横截沟在西站交通地道中的应用范文

《城市道桥与防洪杂志》2014年第六期

1横截沟的选用与布置

1.1地道雨水设计标准及流量（1）雨水设计重现期关于下穿地道的重现期，《室外排水设计规范》规定不小于3a，但考虑子牙河南路下穿北广场地道，连接着西站地下公交车站，线路较长，属重要交通枢纽，故其标准按《地铁设计规范》中敞口段的规定：p=50a。（2）径流系数径流系数根据地面覆盖种类计算确定，本次设计中，地道范围内均为单一的沥青混凝土路面，故地道及引路段径流系数确定为0.9。（3）集水时间集水时间与路面宽度和道路横坡度、道路纵向坡度有关，《室外排水设计规范》规定立体交叉道路集水时间宜为5~10min取值，但考虑子牙河南路下穿北广场引路坡度较大，故在设计中依据《公路排水设计手册》采用采用Kerby公式，计算地面汇水时间为3.712min。（4）设计流量以地道引路两侧驼峰即凸曲线边坡点之间收水区域为汇水面积，经采用天津市暴雨量强度公式及雨水设计流量公式进行计算，子牙河南路下穿西站北广场地道雨水设计流量为1099.06L/s。

1.2排水设施的选择与布置

1.2.1联箅收水井方案经过以上流量计算，如按照常规地道设计，地道低点处需两侧对称布置18联箅收水井，以收取并排出地面径流，见图2。但低点设置联箅收水井的设计方案存在以下问题：（1）联箅收水井单侧长度8.0m，地道引路单侧纵坡为2.5%，则最外侧收水井较低点高出20cm，即地道汇水区域积水深度达到20cm时，联箅收水井的过水量方能达到设计降雨量要求，故联箅收水井方案不能满足地道内快速排水的设计要求。（2）采用联箅收水井方案，需将地道两侧引路高点驼峰之间的地面径流均汇集至地道低点，再进行排放，其排水时间长，地面径流对交通影响大，且不能及时排放的雨水容易蔓延至地下公交场站，如发生积水现象，将对西站的进出站交通影响极大，故联箅收水井方案不能满足地道内安全排水的设计要求。

1.2.2横截沟与联箅收水井组合方案横截沟作为一种收水设施，可以有效地拦截地道引路地表径流的雨水。但据以往设计经验，当地道引路纵坡达到3%左右时，横截沟并不能拦截地道敞口段全部的地面径流，而部分流量在横截沟处形成水舌越过井箅汇至地道低点汇水区。针对此种情况，在本次地道排水的设计中，依据“高水高排，低水低排”的原则，采用横截沟与联箅收水井组合方案。所谓“高水高排，低水低排”，即将自道路驼峰起汇集的敞口段的高位来水定义为高水，将未能及时排放而汇集至地道最低点汇水区的雨水定义为低水。高水沿地道引路纵坡形成地面径流，排入引路下行过程中设置的横截沟，以阻止大量雨水汇入地道箱体；低水则沿引路纵坡、横坡汇至地道最低点的汇水区域，经联箅收水井排除。横截沟布置见图3，在地下公交场站入口前设置横截沟，阻挡雨水径流溢流入地下场站。在地下场站入口后设置横截沟，亦防止地下场站不及排放的雨水灌入地道最低点。

2横截沟的结构优化

2.1横截沟的结构通病在以往的横截沟使用中，都存在着一个严重的通病，即其整体的稳定性不够，路面平整性超标，车辆行驶至横截沟后，总会发出“咣当”的撞声，时间一长，易造成横截沟边缘的结构层发生裂缝，局部结构碎裂，以致影响路面的行车安全。通过对破损结构的仔细观察，发现发生噪音或者破坏的原因主要有两种：一是井篦子与井圈之间紧固件的损坏缺失或缓冲橡胶垫失效；另外再就是井圈的预埋件和结构主体连接的破损现象所造成的。上述第一种原因，只有通过加强日常养护或者厂家定型产品的技术进步来解决，在本工程中我们主要针对第二种现象对井圈与U型槽结构的接口进行了详细设计，保证了横截沟的整体结构稳定。横截沟结构由三部分组成：井室、井圈、井箅。其中井室为地道U型槽一体，井圈、井箅为厂家配套产品，材质为球墨铸铁，井圈、井箅之间采用螺栓连接。井圈则是将支座部分预埋至U型槽结构，见图4。经对实际产品及建成后的构筑物观察发现，井圈支座在混凝土内埋设较浅，且为井室结构形成后的二次浇筑，当车辆通过时，汽车动荷载就会通过井箅传递到支座及混凝土的衔接部位，在横截沟使用一段时间后，其两侧支座上的混凝土就会出现不同程度的松动、裂缝等。在工程设计中，设计人充分考虑了横截沟井圈的上述缺陷，并对其进行了结构安装细化设计。

2.2横截沟的结构安装细化设计本工程设计中对横截沟井圈的结构安装细化设计主要是针对传统做法中横截沟井圈的锚固不牢容易造成井圈与混凝土井室结构主体衔接不耐久的缺点，对横截沟井圈的埋设进行了详细设计。具体步骤如下：（1）剔凿井室边缘混凝土，见图5。（3）竖向锚筋通过上、下两个配套螺母和垫圈将井圈埋件定位，斜向辅助锚筋通过双螺母和垫圈紧固于埋件上，外伸部分与结构钢筋焊接牢固，这样在井圈的混凝土尚未浇筑的时候，通过锚筋-辅助钢筋-结构钢筋的连接就已经形成了一个空间体的构造，这样更可以保证井圈混凝土灌注的时候所有预埋件不会有丝毫的位移，这比常规的单点固定连接有了很大改善，见图7。（4）立模，从井圈支架的埋件空腔内、外同时浇筑C50细石混凝土，见图8。（5）12h后井圈空腔内压注C30微膨水泥浆，外继续浇筑C50混凝土至表面，见图9。在本次设计中，设计人试图通过对横截沟井圈与井室结构衔接部位的细化设计，通过监理工程师对施工过程的严格要求，尝试解决一直以来横截沟整体稳定性不够，边缘结构易破损的缺点，但其使用期能够延长多少，尚需要时间的检验。子牙河南路下穿北广场地道横截沟建成后照片见图10。

3结论

天津西站自2011年五月份试通车，其排水系统历经了整个雨季的考验，特别是7月25日、7月30日和8月16日三次区域性暴雨天气，周边降雨量最大达102mm，而子牙河南路下穿西站北广场地道，雨水排除及时，低点汇水区未出现积水情况，排水效果显著，保证了西站地下交通的正常通行，达到“快速排水，安全排水”的预期效果。且通过横截沟结构的优化设计，也在使用期间保证了横截沟结构的整体稳定，达到了横截沟井箅在车辆碾压时防跳、防响的要求。上述横截沟井圈加固方法已成功申请实用新型专利。

作者：曹美娟许平单位：天津市赛英工程建设咨询管理有限公司