关于桥梁应急池设置的探讨.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 19 日 作者简介：程学龙（1988），男，山东临沂人，高级工程师，本科，研究方向为道路给排水。-158-关于桥梁应急池设置的探讨 程学龙 杭州市交通规划设计研究院有限公司，浙江 杭州 310000 摘要：摘要：杭州市临平区塘栖福利桥改建工程，原福利桥桥建成于 1999 年，是里邵线跨京杭大运河的重要节点，是连接塘栖镇和邵家坝村的主要通道，承担着德清与临平部分过境交通功能，主桥桥宽 4.55m，仅能实现单车道双向通行，标准较低，已成为交通瓶颈，对沿线出行影响较大。本文结合杭州市某桥梁的应急收集系统工程项目设计实例，阐明了跨敏感水体时需设计桥面雨水应急池，同时对桥面汇流、应急池的工作原理，对应急池的设计依据和有效容积进行了简要探讨，以及提出对应急池智能控制的设想，从而更全面的了解应急池的设置原则。对应急池的布置也融入了自己的理解。关键词：关键词：应急收集系统；应急池；跨二级水源桥梁；危化品；智能控制 中图分类号：中图分类号：U443;X52 0 引言 对于跨越二级水源的桥梁来说，在桥体上方有危险化学品运输车辆通过时，因桥体宽度不足，且桥梁上行和下行坡度较大，从而会伴随着车辆侧翻从而危化品倾倒等事故发生的危险，而这将严重威胁下游居民的饮水安全，并且对于水产资源保育和栖息环境也是致命打击。为避免此类事件造成的后果，桥梁工程在设计时通常会设置危化品事故应急收集系统（简称应急池）。根据中华人民共和国水污染防治法，水污染防治应当坚持预防为主、防治结合、综合治理的原则，积极推进生态治理工程建设，预防、控制和减少水环境污染和生态破坏。在桥梁跨敏感水域时，环保部门已要求桥面雨水不允许直排水体，桥面雨水需引至桥梁端部后采取应急池等应急设施。1 工程简介 杭州市临平区塘栖福利桥改建工程，原福利桥桥建成于 1999 年，是里邵线跨京杭大运河的重要节点，是连接塘栖镇和邵家坝村的主要通道，承担着德清与临平部分过境交通功能，主桥桥宽 4.55m，仅能实现单车道双向通行，标准较低，已成为交通瓶颈，对沿线出行影响较大。现对原有桥体进行改造，改造后桥长 356 米，采用城镇化地区二级公路标准建设，双向两车道，桥面宽 12.5m，设计速度 40km/h。2 应急系统选择 桥梁 改 建后，对原 桥 体 进行 拆 除，为 满足 JTGB04-2010公路环境保护设计规范1，公路桥梁跨越饮用水水源地保护区，桥面排水宜排至桥梁两段并设置沉淀池（及应急池）处理的要求。利用横坡和纵坡对桥面雨水进行系统收集后经排水管接入桥下应急池。为保护饮用水水源地保护区环境，防范危险化学品运输过程中可能引起的泄露等危害水环境的情况发生，本工程桥面雨水通过管道收集后引至桥梁端部，然后经过设置的应急池沉淀、缓冲，为专业应急队伍的到来争取时间。3 应急池容积计算 按照生态环境部发布的建设项目环境风险评价技术导则HJ 169-2018，环境风险防控要求设置事故废水收集和应急储存设施，要求满足收集发生泄漏的污染物、污染的雨水和消防用水。应急储存设施的容积应根据发生事故的泄漏量、雨天发生的雨水量和消防冲洗的消防水量等综合考虑。雨水量按杭州市降雨强度公式计算，取重现期 3 年，地面集水时间 5 分钟，径流系数 0.9，q5=4.18L/s.100m2。雨水总量为：93L/s。雨水在桥面均为有组织排除，雨水收集后经管道排至应急池缓冲后，集中排入河流。根据 Q-SY 1190-2013事故状态下水体污染的预防于控制技术要求2对于事故缓冲设施的定义，可收集发生事故时产生的事故液的构筑物或其他设施，事故液量包括物料泄漏量、消防冷却用水量、泡沫及其中国科技期刊数据库 工业 A-159-他灭火剂液量、污染雨水量和冲洗水量等。又根据该技术要求桥梁设计规范事故缓冲设施的总有效容积计算公式 V总=（V1+V2 V3）max+V4+V5 其中：V1收集系统范围内发生事故的物料量，m3；V2=Q消 t消发生事故的储罐、装置或铁路、汽车装卸区的消防水量，m3；Q消发生事故的储罐、装置或铁路、汽车装卸区同时使用的消防设施给水流量，m3/h t消消防设施对应的设计消防历时，h；V3发生事故时可以转输到其他储存或处理设施的物料量，m3；V4发生事故时仍必须进入该收集系统的生产废水量，m3；V5=10q f发生事故时可能进入该手机系统的降雨量，m3；q=qan降雨强度，按平均日降雨量，mm；qa年平均降雨量，mm；n年平均降雨日数；f必须进入事故废水收集系统的雨水汇水面积，即桥梁汇水面积为 104m2。因上述公式中 V1和 V3无法具体量化，又根据道路危险货物运输管理规定3（交通运输部 2016.4.7）条文要求，“运输爆炸、强腐蚀性危险货物的罐式专用车辆的罐体容积不得超过 20 立方米，运输剧毒危险货物的罐式专用车辆的罐体容积不得超过 10 立方米，但罐式集装箱除外”，故笔者建议不考虑 V1和 V3的差值，而直接取20立方米。再者在笔者看来，在发生事故时，应避免生产废水接入该应急池，生产废水应在厂区内处理达标后排河，而非在排入河边应急池，故笔者认为可不考虑 V4 的排入量，经上所述，应急池容积计算公式总结修改如下：V总=V1+V2+V3 V1危化品罐装容积，取 20 立方米；V2=Q消 t消 发生事故的储罐、装置或铁路、汽车 装卸区的消防水量，m3；V310qf发生事故时可能进入该手机系统的降雨量，m3；设计桥体消防用水量，类比隧道室外消防用水量，根 据 消 防 给 水 及 消 火栓 系 统 技 术 规 范 4GB 50974-2014，本项目桥体长度小于 500 米，室外消防用水量取 20L/s 即 72m3/h，火灾持续时间取 2 小时；则 V2=722=144 立方米。本项目位于杭州临平区，杭州年平均降雨量为 724 毫米，杭州年平均降雨日数为130160 天，本项目取 130 天，又桥面汇水面积为35612.5=4450 平方米。则可知V3=10 724130445010000 25立方米。综上所述：V总=V1+V2+V3=20+144+25=189m3 由于桥体为拱桥，应急池为桥体两侧分别设置，故 单 个 应 急 池 容 积 应 为 V单=V1+V2+V32=20+144+25/2=176.5m3，故本项目单个应急池容积取180 立方米。4 应急系统工作原理 图 1 桥梁工程设计应急池剖面图 针对本桥梁工程设计应急池剖面图如上图 1。通常情况下，阀门 A、C 均处于关闭状态，阀门 B 处于开放状态,桥面雨水经截水管汇入沉淀（应急）池 1,经沉淀净化后再排入河道。当危险品运输车辆在本路段发生事故倾翻而发生危险品泄漏事故时，关闭阀门 B，启用沉淀（应急）池 2，从而赢得等待后续处理的时间。日常养护时，阀门 A、C 开启，使沉淀（应急）池处于放空状态，以便有效地发挥其对危险品的截留功能。5 应急池智能控制原理设想 关于进水，共分五种情况：、未发生车辆侧翻时，普通降水；、发生车辆侧翻，车载物品为非危化品；、发生车辆侧翻，车载为危化品，但危化品溶于水；、发生车辆侧翻，车载物品为危化品，危中国科技期刊数据库 工业 A-160-化品不溶于水且密度大于水；、发生车辆侧翻，车载物品为危化品，危化品不溶于水且密度小于水。针对以上五种工况，关于智能控制的设想如下：于进水管处设置危化品速测探头，并在阀门 B 标高之下设置检测探头，确保从阀门 B 流出的液体满足排河要求。当出现工况和工况时保证阀门 B 的开启，在确保排河水质达标的情况下排河。当出现工况和工况时，所有阀门应保持紧闭，并及时发出报警信号，直至相关部门对危化品进行妥善处置后方可打开阀门B。当出现工况时，初期可保证阀门 B 开启，排除超出设计容积的雨量，当检测探头显示水质无法满足排河要求时及时关闭阀门 B，并发出报警信号，保证水质安全。6 桥面排水设计 桥梁排水是为了迅速的排除桥面积水，防止雨水积滞于桥面并渗入梁体而影响桥梁的耐久性。在桥梁的设计时，在桥面上除设置纵横坡排水外，桥面需要设置一定数量的泄水管道，以便组成一个完整的排水系统。桥面横坡一般为 1.5%3.0%，横坡的设置可采用由上部结构或通过桥面铺设混凝土三角垫层形成。桥上泄水管的数量和孔径，应视桥梁的长度、宽度及桥梁纵坡的大小而定。本桥泄水管由桥梁专业统一布置，结合桥梁造型将排水管道放置于人行和车行的背面，排水管材质采用 UPVC 塑料管，通过卡箍和伸缩节连接桥面雨水收水口，最后排至地面汇水管。桥面排水系统应与桥梁结构及桥下排水条件相适应，避免水流下渗对桥梁结构耐久性造成影响。当桥面纵坡小于 0.5%时，宜在桥面铺装较低侧边缘设置纵向渗沟排水系统。泄水口宜设置在桥面行车道边缘处，最大间距不宜超过 20m 泄水口可为圆形或矩形。圆形泄水口的直径宜为 150-200mm;矩形泄水口的宽度宜为 200-300mm，长度宜为 300-400mm。泄水口顶部应采用格栅盖板，其顶面宜比周围桥面铺装低-10mm。泄水管可采用铸铁管、PVC 管或复合材料管，内径不宜小 150mm。排水管或排水槽宜设置在悬臂板外侧，并与周围景观相协调，其内径应大于或等于泄水管的内径。泄水管不宜直接挂在板下，可将泄水管通过纵向及竖向排水管道直接引向地面。7 其他预防措施 未发生事故时，应急池沉淀储存池进出端的阀门关闭，桥面雨水直接通过市政雨水管道排出；发生事故时，打开应急池沉淀储存池进出端的阀门，关闭与市政管道相连的旁通管，事故废水直接进入应急池。应急池为发生事故时为避免危化品污染水体从而设置的构造物。而在实际运行当中很可能会因为种种原因从而导致应急池的无法完全发挥作用，故而应从其他方面进一步避免事故的发生。应急池上部设置标识牌，事故收集池应有专人定期维护检修。应急池应建立交警、城管、水务、环保等部门的联控机制。发生事故时，司机上报，由城管、水务或环保等部门远程控制具体措施如下：在上桥之前 50m以外树立警示标牌“前方桥体，事故多发，请注意慢行”，提醒司乘人员尽量控制车速，并提醒司乘人员当前路段为事故易发路段，需谨慎驾驶；在桥体两侧设置紧急救援标识牌，注明救援单位和联系电话，以及应急池位置，方便司乘人员报警求援以及后续后续了解危化品去向；严格管控相关危化品进出桥梁的频率，并应设置相应健全的审批手续制度，避免偷运偷行的行为发生；加强对危化品运输部门、司乘人员的安全教育工作，令其严格遵守交通法规及相关危化品运输法规，并对运输车辆定期维修管理，保持车况满足要求。对于极端天气，如大雾、台风、强降雨天气等，应严格管控危化品通行，除必要外禁止此种天气下通行。对于本桥梁工程 500m 范围内即为塘栖消防中队，更加方便于加强危化品车辆的管控力度及出警速度，同时桥梁建成后应健全消防中队与其他救援部门的联合工作体系，以便更加快速的组织、协调、救援等工作。对危化品运输事故准备紧急预案，针对预防及发生以后的及时响应，及时出警以及及时处置工作进行事前详细推演预警，并组织司乘人员及消防官兵定期演习，防患于未然。8 结语 穿越水源保护地的桥梁，除不允许危化品车辆通行以外，承载危化品的车辆在通过桥梁时，由于桥梁存在上升和下降的坡度，易导致车辆倾翻，致使危化品泄漏，为避免其污染水源，在桥下增设应急池，承接桥面危化品。本文阐述了应急系统的选择，应急池的容积计算，其中对于一些无法明确的参数予以简化，在满足实际使用要求的情况下，尽量减免计算量。并中国科技期刊数据库 工业 A-161-在本文中阐述了应急池的工作原理，并且提出智能控制的设想，为未来实现智能化提出了相应的思路。最后结合其他预防措施进一步阐述如何把危化品对水源保护地的破坏可能性降到最低。本工程应急池容积计算中关于雨水量部分，若考虑中雨、大雨乃至暴雨工况，应急池的容积都会增大很多倍，工程造价、实施难度及运维难度都会增大很多。考虑到运输车基本上都是短暂路过本工程，次数不多，所载危化品容量低，且其自身也有一套严格的监管体系，因此本工程本着技术可行、经济节约、运维简便、有一定效果的初心，按一般工况下进行设计。希望通过本次的分享能为设计同仁在类似项目中提供少许借鉴。参考文献 1罗新海.过江桥梁应急收集设施实践探讨J.西部交通科技,2022(05):129-131.2唐细彪.旧桥桥面应急排水与收集系统设计J.城市道桥与防洪,2021(01):107-109.3郭云.道路危险货物运输管理规定J.城市道桥与防洪,2021(01):107-109.4赵文仪,方诗圣.跨水源地桥梁应急排水系统的研究J.安徽建筑,2018,24(05):227-228.5叶仕镇.桥下事故应急池容积计算探讨J.建筑与工程,2021(01):1-6.