了综合造价，达到节能目的，并且加快了施工周期。

8.2 新型一体化沟槽的采用

传统排水横截沟上设置的格栅状铸铁盖板，常会因为安装不牢固或配合不紧密，易引起“跳车”现象，严重时会因刺破轮胎引发交通事故。

为了避免这一问题，该工程地道排水采用一体化沟槽收水方式，盖板采用无螺栓锁扣装置，代替螺栓与排水槽固定，且内置止推结构保证盖板不会移动，克服了现浇横截沟盖板的缺点。

8.3 自调式防沉降盖板的采用

窨井四周一向是市政道路薄弱环节，尤其是在常有重车通行的交通要道上，极易出现开裂、沉降等现象；对于位于道路机动车道下的雨、污水窨井，井盖的质量及平整度将直接影响到行车安全性及舒适性。该工程窨井采用新型自调式防沉降窨井盖板，不仅造价低、施工方便，而且可随路面同步沉降，确保车辆驶过时不会发生掀起、跳动等情况。

8.4 新型自动控制系统的采用

该工程泵站设计采用新型的PLC自动控制系统。设置超声波液位计、雨量计、H2S监测仪等设备，减轻了工作人员工作强度，体现了以人为本的设计理念。

8.5 新计算方法的采用

为了更加精确地计算暴雨时期排水管道系统排除地面积水的能力，该工程采用了运动波模型[2]计算地面产汇流及管网汇流。通过精确的数值计算，较好地验证了排水管道系统的可靠性，也为政府部门防灾，抗灾提供了决策依据。

8.6 选泵以平均扬程为计算依据

传统的泵站设计常常采用最大扬程作为选泵依据，这种方法虽然比较安全，却常常因水泵实际运行达不到最大扬程而导致能量的巨大浪费和水泵使用寿命的减少。为了避免这种情况，该工程设计采用平均扬程选泵，并以最大扬程和最小扬程两种工况进行了校核。

9 设计中的几个节点及体会

9.1 立交雨水近期出路问题及解决方法

立交作为重要的交通枢纽，一旦建成必须保证她使用过程中的安全、可靠性。该工程立交雨水的主要出路为立交东侧工程范围外约300 m处，与向阳路平行的十八里河，而向阳路向东现状为断头路，工程终点与十八里河之间的十八里河回民中学近期内无法拆迁，导致立交雨水出路近期无法解决。为保证立交竣工后雨水有出路，该工程新建了一根3 200 mm×2 000 mm的雨水涵，绕过十八里河回民中学后排入十八里河以解决近期立交雨水出路问题。

9.2 中州大道污水管穿越向阳路地道

按规划，中州大道由南向北有2根污水干管需穿越向阳路，由于向阳路地道的实施，该段污水管须采取一定措施，原设计采用倒虹的方法穿越地道，但由于当地对倒虹的接受度较差，经过多次与项目管理单位、规划部门和当地专家沟通后，确定采用绕行的方法穿越向阳路地道，该段污水管沿向阳路向东绕行了约150 m。

9.3 高架桥梁排水的收集与排放

根据桥梁设计方案，桥面排水经集水井收集后通过雨水立管排向地面。根据郑州当地的实际情况，工程根据立交桥墩的位置采用两种处理桥面排水的方式。

在道路范围内或距离道路边线10 m范围以内的桥墩，通过地面设置集水小方井，承接桥面通过雨水立管排下的雨水后，接入地面排水系统，以避免桥面排水集中排下后不能及时排放导致雨水渗入路基破坏道路路基。

距离道路百边线10 m以外的桥墩，桥面雨水顺雨水立管排下后散流入立交绿化带内，这样既保持了立交整体外观的协调性，又能一定程度补充地下水。

9.4 顶管在工程中的运用

根据管道设计方案，该工程污水管绝大部分埋深都超过5 m，其中大部分甚至超过10 m，大开挖对周边环境影响太大，综合性价比、施工难度均超过了顶管。本次设计对埋深大于5.5 m，管径大于d800 mm的污水管道采用顶管施工，工作井、接收井采用沉井的施工工艺。

9.5 适当采用新型技术

排水工程设计应依据地区经济发展现状，适当采用新型技术。该工程设计通过新技术的采用不仅加快了施工周期，而且减少了能耗，响应了绿色、节能、可持续的发展理念。

10 结语

立交排水设计与一般市政排水设计有一定的共性，但也具有其独特性。对于具体立交项目，应根据一定的设计原则，结合立交排水的特点，根据具体项目的不同情况，紧密结合规划和现状情况，近远期结合，才能做好立交排水工程设计，确保立交排水工程安全、经济、合理，使工程经济效益得以发挥，使立交工程效益得以发挥。

[1]GB 50014—2006，室外排水设计规范[S].

[2]周玉文，赵洪宾.排水管网理论与计算[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.