城市道路快速化改造中排水設(shè)計(jì)探討

李 敏

(東南大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210096)

0 引 言

隨著城市的快速發(fā)展，新建道路項(xiàng)目越來越少，對(duì)現(xiàn)狀道路進(jìn)行快速化改造是緩解交通壓力的有效途徑之一。而排水設(shè)計(jì)是關(guān)系到道路能否安全運(yùn)行的重要因素。針對(duì)快速化改造道路的不同部位和不同的排水特點(diǎn)，可以分為一般路段排水、高架道路(含匝道)排水、隧道排水三個(gè)部分。排水應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)匾?guī)劃、現(xiàn)場水文地質(zhì)條件、立交形式等工程特點(diǎn)確定[1]。

1 工程概況

濱江路作為江陰城市快速路網(wǎng)的重要組成，其快速化改造有利于提升道路服務(wù)水平，完善城市快速路網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)筑現(xiàn)代化綜合交通體系，拓展濱江外灘發(fā)展空間，帶動(dòng)沿線產(chǎn)業(yè)發(fā)展，助推“南征北戰(zhàn)、東西互博”戰(zhàn)略和美麗江陰建設(shè)。

濱江路改造起點(diǎn)位于夏東路交叉，終點(diǎn)東外環(huán)路交叉，沿老路改擴(kuò)建，全長約8.4 km。路線經(jīng)過臨港開發(fā)區(qū)、澄江街道、高新區(qū)?？缭降默F(xiàn)狀河流主要有老錫澄運(yùn)河、黃山港河等。沿線相交道路主要有夏東路(起點(diǎn))、衡山路、西外環(huán)路、普惠北路、文富北路、通渡北路、通江北路、君山路、韭菜港路、春麓路、虹橋北路(公園路、鰣魚港路)、朝陽路(山前路)、黃山路、香山路、東外環(huán)路(終點(diǎn))等。

2 排水設(shè)計(jì)方案

2.1 雨水系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

能否妥善解決雨水排水問題是保證城市道路安全運(yùn)行的重要因素。雨水排水的任務(wù)就是安全排除地面徑流水和影響道路結(jié)構(gòu)安全的地下水。

本項(xiàng)目涉及一般道路、高架道路、匝道、隧道等多種排水形式，綜合性較強(qiáng)。濱江路為現(xiàn)狀道路改造工程，現(xiàn)狀已有雨水排水系統(tǒng)，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行快速化改造，對(duì)排水設(shè)計(jì)的要求比一般新建道路要復(fù)雜的多。既要考慮如何充分利用現(xiàn)狀已有的、功能仍然完善的雨水排水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的最大化，又要結(jié)合現(xiàn)階段更高的排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使新建的和現(xiàn)狀的雨水排水系統(tǒng)完美結(jié)合，滿足該項(xiàng)目快速化改造后的排水需求。

2.2 一般路段排水

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查以及前期資料的收集，現(xiàn)狀道路全線在原有非機(jī)動(dòng)車道或者快車道下設(shè)有雨水管道，管徑DN400～DN1500。基于本次設(shè)計(jì)道路現(xiàn)狀快車道采用加鋪補(bǔ)強(qiáng)方案，老路基層及路基作為利用考慮，故原則上對(duì)現(xiàn)狀雨水主管采取保留的方案，對(duì)原有管道進(jìn)行疏通處理，現(xiàn)狀檢查井進(jìn)行井筒、井蓋的改造升級(jí)。排水方案詳見圖1。

圖1 一般路段排水平面示意圖

在本次設(shè)計(jì)中，針對(duì)高架橋面雨水單獨(dú)設(shè)置了一條管道進(jìn)行收集，地面道路的匯水面積較原先是減少的。經(jīng)計(jì)算，現(xiàn)狀雨水管道僅用作收集剩余路面的雨水是完全可以滿足排水需求的。

另外鑒于道路拓寬，原先的雨水口位置已經(jīng)不合理，需要廢棄，并在改造后的道路車行道或輔道邊緣新建雨水口對(duì)路面雨水進(jìn)行收集。常規(guī)的雨水口設(shè)置為一個(gè)雨水口對(duì)應(yīng)一個(gè)檢查井，以縮短雨水連接管的長度。為了避免頻繁開挖現(xiàn)狀道路路基，故對(duì)三個(gè)雨水口串聯(lián)，通過中間一個(gè)雨水口接入現(xiàn)狀雨水檢查井。

2.3 高架路段排水

高架道路的排水系統(tǒng)復(fù)雜，路面徑流系數(shù)高達(dá)0.9～0.95，橋面積水極易形成水膜，大大降低橋面的防滑能力，使得高速行駛的車輛產(chǎn)生滑移；另外高速行駛的車輛經(jīng)過積水路段又會(huì)激起水花，影響后續(xù)車輛司機(jī)的視線，埋下交通事故隱患。

本項(xiàng)目主要采用長高架形式，僅在下穿京滬高速處采用地面主輔路形式。在夏東路東側(cè)預(yù)留接口與二期高架銜接，利用落地匝道上下；東外環(huán)路西側(cè)設(shè)置落地匝道上下，預(yù)留接口與東段快速路相接，東段與三通道公路接線同步確定建設(shè)方案后實(shí)施。主線高架約7.4 km、落地匝道6對(duì)。所以做好高架段的排水對(duì)本項(xiàng)目的改造尤為重要。

(1)一般高架段。一般高架路段雨水排水系統(tǒng)由橋面雨水收集口，落水管和地面集水井組成。高架橋墩間距一般為30 m，在橋面伸縮縫兩側(cè)設(shè)置雨水收水口，通過DN160落水管排至承臺(tái)上小型集水井后，再通過中分帶下兩墩柱之間設(shè)置的雨水管道排除。有條件的單獨(dú)設(shè)置一道雨水排水管排至河道；條件不允許的時(shí)候，通過過路管排至輔道下雨水主干管中。高架排水方案如圖2，圖3所示。

圖2 高架段橋面排水立面示意圖

圖3 主線高架段雨水排放平面示意圖

和橋梁專業(yè)的配合：一般有高架系統(tǒng)的城市道路中分帶較寬，用于布置高架橋墩的承臺(tái)。雨水管道一般布置于兩橋墩之間的承臺(tái)上。若承臺(tái)覆土太淺，則不能滿足雨水管道埋設(shè)要求，需要設(shè)置的過路管過多；若承臺(tái)覆土太深，開挖量和回填量增加，從而導(dǎo)致造價(jià)增加。且道路快速化改造在現(xiàn)狀道路下進(jìn)行，兩側(cè)現(xiàn)狀快車道采用加鋪補(bǔ)強(qiáng)方案，老路基層及路基作為利用考慮，承臺(tái)覆土過深，導(dǎo)致承臺(tái)開挖施工時(shí)會(huì)對(duì)老路路基產(chǎn)生較大的破壞。

和道路專業(yè)的配合：雨水管道坡度、排向需結(jié)合道路縱斷面設(shè)計(jì)，盡量與道路坡向大體相同，從而減小管道埋深，繼而也可以盡量滿足上述橋梁承臺(tái)覆土不要過深的要求。

(2)高架擋墻落地段。擋墻落地段一般道路縱坡設(shè)置在3%～5%之間，坡長在80～200 m之間。根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中第5.7.6條：當(dāng)?shù)缆房v坡大于2%，因縱坡大于道路橫坡，雨水流入雨水口較少， 沿途可以少設(shè)或不設(shè)雨水口。坡段較短(一般在300 m以內(nèi))時(shí)往往在道路低點(diǎn)處集中收水。集中收水可以分成兩種[2]：一種是在最低點(diǎn)設(shè)置橫截溝收水；另一種是在道路縱坡最低點(diǎn)橫斷面的外側(cè)設(shè)置多篦雨水口收水。橫截溝面積大，收水效果好。鑒于快速路車輛行駛速度快，對(duì)通行效率要求高，橫截溝由于施工等各方面原因，容易產(chǎn)生噪聲及跳車問題，給日常的養(yǎng)護(hù)帶來不便。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在道路擋墻結(jié)束處路基段的橫斷面最低點(diǎn)(即道路兩側(cè))設(shè)置多篦雨水口，并將雨水口連接管放大到DN400以上，也能起到很好的收水效果。擋墻落地段的排水方案如圖4所示。雨水口的數(shù)量和連接管的管徑應(yīng)根據(jù)匯水面積和單個(gè)雨水篦子的過流能力計(jì)算后確定，并且采用1.5～3.0的安全系數(shù)[3]。這樣既避免了擋墻段設(shè)置雨水口和結(jié)構(gòu)上的沖突，也避免了設(shè)置橫向截水溝帶來的諸多問題。采取這種收水方式后，需加強(qiáng)對(duì)雨水口及連接管的日常養(yǎng)護(hù)管理，保證雨水口通暢，可以有效排水。

圖4 高架擋墻落地段排水平面示意圖

2.4 隧道段排水

隧道形式的道路較高架不同，其匯水面積大、縱坡大，降雨時(shí)集水時(shí)間短、水量大，一般需采用強(qiáng)排方式進(jìn)行排水。暴雨期間極易引起積水，嚴(yán)重影響交通安全。故而對(duì)下穿隧道段道路的排水要求高于一般的雨水排除系統(tǒng)[4]。

本項(xiàng)目現(xiàn)狀有主線隧道1座——虹橋路隧道(又名：濱江立交)，下穿虹橋北路，本次改造原有隧道利用，僅對(duì)行車道鋪裝進(jìn)行改造。該段道路橫斷面如圖5所示。根據(jù)道路總體設(shè)計(jì)，現(xiàn)狀隧道上方新建高架橋，橋面位于隧道正上方，將隧道敞口段完全擋住，基本沒有雨水進(jìn)入隧道內(nèi)(部分飄水除外)。另外，我們對(duì)現(xiàn)狀隧道的排水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查，隧道敞口段設(shè)置了兩道橫截溝收水，隧道最低點(diǎn)設(shè)置排水泵站一座，雨水經(jīng)泵站提升后排至道路下市政雨水管道中。另外經(jīng)咨詢養(yǎng)護(hù)管理部門，該泵站運(yùn)行情況良好，故本次設(shè)計(jì)對(duì)隧道的排水系統(tǒng)維持原樣。

圖5 隧道段道路橫斷面示意圖

3 現(xiàn)狀雨水管道處理方式

根據(jù)本項(xiàng)目道路路基改建方案，老路采用加鋪補(bǔ)強(qiáng)方案，銑刨老路瀝青面層16 cm之后，加鋪18～20 cm水泥穩(wěn)定碎石+12 cm瀝青面層，老路基層及路基作為利用考慮?，F(xiàn)狀管線位于機(jī)動(dòng)車道下的，管道及檢查井主體原則上保留，僅對(duì)部分井筒進(jìn)行改造，對(duì)井蓋進(jìn)行替換，并通過在井周設(shè)置加固圈的方式進(jìn)行加固處理。井蓋全部替換為重型球墨鑄鐵井蓋。

鑒于上述路基處理方案，對(duì)于確實(shí)需要廢棄的管道及檢查井進(jìn)行簡單的挖除處理顯然是不合適的。一般雨水管道埋深在2.5 m以上，若采用全部挖除的方式，則整個(gè)路基基本無法保留。針對(duì)這一情況，我們對(duì)現(xiàn)狀確實(shí)需要廢棄的管道及檢查井采用了如下的處理方式。

對(duì)現(xiàn)狀需廢棄雨水管道的處理方式：待新建管道建成并且和需要保留的雨水管道連通形成完善的排水體系后，將需廢棄的管道兩側(cè)管口采用MU15磚墻加水泥砂漿封死，防止水流入管中。

對(duì)現(xiàn)狀需廢棄檢查井的處理：保留檢查井主體結(jié)構(gòu)，對(duì)檢查井上部部分井筒鑿除，并加裝鋼筋混凝土蓋板，作悶井處理。蓋板與井墻搭接處采用1∶2防水水泥砂漿座漿。檢查井鑿除的高度不小于該處現(xiàn)狀路面標(biāo)高向下0.6 m。

4 結(jié) 語

排水設(shè)計(jì)是城市道路的快速化改造中重要一環(huán)。能否妥善解決排水問題，直接關(guān)系到道路是否能正常運(yùn)行，交通樞紐是否能安全運(yùn)轉(zhuǎn)[5]。不同的道路部位需要采用不同的排水模式，高水高排，低水低排。應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)匾?guī)劃、周邊地形地貌，優(yōu)先采用自流方式排水，不能采用自流方式的采用泵站提升的方式排水。另外，排水設(shè)計(jì)不是一個(gè)獨(dú)立的專業(yè)，需要和各專業(yè)密切配合，相互協(xié)調(diào)，才能比較成功地完成一個(gè)項(xiàng)目的整體改造。