论文部分内容阅读
【摘要】本文以三环南路下穿新气象路为例，对框架桥及引坡段排水设计计算表达自己的观点以及对后期养护管理提出自己的意见。
【关键词】框架桥；暴雨强度；重现期；排水明沟
1 导言
本次设计三环南路下穿新气象路引坡段范围从设计起点以西150米至周家港桥，总长约为520米，整个立交下穿段主要由框架箱体、U型槽、L1、L2、L3型挡墙等结构组成，框架箱体、U型槽、L1-L3型挡墙南北两侧均设置辅道，辅道外采用自然放坡。本工程道路红线两侧各有50米绿化用地（立交上层南北侧道路雨水排放主要结合低影响开发生态排水系统单独排放），本文主要介绍立交下穿段（含引坡）的排水设计，为以后更深入的研究做好准备。
2 立交下穿段的排水设计
由于立交工程多数设于交通繁忙的快速道路上，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。根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）重要地区设计重现期一般采用3-5a，有经济条件的地区可以取上限甚至更高，本次设计采用3a（a表示年）。本次考虑在引坡及框架涵车行道布置排水明沟，收集道路雨水后通过下穿段五根雨水管排入雨水泵站内，经过泵站提升后排入红线外50米绿化用地进行LID （低影响开发生态排水处理），最后溢流进入南郊河内。LID方面设计由园林专项设计，本次不加以详细说明。
2.1 汇水面积
单向车行道宽度为16米，中间绿化隔离带宽为6米，下穿段引坡长约360米，所以车行道汇水面积为360*16*2=11520m2 =1.1520ha，引坡段中间绿化隔离带汇水面积为360*6=2160m2=0.2160ha。立交框架桥上部框架箱体间部分绿化隔离带汇水面积108 m2 =0.0108ha。
2.2 设计水量的计算
以上为嘉兴市暴雨强度计算公式：P为设计重现期采用3；t为降雨历时，包括路面集水时间和管内流行时间。地面集水时间采用10分钟；延缓系数采用1.2。下穿段雨水分三部分流入设计雨水管道内，根据计算公式Q=ΨqA，，Ψ为径流系数：绿地取0.2，道路取0.9，；q为暴雨强度；A为汇水面积。计算得Q=260.29L/S，因为DN600雨水管坡度为2‰满流的情况下，设计流量为274.79 L/S，所以设计雨水管管径为DN600。
2.3 排水明沟的设计
根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）中的4.12.2要求明渠的底宽不宜小于0.3米，所以本次设计底宽采用0.3米，高0.4米的排水明渠。下面对排水明沟的设计进行分析计算。以汇水面积最大的那部分作为分析计算的对象，道路汇水面积为150*16*2=4800 m2 =0.48ha；中间绿化隔离带汇水面积为150*6=900 m2 =0.09ha，同样根据暴雨强度公式，所有参数与计算立交下穿段相同，计算得Q=145.52 L/S，根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）及排水设计手册，明渠超高最少不宜小于0.2米，明沟的设计断面为0.3*0.2=0.06m2，根据Q=AV；计算的V=2.43m/s大于明沟最低设计流速为0.4m/s，而小于最大设计流速为4*0.85=3.4m/s，故明沟设计符合规范要求。
2.4 设计中需要注意的问题
由于嘉兴市地下水位较高，而下穿段最低点一般在地下水位标高以下，所以难免会有一部分地下水渗入进入下穿段的排水系统，故再对排水系统进行设计时应适当的对地下水的渗入量进行估算十分地必要，以上设计可以看出满流管道留有的余地不是很多。
本次设计框架涵上方新气象路上跨段有四块绿化隔离带，只在有下穿框架涵的雨水管道上设置了雨水检查井收集中间绿化带的雨水，而两个框架涵顶板的坡度各坡向两侧，当降雨量很大时会不会有一部分雨水会从绿化带中溢出来，同时雨水还会携带一定量的土壤进入道路范围内，对道路环境及交通会有所影响，设计是否考虑加设盲管收集雨水就进排入雨水口及雨水管道内，这需要我们进一步地进行计算论证。
立交下穿段在设计时尽量遵守高水高排，低水低排的设计原则，让水尽可能的分散排放，如果都集中排入最低点的话，不仅增加排水管道负荷，而且当降雨重现期大于设计重现期的话势必会造成下穿段排水不畅造成淤积影响交通、造成国家经济损失，严重地还会危害人的生命安全，所以平时对管道的清理养护就显得十分重要。
3 养护管理上的一些措施
在雨季时，应及时了解这段时间的天气预报，特别是在暴雨前应先对下穿段排水明沟及雨水管道主要排出口进行清淤，对河道进行疏浚就显得十分必要，可防止暴雨来临时雨水不能够及时排出而造成淤积。然而降雨具有不定性，可能会出现几十年一遇的降雨，这样对于设计重现期较小的排水设施来说将面临巨大的压力，北京7.21特大暴雨就给我们深深的警告，见图1。
图1
通常暴雨伴随着雷电，这几年由于雷电导致供电故障的时间屡见不鲜，断电导致水泵机组停止运行，随着降雨历时的增加必然会导致水泵房被雨水淹没雨水没有出路，最终导致整个下穿段积水、交通堵塞，带来巨大的经济损失。根据专家的意见，应增加柴油发电机组，对突然断电有一个应急处理缓解损失。
当遭遇强暴雨，下穿段排水设施无法及时排出雨水，导致积水时我们也不必惊慌，适当地在下穿段高处不被淹没的地方设置摄像头，交警部门通过摄像头观察形势，当下穿段被淹没而车辆无法通行时，可以在距离事故地点一定距离设置路障或由交警直接出动来提醒市民，把损失减小到最小。
4 结语
本文通过对下穿段排水的设计计算及对排水設施的养护管理措施的一些探讨，对下穿段排水设计有一个初步的了解，然而要使下穿段排水设施遇到强降雨天气时不会积水，仅仅通过以上几点那还是远远不够的，利用现代网络技术及各部门的统筹性协调，使灾害和经济损失减少到最小。强降雨并不是一件可怕的事情，我们应当进一步地研究如何对雨水进行适当调蓄、削减峰值，使雨水通过泵站部分排入调蓄设施内，而不是全部排入河道中，待降雨过后让雨水通过一些生态植物进行下渗，可以起到补充地下水的作用，让雨水不再是灾害，利用起来造福于我们。
【关键词】框架桥；暴雨强度；重现期；排水明沟
1 导言
本次设计三环南路下穿新气象路引坡段范围从设计起点以西150米至周家港桥，总长约为520米，整个立交下穿段主要由框架箱体、U型槽、L1、L2、L3型挡墙等结构组成，框架箱体、U型槽、L1-L3型挡墙南北两侧均设置辅道，辅道外采用自然放坡。本工程道路红线两侧各有50米绿化用地（立交上层南北侧道路雨水排放主要结合低影响开发生态排水系统单独排放），本文主要介绍立交下穿段（含引坡）的排水设计，为以后更深入的研究做好准备。
2 立交下穿段的排水设计
由于立交工程多数设于交通繁忙的快速道路上，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。根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）重要地区设计重现期一般采用3-5a，有经济条件的地区可以取上限甚至更高，本次设计采用3a（a表示年）。本次考虑在引坡及框架涵车行道布置排水明沟，收集道路雨水后通过下穿段五根雨水管排入雨水泵站内，经过泵站提升后排入红线外50米绿化用地进行LID （低影响开发生态排水处理），最后溢流进入南郊河内。LID方面设计由园林专项设计，本次不加以详细说明。
2.1 汇水面积
单向车行道宽度为16米，中间绿化隔离带宽为6米，下穿段引坡长约360米，所以车行道汇水面积为360*16*2=11520m2 =1.1520ha，引坡段中间绿化隔离带汇水面积为360*6=2160m2=0.2160ha。立交框架桥上部框架箱体间部分绿化隔离带汇水面积108 m2 =0.0108ha。
2.2 设计水量的计算
以上为嘉兴市暴雨强度计算公式：P为设计重现期采用3；t为降雨历时，包括路面集水时间和管内流行时间。地面集水时间采用10分钟；延缓系数采用1.2。下穿段雨水分三部分流入设计雨水管道内，根据计算公式Q=ΨqA，，Ψ为径流系数：绿地取0.2，道路取0.9，；q为暴雨强度；A为汇水面积。计算得Q=260.29L/S，因为DN600雨水管坡度为2‰满流的情况下，设计流量为274.79 L/S，所以设计雨水管管径为DN600。
2.3 排水明沟的设计
根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）中的4.12.2要求明渠的底宽不宜小于0.3米，所以本次设计底宽采用0.3米，高0.4米的排水明渠。下面对排水明沟的设计进行分析计算。以汇水面积最大的那部分作为分析计算的对象，道路汇水面积为150*16*2=4800 m2 =0.48ha；中间绿化隔离带汇水面积为150*6=900 m2 =0.09ha，同样根据暴雨强度公式，所有参数与计算立交下穿段相同，计算得Q=145.52 L/S，根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）及排水设计手册，明渠超高最少不宜小于0.2米，明沟的设计断面为0.3*0.2=0.06m2，根据Q=AV；计算的V=2.43m/s大于明沟最低设计流速为0.4m/s，而小于最大设计流速为4*0.85=3.4m/s，故明沟设计符合规范要求。
2.4 设计中需要注意的问题
由于嘉兴市地下水位较高，而下穿段最低点一般在地下水位标高以下，所以难免会有一部分地下水渗入进入下穿段的排水系统，故再对排水系统进行设计时应适当的对地下水的渗入量进行估算十分地必要，以上设计可以看出满流管道留有的余地不是很多。
本次设计框架涵上方新气象路上跨段有四块绿化隔离带，只在有下穿框架涵的雨水管道上设置了雨水检查井收集中间绿化带的雨水，而两个框架涵顶板的坡度各坡向两侧，当降雨量很大时会不会有一部分雨水会从绿化带中溢出来，同时雨水还会携带一定量的土壤进入道路范围内，对道路环境及交通会有所影响，设计是否考虑加设盲管收集雨水就进排入雨水口及雨水管道内，这需要我们进一步地进行计算论证。
立交下穿段在设计时尽量遵守高水高排，低水低排的设计原则，让水尽可能的分散排放，如果都集中排入最低点的话，不仅增加排水管道负荷，而且当降雨重现期大于设计重现期的话势必会造成下穿段排水不畅造成淤积影响交通、造成国家经济损失，严重地还会危害人的生命安全，所以平时对管道的清理养护就显得十分重要。
3 养护管理上的一些措施
在雨季时，应及时了解这段时间的天气预报，特别是在暴雨前应先对下穿段排水明沟及雨水管道主要排出口进行清淤，对河道进行疏浚就显得十分必要，可防止暴雨来临时雨水不能够及时排出而造成淤积。然而降雨具有不定性，可能会出现几十年一遇的降雨，这样对于设计重现期较小的排水设施来说将面临巨大的压力，北京7.21特大暴雨就给我们深深的警告，见图1。
图1
通常暴雨伴随着雷电，这几年由于雷电导致供电故障的时间屡见不鲜，断电导致水泵机组停止运行，随着降雨历时的增加必然会导致水泵房被雨水淹没雨水没有出路，最终导致整个下穿段积水、交通堵塞，带来巨大的经济损失。根据专家的意见，应增加柴油发电机组，对突然断电有一个应急处理缓解损失。
当遭遇强暴雨，下穿段排水设施无法及时排出雨水，导致积水时我们也不必惊慌，适当地在下穿段高处不被淹没的地方设置摄像头，交警部门通过摄像头观察形势，当下穿段被淹没而车辆无法通行时，可以在距离事故地点一定距离设置路障或由交警直接出动来提醒市民，把损失减小到最小。
4 结语
本文通过对下穿段排水的设计计算及对排水設施的养护管理措施的一些探讨，对下穿段排水设计有一个初步的了解，然而要使下穿段排水设施遇到强降雨天气时不会积水，仅仅通过以上几点那还是远远不够的，利用现代网络技术及各部门的统筹性协调，使灾害和经济损失减少到最小。强降雨并不是一件可怕的事情，我们应当进一步地研究如何对雨水进行适当调蓄、削减峰值，使雨水通过泵站部分排入调蓄设施内，而不是全部排入河道中，待降雨过后让雨水通过一些生态植物进行下渗，可以起到补充地下水的作用，让雨水不再是灾害，利用起来造福于我们。