城市道路积水问题成因与线性排水工程应用

【摘 要】城市道路设计时,为保证行车安全、以及避免路面过早损坏,要求迅速及时地排除路面积水,同时为了改善城市卫生条件,保障生产和人民生活,还需及时排除生活污水和生产废水.本文结合笔者多年给排水设计实践,就从路面排水、路基排水、绿化带排水、下立交处地下水位的降低等方面详细阐述了城市市政道路排水设计要点,并结合具体工程设计应用实例进行了论证说明.

【关 键 词】现代城市；市政道路；排水设计；路面排水；结构内排水

路面水害是使城市道路破坏的最主要病害之一.沥青混凝土路面由于排水不畅,会产生沉陷、开裂、松散及坑槽等,随着水分自裂缝不断浸入路面面层,沥青黏附性减小,并阻断沥青和集料的相互黏结,进一步破坏结构的整体性；水泥混凝土路面在水分的作用下,会在接缝处形成唧泥,造成基层湿软,强度下降；混凝土板在行车荷载的作用下产生不均匀沉陷,造成断板、错台、开裂等,最终导致路面早期破坏.

因此,合理有效地安排排水设施,可以保证路面结构处在一种干燥的状态,使路面具有足够的强度和稳定性,延长道路使用寿命.

1.道路积水成因分析

通过对城市道路排水系统的调查与分析发现,道路雨水排水系统根据降雨量等基础资料经水文水利计算所得出的排水管管径,理论上均能满地区道路排水流量的要求,由于各方面的原因,路面上仍然存在积滞水,那么造成道路积水的主要原因是什么呢?

通过水文水力计算分析可知：

（1）当雨水口的泄水能力大于雨水口所需排泄的设计径流量时,则路面不会产生积水,或者说路面积水的可能性不大.

（2）当雨水口的泄水能力小于雨水口所需排泄的设计径流量,雨水口不能及时地将雨水排入主管道.

设计中通常采用第一种情况的设计,但造成超越流量的原因很多,也比较复杂,仍然存在排水不利的问题.雨水口的汇水量与泄水量的差,就是雨水口的超越流量,多余水分越过雨水口流至下游,造成下游雨水口的积水增加,这样反复进行将导致路面积水.

影响雨水口超越流量的主要因素是降雨量和路面的纵、横坡坡度,其中,对于相同的降雨量,道路纵坡对路面排水产生较大的影响.

（1）当道路纵坡小于0.3%时,路面雨水流速缓慢,路面雨水迟滞现象较为严重,雨水不能顺利地流向低处,此时,雨水主要依靠路面每一个雨水口进行排放,每一个雨水口承担路面汇水面积内的雨水流量,一般不会形成超越流量,但整个路面上有一层水膜,会对行车产生不利.

（2）当道路纵坡介于0.3%～2%之间时,路面雨水顺纵坡流向下游,在路面横坡不大的情况下,实际水面宽度大于雨水口宽度,一部分雨水被雨水口截流,另一部分雨水顺流而下,在下游低洼处汇集,形成超越水量,在这种情况下,雨水口就需要采用更有效的截流形式,并在路面低洼处进行特殊设计,以便及时排放路面雨水.

（3）在路面纵坡大于2%的较大坡道上,路面雨水水流将处于急流状态,部分水流会跃过雨水口而形成跳越,使道路坡道上的雨水口进水能力大大降低,超越水量将会加大,此时,路面低洼地段在暴雨期间将会出现较大的汇水量,若在该低洼地段,路面没有足够的雨水排泄能力,将会出现积水现象.

综合分析可知：上述积滞水的问题主要由于目前普遍采用“点排水”雨水口收水方式收水不力所造成的.

理论上讲,泄水口能够充分地将雨水汇流至主排水管道,但实际上并不是这样,对于目前所采用的雨水口篦子,其几何尺寸多是380mm×680mm或380mm×400mm,无论是单篦,双篦或三篦在收水过程中都有2/3篦孔存在闲置浪费现象,起不到收水的作用,即便是积水深度达到10cm时,有效的收水篦孔也仅为1/3,由此可见,对现有的雨水篦子而言,存在着很大的浪费,且不能有效的排泄路面水.为有效排泄路面流水,避免路面产生积滞水,有必要对雨水口设计进行进一步的研究改善.

2.线性排水

2.1线性排水介绍

线性排水,就是一种呈线型、带状的位于道路边缘的排水系统.线形排水区别于传统的点型排水系统,它包括一个U形槽体,成型槽体内有一个排水通道,排水通道沿水平方向纵向贯通U形槽体.

2.2线性排水的功能性分析

通过上述分析可知,“点排水”方式容易对路面产生积滞水,存在排水不力及材料浪费的现象.

对于此类问题,线形排水就能够有效地水”方式所存在问题.而其独特的结构决定了它相对于点排水的诸多优势.

（1）线性排水最大的特点就是把大量雨水的汇流点由地面改到U型槽体内,缩短了雨水在路面上的流动时间,避免了雨水在路面的短时间积滞.

（2）占地少、挖深浅、减少了各种管线交叉施工时高程相撞的几率,降低了施工费用,工序简单,同时也简化了道路设计时的纵横坡设置.

（3）雨水泄水能力在相同泄漏面积下提高了200%～300%.

（4）便于后期养护维修.由于线性排水U型槽埋深较浅,给清掏工作带来了方便,大大减轻了后期养护作业的劳动强度.

（5）线性排水的几何尺寸与路平石的衔接可做到完全匹配,彻底消除了锯齿马路的现象.

线性排水不仅在排水体系及后期养护上占有一定的优势,而且在与雨水收集利用体系相结合时也将发挥不可替代的独特优势.通过透气透水砖用于步道收集降水,将收集的降水再通过集水管导入U型槽形成过滤混水,再溢留到雨水收集池.对于一个严重缺水的城市而言,采用线性排水U型槽收集雨水,无论从经济的角度还是从实际的效果和效益来讲,都是完全可行的.

在炎热的夏季,阳光下的混凝土路面温度可达50～60℃左右,降雨时,雨水在地面径流过程中吸收大量热能,直接流入绿地,导致花落草亡.而线性排水U形槽可以起到混水器的作用,降低了雨水温度,保证了城市绿化的安全.

2.3线性排水的造价分析

一种新型的排水形式,不能仅仅在功能上有所改善,在造价方面也应有一定的可比性.以下是单篦雨水口、双篦雨水口、三联篦雨水口与线性排水U形槽-150型折算成线性排水的工程造价比.

3.结论

通过上述分析,不难看出线性排水能够很好地解决传统的点排水方式所产生的不良问题,它把雨水的汇流点由地面改到U型槽体内,缩短了汇流时间,又提高了利用率,而在造价方面又体现出明显的性价比优势.市政道路排水受场地、交通等诸多因素的限制,如何利用有限的空间设计出更高效的排水系统将是今后道路设计者进一步研究的重点.