关于桥面排水设计影响因素的分析与探究

产业科技创新　Industrial Technology Innovation
34Vol.1　No.8产业科技创新　2019，1（8）：34~35Industrial Technology Innovation 关于桥面排水设计影响因素的分析与探究
段丹妮
（中铁大桥勘测设计院集团有限公司，湖北　武汉　430071）
摘要：桥面排水设计是桥梁设计中较为重要的环节之一，通过科学合理、切实可行的设计方案，能够进一步提升桥面排水效果，从而达到延长桥梁结构使用寿命的目的。

文章对城市桥梁桥面排水设计当中主要影响因素进行分析，提出城市桥梁桥面排水设计问题的处理方法，并给出桥面排水系统设计方案，期望能够对桥面排水设计水平的提升有所帮助。

关键词：桥面；排水设计；影响因素；方案
中图分类号：U443.5　文献标识码：A　文章编号：2096-6164（2019）08-0034-02
城市桥梁工程项目建设中，桥面排水设计时常会出现各种问题。

如桥面排水不畅，水会从面层下渗，对结构造成破坏，而且大量积水还会影响车辆的通行安全，极有可能诱发交通安全事故。

鉴于此，有必要提高桥面排水设计质量。

1　城市桥梁桥面排水设计影响因素及主要问题1.1　桥面横纵坡设计不合理
桥面的纵横坡度对排水效果具有直接影响。

桥面的纵坡过小，会导致汇流时间延长，而纵坡过大，则会造成雨水口的截留率变小，从而对桥面排水造成不利影响。

横坡设计的不合理，容易引起桥面积水。

1.2　泄水口位置不科学
在桥面泄水口进行设计时，需要重点考虑的因素为降雨强度、汇水面积以及泄水管的泄水能力。

若是泄水口位置设计的不合理，如间距大、数量少等，则可能因排水不畅，而造成桥面积水的现象。

1.3　排水设施细节问题
排水设施的细节如果出现问题，则会导致桥面排水不畅。

如设计中没有充分考虑进水口周边的防水层，致使出现渗漏水的现象；又如泄水管的管口材料强度不足，在车辆荷载的作用下损坏，由此也会影响排水效果。

2　城市桥梁桥面排水设计问题的处理方法
2.1　解决桥面排水设计问题的方法
针对桥面排水设计问题，可以采取如下方法和措施进行解决处理：1）要对桥面排水管的数量进行合理确定，并以纵坡为依据，对泄水口的间距进行调整，缓坡可适当对泄水口进行加密处理，以满足雨水排放的要求。

2）按照桥面工程的断面结构形式，对具体的排水方式加以确定。

当桥梁的用途为车辆专用时，只需要设计车行道，并且还要在两侧设置防撞墙。

对此，可在墙体内侧的底部埋设排水管，这样能够达到预期中的排水效果。

3）桥面泄水管的管口位置处应当采用高强度的铸铁管盖加以保护，避免车辆荷载造成管口变形，影响排水效果。

为避免泄水口堵塞，可在设计时，采用水篦子。

此外，在桥面排水系统进行设计时，应当充分考虑环境保护问题，以周围的自然环境作为依据，以保护生态平衡为目标，使排水与环保相协调，防止对生态保护水体造成污染。

2.2　桥面排水系统设计方案
某桥梁工程项目位于XX省境内，该工程结构共有2 716.6 m桥跨在长江大堤以内。

由于该桥跨越长江敏感水体，加之桥面径流中存在石油类和有机污染物，桥梁应设置桥面径流收集系统，同时设置隔油沉淀池和事故池，从而使得桥面排水设计的难度随之增加。

2.2.1　桥面排水设计方案
由于该桥梁工程所处的地点比较特殊，从而使得桥面排水设计中需要考虑诸多方面的因素。

桥梁上部结构为预应力混凝土箱梁结构，该段桥面横坡为双向2%，纵坡为1.2%。

可用于该工程桥面排水的方案有以下两种：一种是纵向排水管道全面收集（方案A），另一种是初期收集直接排放（方案B）。

1）方案A的设计思路是对桥面上的雨水径流进
作者简介：段丹妮（1987- ），女，河北石家庄人，硕士研究生，工程师，主要从事桥梁设计方面研究。

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第1卷　第8期段丹妮：关于桥面排水设计影响因素的分析与探究行全面收集，引致大堤外桥墩落水。

具体的收集方式如下：在桥面外侧每间隔5.0 m 布设一个收集式泄水管，其管口与桥面保持平齐状态，同时，在纵桥向上按照极限强度理论，布设收集排水管，在极限强度理论下，排水管的暴雨强度、降雨历时均按照极限值进行设计。

径流量的计算公式如下：
Q =16.67Ψq p,t F
式中：Q 代表径流量（单位：m•s -3
）；Ψ代表
径流系数（沥青混凝土路面可以取0.95）；q p,t 代表平均降雨强度（设计重现期与降雨历时内，单位mm•min -1）；F 代表水流汇聚面积（单位：km 2）。

由于桥梁纵横坡设计，雨水会从桥面上最高的点位处，沿着纵横坡形成的坡道，汇流至泄水孔内。

在桥面排水系统设计计算期间，可将t（降雨历时）细分为t 1，t 2和t 3三个部分，其中t 1为雨水沿着桥面横向漫流的时间，t 1可以利用沥青混凝土路面的粗糙度系数、坡面流的长度（桥的横向净宽）以及桥面横坡（本工程为2%）等参数，通过计算得出；t 2为桥面纵向汇水点最远位置处的雨水流至泄水口所用的时间，t 2可用桥面的汇水长度、沟管的平均流速与坡度，通过计算求出；t 3为雨水从纵向排水管流至终点所需的时间，t 3对进行计算时，需要纵向管道的长度、管内的平均流速以及管壁的粗糙系数。

将t 1，t 2和t 3计算所得的结果相加，便可得出t。

桥面雨水收集排水管的设计流量如下： Q d =AV 3
式中：Q d
代表雨水收集排水管的流量（单位：
m·s -3
）；A 代表管道的断面面
积（
）；V 3代表管内的平均流速。

在桥面排水设计时，由于无法对排水管的管径进行确定，所以相关的参数也无法确定。

为解决这一问题，可以采用试算法，具体方法如下：设排水管的管径为450 mm，可计算出v 3、t 3、t 和q，通过单位换算，可得到平均降雨强度为3.18 mm•min -1
，设计径流量Q 为1 180 L•s -1。

排水管的设计流量Qd =1289L/s ，该值大于Q，说明排水管的管径为450 mm 时，设计流量能够满足设计要求。

2）方案B 主要考虑桥面会受到油污冲洗。

故此，按照初期收集直接排放的思路对桥面排水系统进行设计。

具体做法如下：在桥面的外侧，每间隔10 m 布设收集式泄水管，该管道的入口与桥面保持平齐状态，详见图1。

同时，每间隔10 m 布设直排式泄水管，该管道的入口略高出桥面30 mm。

由于降雨初期（10 min 左右）雨水中的污染物含量最高，详见图2。

所以，可让这部分雨水排入到与桥面平齐的收集式泄水管，
汇集到沉淀池后进行集中处理。

随着降雨时间的持续，雨水当中的污染物含量呈现出大幅度下降的趋势，此时桥面硬路肩范围内的积水会逐步加深，一部分雨水可以经之前的泄水管排出，另外一部分雨水，则可经高出桥面30 mm 的泄水孔直接排放到桥下。

经过相关计算收集式排水管的管径采用为
200 mm。

图1　集排雨水构造图 图2　直排雨水构造图
2.2.2　方案比选
为从上述两种方案中，选取出最优的一种，需要对方案进行比较，详情如表1所示。

表1　方案A 与方案B 的比较
排水方
案管径/mm 安全性造价景观影响环境影响施工养护方案A 450较低高大小困难方案B
200
高
低
小
轻微
容易
通过表1中的对比可以清楚的看到，方案B 的安全性、造价、维护性全都优于方案A，对环境的影响非常小。

因此，可将该方案作为桥面排水设计的首选方案。

3　结语
综上所述，桥面排水设计是一项复杂程度比较高的工作，其中涵盖的内容相对较多，如果某个环节出现问题，则可能影响设计质量，从而导致桥面出现渗水或是积水的现象，甚至污染环境。

为此，应当针对桥面设计中的具体问题，采取有效的方法进行处理，在具体的工程当中，设计合理可行的排水方案，提高桥面排水效果。

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