城市道路下穿立交设计要点探讨

城市道路下穿立交设计要点探讨

摘要：随着城市建设的发展和扩大，城市道路穿越铁路、公路、高等级道路的情况日益增多，下穿立交因其交通组织形式简单、建设费用相对较低、对环境影响小的特点，近年来在城市道路建设中的应用也逐渐增多。下穿立交设计中，前期调查工作、结构形式的选择、排水设计都是比较重要的内容。本文对城市下穿立交设计的一些要点作了简要的叙述。

关键词：下穿立交 地质勘察 结构形式 排水系统

一、前期调查和勘察

城市道路下穿立交施工一般都采用明开挖的方式进行施工，工程区域的地质情况、地下水文情况对工程的影响很大，相当一部分下穿立交因为对地质情况、地下水文情况调查不充分，导致在施工阶段进行变更，或者在运营后出现渗水、沉降等病害；另外，相当部分的城市下立交位于交通拥堵的建成区，地下管线情况复杂，对工程建设的影响也比较大。因此在项目的前期要做好详细的地质勘察和其他调查工作。

下立交基坑为条状基坑，按纵向考虑勘察孔布置，纵向间距控制在20~35米，对于宽度小于15的道路建议按之字形布孔；对于宽度15-40米的道路建议按双线布孔；对于宽度大于40米的道路，建议按三线进行布孔。当地下土层情况比较复杂时，为保证工程建设的安全性，根据现场增设勘察孔，以保证对工程场地地质情况的全面掌握。

工程影响区域内的水文情况调查也是重点，除通过勘探查明地下水情况、土层渗透特性外，还需调查历史地理情况，尽量查清老河道、暗塘等不良地质，保证工程设计的可靠性。

城市中地下管线情况复杂，下立交采用开挖施工，工程受现状地下管线影响尤其明显。设计工作开始前，应对工程区域内现状管线作充分调查，除查询相关资料外，还需通过现场物探等措施，尽量保证调查成果的可靠性。在设计前拟定妥善的避让、改迁方案，保证设计的合理。

二、下穿立交断面和结构形式的选择

下穿立交的下穿或暗埋部分可以采用箱体或上跨桥梁形式，在立交防水要求较高，经济性要求高的情况下，一般采用箱体结构。

城市道路下穿立交引道部分受用地限制，一般不会采用基坑放坡形式。常用主要有两侧普通挡墙式结构和U形槽结构。

普通挡墙结构式引道是普遍应用的一种形式，通过在开挖基坑两侧设置石砌

或混凝土挡土墙，形成下穿通道。如地下水位较高，路基有渗水出现，则设置地下渗水管排除地下水。此种引道结构形式具有简单、造价低、施工速度快、易于维护的特点，应用较为广泛。但在降水较多、地下水位高、地质土层情况复杂的地区选用此种结构形式要慎重考虑，挡墙侧壁的防水如施工不良，则易出现侧壁漏水，地下盲管使用寿命不长，易堵塞、破损，如破损不能及时修复，还会出现严重的流砂淘空现象，这些病害的出现也比较普遍。

对于地下水丰富、地下土层情况较差的地区，U形槽结构也下立交引道设计中较为常用的一种形式，通过设置船坞式U形槽，完全阻隔地下水的侵入。此种结构的优点是耐久性好、不易出现水损坏、结构可靠性高，缺点是投资较大，施工较复杂。

从工程经济性的角度出发，在一些多幅面城市道路下穿立交中，可以采用U 形槽和普通挡墙组合的结构形式，下层采用U形槽结构，提高工程的可靠性，上层外侧采用普通挡土墙结构。

三、立交排水系统设计

下穿立交的排水设计是工程建设成功的关键，下穿立交大部分的病害都是和排水系统相关，因此排水系统的设计一定要考虑全面、充分。

1.雨水技术标准的选择

下穿立交的雨水排放量依据公式Q＝Ψ×F×i进行计算。其中Ψ为地面径流系数、F为汇水面积、i为工程地区暴雨强度（主要涉及汇水时间t和重现期P两个参数）。

公式中汇水面积F根据工程设计划定，汇水时间t依据道路排水坡度和排水距离确定，这两个参数根据工程情况相对固定。雨水标准的选择主要涉及重现期P 值、径流系数Ψ值两个主要的参数。

下穿立交作为排水重要工程，重现期P值应当比相应的地面道路高，一般取

5年。

下穿立交内路面结构一般为沥青混凝土或水泥混凝土，径流系数Ψ值可考虑取0.9。.

2.排水系统的构成

下穿立交的排水系统一般由雨水收集系统、地下降水系统（盲沟/管）、集水管道系统、泵站组成。U形槽结构一般进行完全的防渗水设计，可以不考虑地下降水系统。

3.雨水收集系统

下穿立交的雨水收集可以采用间断的雨水口收集，或者采用边沟进行雨水的收集。采用边沟进行雨水收集时，边沟的断面可以根据上述的雨水排放量和纵坡度进行分段计算。采用雨水口进行雨水收集时，由于大纵坡上受水流速度影响，雨水口收水能力下降，在低点或缓坡段的雨水口设置要注意加密。从保证排水效率、便于日常养护的角度出发考虑，采用边沟收集优于雨水口收集。通常来说，U形槽结构适用边沟收集雨水。

4.地下降水系统

普通挡墙式下穿立交需要考虑地下降水系统，也即是地下水收集系统，目的是降低地下水位，保持路基、路面干燥，保证下穿立交的正常使用。地下降水系统是否可靠是下穿立交成败的重点，很多下穿立交的破坏都是因为降水系统失效引发，因此在必须进行地下降水设计，首先要考虑的是降水系统的安全、可靠、耐久。

下穿立交一般通过地下盲沟系统进行降水，盲沟由滤水粒料、滤水土工织物、滤水混凝土壁以及内设的透水管组成。透水管的类型有混凝土透水管、硬聚乙烯透水管、软式透水管等，都能起到排水降水的目的。

盲沟一般按纵横向网格状进行布置，纵横向盲沟的间距可根据《公路设计手册》计算降落曲线进行确定。对于含水层情况复杂、涌水或流砂情况较多的区域，应加强考虑地下水排除的保障措施，建议在路面结构下增设排水垫层，联通地下盲沟系统，增加地下水排除的可靠性。地下水流量可综合《公路设计手册》和《建筑与市政降水技术规程》进行测算。

完善的地下降水系统设计和施工能够保证下穿立交的长久正常运营，但此种模式下地下水的排除是一个长期的过程，对承压水的长期排除会造成区域地下水位的降低，不符合当代环保的理念。同时由于降落曲面的因素，如地下水排除过多、过快，会造成附近地面的下沉。另外，盲沟系统是隐蔽工程，如出现破损，易造成下立交的各种病害，且不易检测、修复。因此，对于地下水丰富、地下土层情况复杂、施工难度较大的城市下穿立交设计，建议采用U形槽结构，考虑阻截地下水，而非排除地下水，

5.集水管道系统

地面雨水和地下水经各自系统收集后汇入地下集水管道，排往雨水泵站，集水管道可采用混凝土管、塑料管、钢管。

6.泵站

泵站的选址一般应考虑在下穿立交集水总管出水口附近布置，同时综合考虑泵站排水的便利。泵站的排水泵功率按上述计算的暴雨雨水排放量和地下水排放量进行设置，同时设置备用泵，另外如地下水排放量长期稳定，可考虑增设专用的地下水排水泵，非雨天开机使用。蓄水池的排水泵运行水位应考虑地于进水总管一定深度，防止雨水倒灌。如工程区域地下水丰富，周边地区对地面沉降要求高，为减少沉降，可在立交周边增加地下水回灌设计。

四、结语

现今城市建设中，下穿立交的应用日益广泛，是应对复杂的城市交通的良好选择之一。下穿立交是城市交通的重要节点，由于设计和施工考虑的不周，但其相关的病害出现也较为普遍。为保证这一重要节点工程的建设质量、提高其耐久性、同时做到经济合理，在设计过程中应考虑全面、慎重对待，前期调查和地质勘查要详细，结构选型、排水设计等都要细致，设计中要进行充分的方案比较。

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