ｌ工程建设与设计 Ｉ Ｇｗｕ々ｌ‘ｃ血ｎ在腑 丹咖ｃ‘ 谈城市桥梁桥面排水设计技术 Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｃｉｔｙ Ｂｒｉｄｇｅ Ｄｅｃｋ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 邢燕 （大连市市政设计研究院有限责任公司，辽宁大连ｌ １６０１ １） Ｘ ＧＹａｈ （ＤａｌｉａｎＭｕｎｉｃｉｐａｌＤｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｄａｌｉｎａ１１６０１１，Ｃｈｉｎａ） 【摘要】城市桥梁排水系统的功能关系到桥梁耐久性及交通安全问题，日益受到重视。设计中应结合当地的实际情 况，在理论计算的基础上，合理设置排水设施，以保障城市桥梁排水系统的安全有效。 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＣｉｔｙＢｒｉｄｇｅｄｒａｉｎａｇｅ ｓｙｓｔｅｍｆｕｎｃｔｉｏｎｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅ ｎａｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｒａｆｉｆｃ ｓａｆｅｔｙ，ｍｏｒｅ ｎａｄｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｄｅｓｉｎｇｓｈｏｕｌｄｃｏｍｂｉｎｅｗｉｔｈｔｈｅｌｏｃａｌａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｅｔｔｉｎｇｏｆｄｒａｉｎａｇｅｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏ ｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｂｒｉｄｇｅｉｎｃｉｔｙｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓｔｅｍ． 【关键词】城市桥梁；排水系统；计算；设计 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｕｒｂａｎｂｉｒｄｇｅｓ；ｄｒａｉｎａｇｅ；ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ；ｄｅｓｉｎｇ 【中图分类号１４４８．１５；Ｕ４４３．３１ 【文献标志码ＩＢ 【文章编号】１００７．９４６７（２０１３）０６．０１５２．０３ １引言 满意的使用效果。因此，要提高桥梁的耐久性，延长桥梁使用 寿命，做到“防排结合”，就必须加强对于桥梁排水工程设计的 桥梁是城市交通运输中的重要组成部分，为了满足日益 重视，以使桥梁工程实现安全、适用、美观的目标。 增长的交通需要，保证桥面行车通畅、安全和舒适，防止桥梁 结构受降水侵蚀，桥梁必须设置完善的防排水设施。近年来， ２桥面排水系统设计计算 随着建筑材料性能的不断提高，新型桥梁防水材料的研制使 目前，城市桥梁通用的排水系统是在桥梁顶面设置纵横 用，桥面防水技术已经日趋成熟。然而，桥梁排水工程则更多 坡汇集路面水到横坡低处，然后通过排水管、落水管将水排到 地依赖于优秀的设计方案和良好的施工质量，才能达到令人 桥梁外。桥面排水的设施包括桥面纵横坡、排水口、排水管和 落水管等。 【作者简介】邢燕（１９６９一），女，辽宁大连人，高级工程师，从事道路 ２．１桥梁纵横坡 桥梁工程设计及咨询研究，（电子信箱）ｘｉｎｇｙａｎ＠ｄｌｓｚｙ．ｏｎ。 城市桥梁设计应按照现行行业标准《城市道路设计规范》 １５２ 市政・交通・水利工程设计Ｉ ＾ｆｍ 扣 ‘７ ｃ・Ｗｍｅｒ Ｒｅｓｏｏｒｃ￣・Ｄ咖酣ｒ ・Ｉ （ＣＪＪＩ ｌ—２Ｏｌ１）脚的规定设置纵横坡。桥梁表面水首先靠桥面横 如下表１。 坡和纵坡组成的合成坡排向行车道两侧，因而要求桥面必须 表１城市桥梁桥面排水管间距值 有足够的横向坡度。通常采用与路面相同的横向坡度。在桥面 行车道两侧采用缘石的情况下，表面水汇集于由缘石和桥面 组成的过水断面内，为了减少此过水断面的漫流宽度，或者使 由以上计算可知，排水管间距应在１５～３５ｍ之间。根据世 排水口间距不至于过密，宜适当增加桥面横坡坡度，使之比路 界各地的经验，我国规范规定排水口的间距不宜超过２０ｍ。 面横坡坡度大Ｏ．５％。合理的纵坡可保证通过横坡汇集于缘石 处的桥面水流向排水口排出，避免滞留，桥面最小纵坡不宜小 ２．３落水管 于Ｏ．３％。城市高架桥和立交桥线型较复杂地段，要尽量避免设 落水管必须将排水管汇集的水顺畅地排入地面排水设施 置竖向凹曲线，尤其不要设平坡段，才能保证桥梁排 质畅。 中，其布置间距的计算可参照《建筑给水排水设计规范》翻中的 ２．２桥梁排水管 规定。 对于重力流屋面雨水排水立管的泄流量，通过规范里的 排水管的设置应该通过水力计算后合理确定．现按照１ ｍ２ 列表数据查得，￣１５０ｍｍ的聚氯乙烯管（公称外径１６０ｍｍ，壁 桥面进行水量计算。 厚４．Ｏｍｍ）最大泄流量为３５．５０Ｕｓ。再据以上计算的每平方米 参照《公路排水设计规范￣（ＪＴＪ０１８－－－９７），５ａ重现期和 桥面面积的水量４９４８９ｍｍ３／ｓ来折算，可知一个￣１５０ｍｍ的 １０ｒａｉｎ降雨历时的标准降雨强度按照ｑ５，１ｏ＝２．５ｍｍ／ｍｉｎ计，这个 聚氯乙烯落水管可以满足约７１７ｍ２桥面排水的需要，如果考 数据可以包容全国９０％以上的地区；重现期转换系数和降雨 虑两倍的安全率，则对于两车道和三车道的桥面，落水管在桥 的历时转换系数（降雨历时５ｍｉｎ）分别取１．ｏｏ和１．２５，则降雨 梁纵向的间距应不大于４４ｍ和３１ｍ。 强度口＝３．１２５ ａｒｍ／ａｒｉｎ；沥青混凝土桥面的径流系数嘲 Ｏ．９５；计算出每平方米桥面面积的水量应为：Ｑｆｉｆｌ６．６７ｆｆ＇ｑＦ＝４９ ３桥面排水设计的几点建议 ４８９ｍｍ３／ｓｏ ３．１在理论计算的基础上，依据规范要求合理布置 排水管的直径不仅要根据排水量确定，还需要考虑使用 排水设施 期间的杂物堵塞等因素，因此《城市桥梁设计规范》中要求排 桥面排水口设置在车行道边缘处，排水管道应采用坚固 水管道的直径不宜小于１５０ｒａｍ。采用现在比较通用的圆形聚 的、抗腐蚀性能良好的材料制成，管道直径不宜小于１ ５０ｍｍ。 氯乙烯泄水管，在排水管的纵坡度为２％的情况下，排水管内 排水管道的间距根据桥梁汇水面积和桥面纵坡大小确定：当 的平均流速 ・０３７５ ０・０２１／２－＿・１５８４ｍ／ｓ；在桥梁坡度为 纵坡大于２％时，桥面设置排水管的截面积不宜小于６０ １％的情况下，排水管内的平均流速ｖ＝１．１２ｍ／ｓ。 ｍｍ２／ｍ２；当纵坡小于ｌ％时，桥面设置排水管道截面积不宜小 每平方米桥面所需设置的排水管面积为Ｑ／ｖ；在泄水管的 于１００ｍｍ２／ｍ２，且最大间距不宜超过２０ｍ。当中桥、小桥的桥 纵坡度为２％和１％时，可以算出需要的排水管面积分别为 面设有不小于３％的纵坡时，桥上可不设排水口，但应在桥头 ３ １ｒａｍ２和４４ｒａｍ２。《城市桥梁设计规范》中要求的排水管截面 引道上两侧设置雨水口。 积分别为６０ｍｍ２／ｍ２和ｌＯＯｍｍ２／ｍ２，基本是考虑了两倍的安全 在桥梁伸缩缝的上游方向应增设排水口，在凹形竖曲线 率，以充分满足城市桥梁排水的需要。 的最低点及其前后３～５ｍ处也应设置一个排水口。 下面以单向三车道桥梁为例，计算需要布置的排水管间 ３．２根据桥梁断面形式改进排水系统 距。假定仅考虑车行道排水，按照每个车道的宽度为３．５ｍ计 城市桥梁除机动车道外，通常还设有人行道和非机动车 算，则桥面净宽度为Ｉ１．５ｍ，在纵坡为１％，桥梁单侧设置 ｌ５０ 道，排水设计时应根据不同的桥梁横断面形式调整排水设施。 ｎｌｌＴｌ排水管时，排水管的间距应为：（１５０２／４ｘ３．１４）／（１ＯＯｘｌ１．５） 两侧设有人行道的桥梁，雨水会由人行道表面向下渗漏，而且 一１５．４ｍ。由此，对于城市桥梁，桥面的排水管的间距限值计算 人行道与车行道间有路缘石分隔，故桥面排水系统应对车行 １５３ Ｉ工程建设与设计 ｌ ｃｗ＂ 懈如＾矗腑 ｆ 咖ｃＩ 道和人行道分别设置。车行道排水可以采用两种方式，一种是 将排水口设在车道边缘、人行道缘石外侧约２０ｃｍ左右，另一 种形式是在人行道缘石侧面设置立式排水口，并在人行道下 设置横向水管与排水口相接。通常第一种形式排水更为顺畅， 而第二种形式则能使车行道桥面更整洁美观。人行道下的积 水量一般较少，排水设计可以在人行道最外侧的挡块处设置 少量排水管，与车行道的排水管都在桥梁结构翼缘下接入纵 向排水管，再通过竖向落水管排出。 设有非机动车道的桥梁，排水口设置在非机动车道低侧 的边缘处。通常在机动车道与非机动车道间设置分隔带，当分 隔带为混凝土隔离墩时，可以在隔离墩底部间断预埋小型排 水管，或直接在底部预留孔洞，将机动车道范围内的水通过排 水管或孔洞排到非机动车道一侧，再由非机动车道上的排水 口排出桥外。有些时候桥梁上的分隔带较宽，通常是为了保持 与道路上的绿化分隔带宽度一致，或为以后机动车道的拓宽 预留了桥梁面积。而在桥梁上的分隔带一般不能进行绿化种 植，经常做成周边设缘石、中间为方砖的硬覆盖形式。为了保 证机动车道的水流不被隔离带阻隔，可以每隔ｌＯ￣２０ｍ将隔 离带截断５０￣ｌＯＯｃｍ。为了美观，也可以把截断处做成槽形， 顶面为盖板，下部成为水槽。 ３．３加强细部构造处理 桥面上的排水口可以沿车行道两侧左右对称布置，也可 以交错排列。为了防止进水管堵塞，应在排水口处设置格栅盖 板。为了做到“防排结合”，必须保证排水系统与防水系统的协 调统一，如果桥面铺装层内设有防水层，则应让排水管道与防 水层紧密结合，以便防水层上的渗水能通过排水管排出桥外。 为确保排水功能实现，首先应选用可靠的材料。排水管材 料一般采用铸铁、钢材、钢筋混凝土及聚氯乙烯等。铸铁管容 易锈蚀，对混凝土结构造成腐蚀；钢管性能优良，但造价较高； 钢筋混凝土管材制作较麻烦，现在普遍使用较多的是聚氯乙 烯管。这种管材表面硬度和抗拉强度高，管道安全系数高。对 无机酸、碱、盐类耐腐蚀性能优良，抗老化性好。管道摩阻系数 小，水 顶舛历，不易堵塞，养护工作量少。导热系数和弹性模量 小，抗冰冻性能优良。并且施工方法简单，操作方便，安装工效 高，已经在当前的工程中得到了越来越广泛的使用。而排水口 处，由于要承受桥面荷载，排水管管口和顶面的格栅盖板都需 要采用强度较大的材料，如高强度铸制的铁管盖及排水口。 １５４ 城市桥梁为保证桥下的道路、车辆或行人免受桥面水的冲淋， 并防止桥梁下部结构被腐蚀，同时考虑到城市景观要求，应当 设置封闭式的排水系统，将排水管中的水汇集到纵向排水管 内，并通过竖向落水管流人地面排水系统。为了不影响桥梁立 面的美观，纵向排水管一般可设在箱梁１呗嚆ｉ悬臂下方或布设 在箱梁内部。排水管必须保证牢固安装，挂在桥梁结构上的抱 箍间距不能过大，尤其是采用聚氯乙烯管等刚度较小的排水 管时，抱箍间距太大会造成排水管中部下垂，水中杂质容易沉 淀而形成堵塞。排水管的弯头和接头部位最容易形成堵塞，安 装时应保证内壁光滑。当桥的长度较短时，纵向排水管的出水 口可以设在桥梁两侧的桥台上；对于大型桥梁，则需计算出落 水管的间距，在桥墩处布置落水管。根据前述计算及国内多城 市的实际经验，建议落水管的间距以不超过３０ｍ为宜。落水管 可以布置在墩台壁表面的预留槽内，或者在墩台内部预留孔 道。当水管在结构内部穿过时，为了防止管道破裂后水体对混 凝土和钢筋造成腐蚀，一般应在管道周边设置外层包围材料 或增加套管，以提高管道安全度。 桥梁伸缩缝处雨水容易下漏，在桥梁的墩台顶面形成积 水，并逐渐腐蚀混凝土，这已经成为近年来桥梁的主要病害。 可将墩台顶面做出外倾的斜坡，以利流水。或者在混凝土表面 设置凹槽，将水汇集后接入墩台身处的落水管内。 ４排水性沥青桥面 近年来，排水性沥青路面作为一种排水功能性路面结构 形式得到了越来越广泛的应用，国内的很多城市高架桥、立交 桥也采用了排水沥青桥面面层，成为桥梁排水系统中的新生 力量。排水沥青桥面采用大空隙沥青混合料作表层，将降雨透 入到排水功能层，并通过层内将雨水横向排出，从而消除了带 来诸多行车不利作用的路表水膜，显著提高雨天行车的安全 性、舒适性；同时，由于排水沥青桥面的多孔特征可以大幅降 低交通噪声，尤其适用于对环境保护要求较高的城市桥梁。 由于桥面水能完全渗透这种沥青面层，所以面层下必须设置 可靠的防水层，同时，排水性沥青面层内应设置边缘排水系统 。纵向排水管管径按实际流量计算确定后，可以设置在沥青 面层横桥向低侧，保持与桥梁相同纵坡，并且应保证不被车辆 等外荷载压裂，并将排水管出口接入桥梁排水系统中。 （下转第１５８页） ｌ工程ｔ设与设计 ｌ ｃｗ＂々１．ｃ豳Ｂ正 ， 丹咖ｃＩ Ｏ．１６０和Ｏ．１８９增加到加固后０．１７８、０．１８５和Ｏ．１９７。出逸段渗 透坡降的增加是由于下游坡脚增设了排水沟，排水沟处水头 强了坝体的抗渗性能，改善了坝体的渗透稳定性，提高了坝体 抵抗高水头渗透的整体防渗性能，达到了加固的目的。 在水库水位较低时，混凝土面板的防渗作用较差，这时劈 裂黏土灌浆防渗墙起主要防渗作用；而在高水位时，混凝土面 变化较大所致，但均低于坝体允许临界渗透坡降Ｏ．６５５，同时 由于下游增设了干砌石贴坡，因此不会发生渗透破坏。 在正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位工况下，加固后 下游坝坡上出逸点高程分别减少０．２０ｍ、０．２１ｍ和０．３３ｍ，在 板和劈裂粘土灌浆防渗墙联合起作用，可起到较好的防渗作 用。 排水沟底部有出逸。在正常蓄水位下浸润面平均能降低约 Ｏ．１５ｍ，占总水头的５％。因此，加 面作用较明显。 在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位工况下，加固后 ３＋０００断面单宽渗流量减小量分别为３７％、３７％和４５％；该 坝段渗流量减小量分别为３７＊．４、３７％和４５＇Ａ。因此防渗措施 ５结语 何庄水库在进行除险加固后，大坝的渗流性态发生了较 大的改善。混凝土面板既能保护坝体免受冲刷，又能起防渗的 作用，尤其在高水位下，防渗效果更为明显。坝体劈裂黏土灌 浆防渗墙也具有一定的防渗作用，在高水位下能与混凝土面 板一起起到联合防渗的作用。 【参考文献】 【１】（水管［２００３１２７１号）水库大坝安全鉴定办法［ｚ】．北京：中国水利水 电出Ｊ钣 ，２００３． 在不同水位下，能明显减少渗流量，提高了水库的蓄水能力。 在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位工况下，混凝土 面板两侧水头分别降低Ｏ．１６ｍ、０．３９ｍ和０．４９ｍ，分别占总水 头的５％、１１％和１０％，水头降低较明显，具有较强的防渗作 用；黏土防渗墙两侧水头分别降低０．３２ｍ、０．３９ｍ和Ｏ．５８ｍ，分 别占总水头的１０％、１１％和１２％，其防渗效果明显。因此，在 【２］ＳＬ２５８－－２０００水库大坝安全评价导则［ｓ】． 【３］ＳＬ２７４－－２００１碾压式土石坝设计规范［ｓ］． 【４ Ｊ毛昶熙．渗流数值计算与程序应用 ．南京：河海大学出版社，１９９９． 【５］ＧＢ ５０２８７－－－９９水利水电工程地质勘察规范［ｓ】． 【６】毛昶熙．渗流计算分析与控Ｓｔ￣ｔＭ］．北京：中国水利电力出版社，１９９０． 【收稿日期］２０１２．１ １－１９ 不同库水位情况下，混凝土面板和劈裂黏土灌浆防渗墙起到 较大的防渗作用，有效地解决了坝身土渗漏较严重的问题，增 ， ＇＇，， ，，－－】 ●－●’’’’■，－＇，＇，－，■ ’’－， ＇， ’，，， ，， ，’●，－’， ＇，－，，， ’， ＇■－’， －， ＇Ｉ－’’＇’●＇，＇，＇●’’＇’，＇Ｉ＇＇，●’＇＇’’●，，●， （上接第１５４页） 设计者进一步认真研究，使之更好地服务于桥梁排水工程中。 经过国内许多城市的实际应用，排水性沥青桥面显现了 ５结语 为了充分发挥桥梁工程在城市交通中的作用，确保行车 众多优良性能，但也有很多需要关注的方面。例如，降雨时，桥 梁表面的雨水能很快地下渗，车辆通行避免了溅水和眩光等， 安全，延长桥梁使用寿命，桥梁排水设计是在主体结构设计基 还增强了表面防滑功能。然而在桥梁伸缩缝处，则经常汇集了 础上不能忽视的重要部分。根据桥梁设计技术指标，对桥面的 大量雨水，从桥梁结构缝隙间落下，对桥梁下部墩台及地面造 排水系统进行合理分析计算，设置有效可行的排水设施，并认 真考虑构造细节，保证桥面排水通畅，还要不断研究探索新方 法、新技术应用到工程中，才能使桥梁排水设计技术日趋完 成冲淋和腐蚀。这主要是由于排水沥青面层内的水在伸缩缝 侧向位置没有被截流，这时，就需要在伸缩缝上坡的横向设置 排水管，将上方流下的水汇入桥侧的纵向排水管。为提高截流 效果，可以在横向设置多道水管，保证面层内的水在伸缩缝前 善，取得更良好的经济效益和社会效果。 【参考文献】 【１】ＣＪＪＩ ｌ—２０１ １城市桥梁设计规范［ｓ】． 【２】ＪＴＪＯｌ８＿＿９７公路排水设计规范【ｓ】． 【３】ＧＢ５００１５－－２００３建筑给水排水设计规范［ｓ】． 【４】上海市工程建设标准．ＤＧ／ＴＪ０８．２０７４－－２０１０道路排水性沥青路面 技术规范【ｓ】． 完全由横向排出。另外，由于排水沥青面层表面粗糙，构造深 度大，经过一段时间的使用后，特别在污染较严重地区，环境 中的灰尘、异物等会堵塞部分的表面孔隙，将极大地降低排水 和减噪的效果。根据国外的经验，需要采用高压清洗方式进行 维修保养，而这势必会大大增加排水沥青桥面的后期成本。因 此，排水性沥青桥面的应用，还有许多亟待解决的问题，需要 １５８ 【收稿日期１２０１３－Ｏ１．２４
