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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地道雨水設計標準及流量（1）雨水設計重現期關于下穿地道的重現期，《室外排水設計規范》規定不小于3a，但考慮子牙河南路下穿北廣場地道，連接著西站地下公交車站，線路較長，屬重要交通樞紐，故其標準按《地鐵設計規范》中敞口段的規定：p=50a。（2）徑流系數徑流系數根據地面覆蓋種類計算確定，本次設計中，地道范圍內均為單一的瀝青混凝土路面，故地道及引路段徑流系數確定為0.9。（3）集水時間集水時間與路面寬度和道路橫坡度、道路縱向坡度有關，《室外排水設計規范》規定立體交叉道路集水時間宜為5~10min取值，但考慮子牙河南路下穿北廣場引路坡度較大，故在設計中依據《公路排水設計手冊》采用采用Kerby公式，計算地面匯水時間為3.712min。（4）設計流量以地道引路兩側駝峰即凸曲線邊坡點之間收水區域為匯水面積，經采用天津市暴雨量強度公式及雨水設計流量公式進行計算，子牙河南路下穿西站北廣場地道雨水設計流量為1099.06L/s。

1.2排水設施的選擇與布置

1.2.1聯箅收水井方案經過以上流量計算，如按照常規地道設計，地道低點處需兩側對稱布置18聯箅收水井，以收取并排出地面徑流，見圖2。但低點設置聯箅收水井的設計方案存在以下問題：（1）聯箅收水井單側長度8.0m，地道引路單側縱坡為2.5%，則最外側收水井較低點高出20cm，即地道匯水區域積水深度達到20cm時，聯箅收水井的過水量方能達到設計降雨量要求，故聯箅收水井方案不能滿足地道內快速排水的設計要求。（2）采用聯箅收水井方案，需將地道兩側引路高點駝峰之間的地面徑流均匯集至地道低點，再進行排放，其排水時間長，地面徑流對交通影響大，且不能及時排放的雨水容易蔓延至地下公交場站，如發生積水現象，將對西站的進出站交通影響極大，故聯箅收水井方案不能滿足地道內安全排水的設計要求。

1.2.2橫截溝與聯箅收水井組合方案橫截溝作為一種收水設施，可以有效地攔截地道引路地表徑流的雨水。但據以往設計經驗，當地道引路縱坡達到3%左右時，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匯至地道低點匯水區。針對此種情況，在本次地道排水的設計中，依據“高水高排，低水低排”的原則，采用橫截溝與聯箅收水井組合方案。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，將未能及時排放而匯集至地道最低點匯水區的雨水定義為低水。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的匯水區域，經聯箅收水井排除。橫截溝布置見圖3，在地下公交場站入口前設置橫截溝，阻擋雨水徑流溢流入地下場站。在地下場站入口后設置橫截溝，亦防止地下場站不及排放的雨水灌入地道最低點。

2橫截溝的結構優化

2.1橫截溝的結構通病在以往的橫截溝使用中，都存在著一個嚴重的通病，即其整體的穩定性不夠，路面平整性超標，車輛行駛至橫截溝后，總會發出“咣當”的撞聲，時間一長，易造成橫截溝邊緣的結構層發生裂縫，局部結構碎裂，以致影響路面的行車安全。通過對破損結構的仔細觀察，發現發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埋件和結構主體連接的破損現象所造成的。上述第一種原因，只有通過加強日常養護或者廠家定型產品的技術進步來解決，在本工程中我們主要針對第二種現象對井圈與U型槽結構的接口進行了詳細設計，保證了橫截溝的整體結構穩定。橫截溝結構由三部分組成：井室、井圈、井箅。其中井室為地道U型槽一體，井圈、井箅為廠家配套產品，材質為球墨鑄鐵，井圈、井箅之間采用螺栓連接。井圈則是將支座部分預埋至U型槽結構，見圖4。經對實際產品及建成后的構筑物觀察發現，井圈支座在混凝土內埋設較淺，且為井室結構形成后的二次澆筑，當車輛通過時，汽車動荷載就會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間后，其兩側支座上的混凝土就會出現不同程度的松動、裂縫等。在工程設計中，設計人充分考慮了橫截溝井圈的上述缺陷，并對其進行了結構安裝細化設計。

2.2橫截溝的結構安裝細化設計本工程設計中對橫截溝井圈的結構安裝細化設計主要是針對傳統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構主體銜接不耐久的缺點，對橫截溝井圈的埋設進行了詳細設計。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，外伸部分與結構鋼筋焊接牢固，這樣在井圈的混凝土尚未澆筑的時候，通過錨筋-輔助鋼筋-結構鋼筋的連接就已經形成了一個空間體的構造，這樣更可以保證井圈混凝土灌注的時候所有預埋件不會有絲毫的位移，這比常規的單點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、外同時澆筑C50細石混凝土，見圖8。（5）12h后井圈空腔內壓注C30微膨水泥漿，外繼續澆筑C50混凝土至表面，見圖9。在本次設計中，設計人試圖通過對橫截溝井圈與井室結構銜接部位的細化設計，通過監理工程師對施工過程的嚴格要求，嘗試解決一直以來橫截溝整體穩定性不夠，邊緣結構易破損的缺點，但其使用期能夠延長多少，尚需要時間的檢驗。子牙河南路下穿北廣場地道橫截溝建成后照片見圖10。

3結論

天津西站自2011年五月份試通車，其排水系統歷經了整個雨季的考驗，特別是7月25日、7月30日和8月16日三次區域性暴雨天氣，周邊降雨量最大達102mm，而子牙河南路下穿西站北廣場地道，雨水排除及時，低點匯水區未出現積水情況，排水效果顯著，保證了西站地下交通的正常通行，達到“快速排水，安全排水”的預期效果。且通過橫截溝結構的優化設計，也在使用期間保證了橫截溝結構的整體穩定，達到了橫截溝井箅在車輛碾壓時防跳、防響的要求。上述橫截溝井圈加固方法已成功申請實用新型專利。

作者：曹美娟許平單位：天津市賽英工程建設咨詢管理有限公司