基于水源保護理念的高速公路橋梁排水設計方案研究

李 良，賈宏宇，王文奇，王 澤，熊 朕

(1.四川省林業(yè)調查規(guī)劃院，四川成都610081;2.西南交通大學峨眉校區(qū)，四川峨眉山614200;3.西華大學建筑與土木工程學院，四川成都610039;4.西南交通大學土木工程學院，四川成都610031;5.西華大學西華學院，四川成都610039)

0 引言

橋梁的橋面排水設計是橋梁設計重要組成部分，直接關系著橋梁實用性［1］。橋面表面水通過進水口進入橋梁排水管，最終排入橋下、路基邊溝或者蒸發(fā)池中［2］。橋梁排水設計日益受到人們的重視。

目前，在公路交通環(huán)境保護領域，由于危險品運輸車輛發(fā)生事故而導致的危險化學品泄漏，致其徑流進入敏感水體，對其造成污染的問題一直受到有關部門的高度重視。因此對跨越敏感水體的橋梁，設計完善的橋面徑流收集系統(tǒng)是公路環(huán)境保護設計中不可或缺的內容［3］。

對跨越敏感水域橋梁所設置的橋面雨水集流系統(tǒng)是通過橋面泄水管及與其互通且設置有一定縱坡的縱向集流管等連通設施，將橋面徑流收集至橋頭端部，然后通過豎向集流管排至集流池達到沉淀分流處理的目的［3］。

本文著重基于水源保護理念，以成都市第三繞城高速的橋梁為例分析研究高速公路的橋梁的排水方案問題。

1 高速公路橋梁排水設計現狀

1.1 排水系統(tǒng)基本組成

公路橋面的排水系統(tǒng)由橋面排水系統(tǒng)匯集和排放，橋梁橋面排水系統(tǒng)一般由橋面雨水斗、連接管、豎管、縱向排水橫管、抱箍組合安裝組成［4］。表面水首先依靠橋面橫坡和縱坡組成的合成坡排向橋兩側，因而橋面應有足夠的橫向和縱向坡度［2］。常規(guī)的橋梁排水系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 常規(guī)的橋梁排水系統(tǒng)

1.2 高速公路橋梁排水設計考慮因素

高速公路橋梁如果排水設計不合理，一方面容易造成橋面積水，嚴重影響路面行車的舒適性和安全性，并且在易結冰的地段會給行車安全帶來一定的影響;另一方面降雨沖刷橋面中的污染物，使其進入地表水和地下水而造成水環(huán)境的污染，同時高速公路中的危險品運輸事故也不時發(fā)生，有害化學物質的泄露造成的水污染問題已成為社會關注的焦點。因此，高速公路進行排水設計時，考慮到的主要因素有以下三點:

(1)從行車角度分析

如果橋梁橋面的水不能有效、迅速地排除，在橋面就會形成水膜甚至積水，將使橋面抗滑性能變差，當車輛行駛通過橋面時就可能會因水膜或積水發(fā)生滑動或無法正常剎車。又由于行駛會濺起積水會影響駕駛員的視線，使安全行駛系數降低，也是雨天橋梁上多發(fā)交通事故的誘因之一［5］。

(2)從橋梁使用年限分析

當橋梁橋面雨水滯留時間過長，雨水會先通過鋪裝層再逐漸滲透鋪裝層下的防水層，最后進入橋梁結構內部，橋梁橋跨、橋墩及橋臺結構內的鋼筋可能會因滲水變銹蝕，鋼筋韌性與強度降低，這對橋梁的使用壽命和正常運行的穩(wěn)定性都會產生不利的影響［5］。

(3)從環(huán)保角度分析

根據我國頒布的環(huán)保方面的相關法規(guī)規(guī)定:對某些類地表水中的保護區(qū)禁止排污。橋梁路面徑流必須及時疏散、就近分流的工程特點導致具有面源污染特征的路面徑流很難做到在敏感水域不排放。目前環(huán)保部門和交通部門均認可的做法是，對跨越具有較高水功能區(qū)劃的敏感水域的橋梁設計縱向排水系統(tǒng)，確保在發(fā)生事故狀態(tài)下危險品徑流由縱向排水管道引致敏感水域范圍外設置的集水池、應急池或其他地點進行妥善處置［6］。

2 基于水源保護理念的高速公路橋梁排水設計方案

傳統(tǒng)的橋梁排水設計主要對橋面的過水斷面、排水管、進水口、橋頭排水設施等進行設計，但對于環(huán)境、生態(tài)、保護水資源的理念沒有明顯的體現，這已經不能滿足現階段公路發(fā)展的環(huán)保要求。為了打破高速公路橋梁排水設計的傳統(tǒng)設計思路模式，充分尊重環(huán)境、保護水資源，引入了基于環(huán)保設計理念的高速公路橋梁排水設計方案。

2.1 高速公路橋梁排水的水源保護設計理念

2007年，國家環(huán)境保護總局、國家發(fā)展和改革委員會及交通部等部門于聯(lián)合頒發(fā)的《關于加強公路規(guī)劃和建設環(huán)境影響評價工作的通知》中明確規(guī)定:“公路建設應特別重視對飲用水水源地的保護，路線設計時，應盡量繞避飲用水水源保護區(qū)，為防范危險化學品運輸帶來的環(huán)境風險，對跨越飲用水水源二級保護區(qū)、準保護區(qū)和二類以上水體的橋梁，在確保安全和技術可行的前提下，應在橋梁上設置橋面徑流收集系統(tǒng)，并在橋梁兩側設置沉淀池，對發(fā)生污染事故后的橋面徑流進行處理，確保飲用水安全?！保?］

成都市第三繞城高速環(huán)評公布的簡報中顯示，路線將經過柏條河、蒲陽河、小石河、鴨子河、石亭江、射水河、綿遠河、環(huán)溪河、沱江等地表水體，其中柏條河為成都市飲用水源。為了保護成都飲用水源不受污染，東半環(huán)將以橋梁形式，從成都市自來水六廠取水口上游約27公里處跨過柏條河，從成都市自來水七廠取水口上游約13公里處跨過柏條河、徐堰河上游支溝。

據省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設計研究院相關負責人介紹，“飲用水源取水口逆流而上5公里范圍，都屬于一級水源保護區(qū)。這一區(qū)域內不允許修建與水源無關的設施，跨柏條河的橋梁修建地，都與取水口保持了較遠的距離，避開一級水源保護區(qū)?！?/p>

設計方案雖然避開了一級水源保護區(qū)，但仍然涉及準水源保護區(qū)范圍。四川省成都市郫縣郫縣交通運輸局的2014年飲用水源保護工作建設項目:橋封閉工程及橋面污水收集系統(tǒng)工程已經公開招標。

2.2 基于環(huán)保設計的高速公路橋梁排水環(huán)保設計

水源保護問題主要是有毒有害物質攔截的問題，成都市出現過因為有毒有害物質進入水源地導致大面積停水數天的事故?？缭剿吹氐臉蛄号潘紤]有毒有害位置攔截問題。

對跨越敏感水域橋梁所設置的橋面雨水集流系統(tǒng)是通過橋面泄水管及與其互通且設置有一定縱坡的縱向集流管等連通設施，將橋面徑流收集至橋頭端部，然后通過豎向集流管排至集流池達到沉淀分流處理的目的［3］。具體實例如圖2所示。

圖2 橋梁排水系統(tǒng)實例

具體設計有如下幾種方案:

方案一:在橋墩墩身、橋臺臺身上設排水管，接橋面泄水管，將橋面水沿排水管往下排，排至橋下地面某處指定地方。

圖3 環(huán)保橋梁排水系統(tǒng)方案1

方案二:在橋墩墩身、橋臺臺身上設排水管，接橋面泄水管，將橋面水沿排水管往下排，排至橋下地地面，在地面再設排水溝，將水集中排導指定的河流、湖泊、水溝或其他合適的地方。

圖4 環(huán)保橋梁排水系統(tǒng)方案2

方案三:沿橋面兩側設縱向排水溝，順橋向排水，然后將水排至指定集水處，比如污水處理點。

圖5 環(huán)保橋梁排水系統(tǒng)方案3

為有效收集沉淀事故形成的有毒有害物質，需要先將雨水導入集水井，集水井修筑在橋下地勢較低位置，與路基排水邊溝相連［7］。該方案有毒有害物質攔截徹底，為后續(xù)處理提供了的充分時間，同時可操作性強。

保護水源主要是有毒有害物質攔截的問題，跨越水源地的橋梁可以采取圖6的方案。

圖6 跨越河流橋梁排水方案

3 結論

水源保護是個系統(tǒng)工程，高速公路橋梁排水是其中環(huán)節(jié)之一。通過查閱大量文獻和調研，結合成都市實際情況，對基于水源保護的橋梁排水理念進行了闡述，提出了幾個排水方案，有一定的可行性和借鑒意義。

［1］尹家哲.談橋梁橋面排水設計技術［J］.低碳世界.2014(8):290－291.

［2］張寧.平原區(qū)高速公路橋梁排水設計探討［J］.華東公路.2013(10):27－28.

［3］曾志剛.西固黃河大橋雨水集流系統(tǒng)設計［J］.城市道橋與防洪.2014(8):149－152.

［4］胡虎.公路橋面排水系統(tǒng)設計探討［J］.湖南交通科技，2007，33(4):66 －67.

［5］李偉偉，周全.橋梁排水問題的探討［J］.城市道橋與防洪，2012(9):119－121.

［6］JTG B04－2010.公路環(huán)境保護設計規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，2010.

［7］張科，孫海濱，張華.高速公路跨水域橋梁排水收集系統(tǒng)方案設計［J］.公路，2010(9):141－143.