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《城市道橋與防洪雜志》2014年第六期

1橫截溝的選用與布置

1.1地道雨水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及流量（1）雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期關(guān)于下穿地道的重現(xiàn)期，《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定不小于3a，但考慮子牙河南路下穿北廣場(chǎng)地道，連接著西站地下公交車站，線路較長(zhǎng)，屬重要交通樞紐，故其標(biāo)準(zhǔn)按《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中敞口段的規(guī)定：p=50a。（2）徑流系數(shù)徑流系數(shù)根據(jù)地面覆蓋種類計(jì)算確定，本次設(shè)計(jì)中，地道范圍內(nèi)均為單一的瀝青混凝土路面，故地道及引路段徑流系數(shù)確定為0.9。（3）集水時(shí)間集水時(shí)間與路面寬度和道路橫坡度、道路縱向坡度有關(guān)，《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定立體交叉道路集水時(shí)間宜為5~10min取值，但考慮子牙河南路下穿北廣場(chǎng)引路坡度較大，故在設(shè)計(jì)中依據(jù)《公路排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》采用采用Kerby公式，計(jì)算地面匯水時(shí)間為3.712min。（4）設(shè)計(jì)流量以地道引路兩側(cè)駝峰即凸曲線邊坡點(diǎn)之間收水區(qū)域?yàn)閰R水面積，經(jīng)采用天津市暴雨量強(qiáng)度公式及雨水設(shè)計(jì)流量公式進(jìn)行計(jì)算，子牙河南路下穿西站北廣場(chǎng)地道雨水設(shè)計(jì)流量為1099.06L/s。

1.2排水設(shè)施的選擇與布置

1.2.1聯(lián)箅收水井方案經(jīng)過以上流量計(jì)算，如按照常規(guī)地道設(shè)計(jì)，地道低點(diǎn)處需兩側(cè)對(duì)稱布置18聯(lián)箅收水井，以收取并排出地面徑流，見圖2。但低點(diǎn)設(shè)置聯(lián)箅收水井的設(shè)計(jì)方案存在以下問題：（1）聯(lián)箅收水井單側(cè)長(zhǎng)度8.0m，地道引路單側(cè)縱坡為2.5%，則最外側(cè)收水井較低點(diǎn)高出20cm，即地道匯水區(qū)域積水深度達(dá)到20cm時(shí)，聯(lián)箅收水井的過水量方能達(dá)到設(shè)計(jì)降雨量要求，故聯(lián)箅收水井方案不能滿足地道內(nèi)快速排水的設(shè)計(jì)要求。（2）采用聯(lián)箅收水井方案，需將地道兩側(cè)引路高點(diǎn)駝峰之間的地面徑流均匯集至地道低點(diǎn)，再進(jìn)行排放，其排水時(shí)間長(zhǎng)，地面徑流對(duì)交通影響大，且不能及時(shí)排放的雨水容易蔓延至地下公交場(chǎng)站，如發(fā)生積水現(xiàn)象，將對(duì)西站的進(jìn)出站交通影響極大，故聯(lián)箅收水井方案不能滿足地道內(nèi)安全排水的設(shè)計(jì)要求。

1.2.2橫截溝與聯(lián)箅收水井組合方案橫截溝作為一種收水設(shè)施，可以有效地?cái)r截地道引路地表徑流的雨水。但據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)?shù)氐酪房v坡達(dá)到3%左右時(shí)，橫截溝并不能攔截地道敞口段全部的地面徑流，而部分流量在橫截溝處形成水舌越過井箅?yún)R至地道低點(diǎn)匯水區(qū)。針對(duì)此種情況，在本次地道排水的設(shè)計(jì)中，依據(jù)“高水高排，低水低排”的原則，采用橫截溝與聯(lián)箅收水井組合方案。所謂“高水高排，低水低排”，即將自道路駝峰起匯集的敞口段的高位來水定義為高水，將未能及時(shí)排放而匯集至地道最低點(diǎn)匯水區(qū)的雨水定義為低水。高水沿地道引路縱坡形成地面徑流，排入引路下行過程中設(shè)置的橫截溝，以阻止大量雨水匯入地道箱體；低水則沿引路縱坡、橫坡匯至地道最低點(diǎn)的匯水區(qū)域，經(jīng)聯(lián)箅收水井排除。橫截溝布置見圖3，在地下公交場(chǎng)站入口前設(shè)置橫截溝，阻擋雨水徑流溢流入地下場(chǎng)站。在地下場(chǎng)站入口后設(shè)置橫截溝，亦防止地下場(chǎng)站不及排放的雨水灌入地道最低點(diǎn)。

2橫截溝的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2.1橫截溝的結(jié)構(gòu)通病在以往的橫截溝使用中，都存在著一個(gè)嚴(yán)重的通病，即其整體的穩(wěn)定性不夠，路面平整性超標(biāo)，車輛行駛至橫截溝后，總會(huì)發(fā)出“咣當(dāng)”的撞聲，時(shí)間一長(zhǎng)，易造成橫截溝邊緣的結(jié)構(gòu)層發(fā)生裂縫，局部結(jié)構(gòu)碎裂，以致影響路面的行車安全。通過對(duì)破損結(jié)構(gòu)的仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)發(fā)生噪音或者破壞的原因主要有兩種：一是井篦子與井圈之間緊固件的損壞缺失或緩沖橡膠墊失效；另外再就是井圈的預(yù)埋件和結(jié)構(gòu)主體連接的破損現(xiàn)象所造成的。上述第一種原因，只有通過加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)或者廠家定型產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步來解決，在本工程中我們主要針對(duì)第二種現(xiàn)象對(duì)井圈與U型槽結(jié)構(gòu)的接口進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，保證了橫截溝的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。橫截溝結(jié)構(gòu)由三部分組成：井室、井圈、井箅。其中井室為地道U型槽一體，井圈、井箅為廠家配套產(chǎn)品，材質(zhì)為球墨鑄鐵，井圈、井箅之間采用螺栓連接。井圈則是將支座部分預(yù)埋至U型槽結(jié)構(gòu)，見圖4。經(jīng)對(duì)實(shí)際產(chǎn)品及建成后的構(gòu)筑物觀察發(fā)現(xiàn)，井圈支座在混凝土內(nèi)埋設(shè)較淺，且為井室結(jié)構(gòu)形成后的二次澆筑，當(dāng)車輛通過時(shí)，汽車動(dòng)荷載就會(huì)通過井箅傳遞到支座及混凝土的銜接部位，在橫截溝使用一段時(shí)間后，其兩側(cè)支座上的混凝土就會(huì)出現(xiàn)不同程度的松動(dòng)、裂縫等。在工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人充分考慮了橫截溝井圈的上述缺陷，并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)安裝細(xì)化設(shè)計(jì)。

2.2橫截溝的結(jié)構(gòu)安裝細(xì)化設(shè)計(jì)本工程設(shè)計(jì)中對(duì)橫截溝井圈的結(jié)構(gòu)安裝細(xì)化設(shè)計(jì)主要是針對(duì)傳統(tǒng)做法中橫截溝井圈的錨固不牢容易造成井圈與混凝土井室結(jié)構(gòu)主體銜接不耐久的缺點(diǎn)，對(duì)橫截溝井圈的埋設(shè)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。具體步驟如下：（1）剔鑿井室邊緣混凝土，見圖5。（3）豎向錨筋通過上、下兩個(gè)配套螺母和墊圈將井圈埋件定位，斜向輔助錨筋通過雙螺母和墊圈緊固于埋件上，外伸部分與結(jié)構(gòu)鋼筋焊接牢固，這樣在井圈的混凝土尚未澆筑的時(shí)候，通過錨筋-輔助鋼筋-結(jié)構(gòu)鋼筋的連接就已經(jīng)形成了一個(gè)空間體的構(gòu)造，這樣更可以保證井圈混凝土灌注的時(shí)候所有預(yù)埋件不會(huì)有絲毫的位移，這比常規(guī)的單點(diǎn)固定連接有了很大改善，見圖7。（4）立模，從井圈支架的埋件空腔內(nèi)、外同時(shí)澆筑C50細(xì)石混凝土，見圖8。（5）12h后井圈空腔內(nèi)壓注C30微膨水泥漿，外繼續(xù)澆筑C50混凝土至表面，見圖9。在本次設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人試圖通過對(duì)橫截溝井圈與井室結(jié)構(gòu)銜接部位的細(xì)化設(shè)計(jì)，通過監(jiān)理工程師對(duì)施工過程的嚴(yán)格要求，嘗試解決一直以來橫截溝整體穩(wěn)定性不夠，邊緣結(jié)構(gòu)易破損的缺點(diǎn)，但其使用期能夠延長(zhǎng)多少，尚需要時(shí)間的檢驗(yàn)。子牙河南路下穿北廣場(chǎng)地道橫截溝建成后照片見圖10。

3結(jié)論

天津西站自2011年五月份試通車，其排水系統(tǒng)歷經(jīng)了整個(gè)雨季的考驗(yàn)，特別是7月25日、7月30日和8月16日三次區(qū)域性暴雨天氣，周邊降雨量最大達(dá)102mm，而子牙河南路下穿西站北廣場(chǎng)地道，雨水排除及時(shí)，低點(diǎn)匯水區(qū)未出現(xiàn)積水情況，排水效果顯著，保證了西站地下交通的正常通行，達(dá)到“快速排水，安全排水”的預(yù)期效果。且通過橫截溝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，也在使用期間保證了橫截溝結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，達(dá)到了橫截溝井箅在車輛碾壓時(shí)防跳、防響的要求。上述橫截溝井圈加固方法已成功申請(qǐng)實(shí)用新型專利。

作者：曹美娟許平單位：天津市賽英工程建設(shè)咨詢管理有限公司