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6 8 防洪排水 城 市道桥 与防洪 2 0 1 5 年2 月第 2 期 浅谈城市重要功能构筑物旁的道路排水系统设计 赵 俊 健 1 , 2 ( 1 天津市市政工程设计研究院， 天津市 3 0 0 0 5 1 ； 2 天津市基础设施耐久性企业重点实验室 ， 天津市 3 0 0 0 5 1 ) 摘 要 ： 近年来 ， 城市发展速度非常快， 城市基础建设也在不断发展 完善的综合排水系统是道路安全高效运营的重要条件之 一 。结合天津市某城市构筑物旁的高速，厶 路与市政道路结合情况下的排水工程设计的实例，探讨该种情况下的排水系统设计 ， 有关经验可供相关专业人员参考。 关键 词 ： 城市功 能构筑物 ； 排水 系统 ； 排水设计 中 图分类 号 ： T U 9 9 2 0 3 文献 标志 码 ：B 文章 编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 5 ) 0 2 0 0 6 8 0 3 1 概述 道路排水系统是一个由点、 线、 面组成的综合 系统。降落在地面上的雨水， 大部分通过路面横坡 和纵坡流向路宿及路基 以外 ，然后经 由收水篦或 者收水 支管联通进人雨水井 、雨水管道或渠道进 行统一 的排放管理 。 本文引用的工程为天津市某重要新建城市功 能构筑物一侧 的高速 公路与市政道路相结合 的排 水设计案例。该工程的设计需要兼具安全性 、 功能 性和景观需要。 ( 1 ) 该工程采用 室外排水设计规范 G B 5 0 0 1 4 2 0 0 6 ， 规范 中规定 ： 重现期在“ 重要 干道 、 重要地 区 或短期积水 即能引起较严重后果 的地 区 ，一般采 用 3 5 a ， 并应与道路设计协调 ， 经济条件较好 或 有特殊要求 的地区宜采用规定的上 限。” 由于该项 目的重要地理位置和较高的城市功能构筑物定 位 ， 该 工程 的排水设 计采用 的重现期 为 5 a ， 地面 径流系数采用 0 9 。 ( 2 )排水系统 的多样性也是本工程设计 的一 个重要特 点。该工程为某大型高速公路设计 的一 个分段 ，在此分段的范围内的新建项 目包含高速 公路 ， 市政道路 以及一个互通式立交桥 ， 排水设计 时应当充分考虑其特点， 形成系统化的设计方案。 本次设计还需考虑与现状的若干条道路及其排水 设施 的衔接 ，另外还有现状 的河道作 为潜在 的排 水出路需要进行考虑。此外 ， 由于本段 只是整体工 程 的一个分段 ，所 以和上下游段之 问的衔接也成 为了重要 的设计 内容 。 ( 3 ) 外部客观条件 的多样性 。本次设计 的分段 收稿 日期 ： 2 0 1 4 1 0 2 9 作者简介： 赵俊健( 1 9 8 7 一 ) ， 男 ， 天津人， 助理工程师 ， 从事给排 水设计工作。 内， 排水出路多样化： 有河道规划高水位为 2 5 m， 有现状道路 的排水边沟还有未来规划片 区的管 网 系统和泵站。所以在每一小分段的设计中， 都应该 结合道路情况和周 围排水 出路的情况进行针对性 设计 。 2设计原 则和思 路 】 ( 1 ) 本 设计采 用 了天津地 区的暴雨 强度公 式 进行计算： 9=韭 ( 1 ) 9 一 式 中 ： q 暴雨强度 ， L ( s h m ) ； p 设计降雨频率( 重现期 ) ： 本次设计采 用 5 a ； 降雨历时( m i n ) ， t = t l +m 2 ； t l 起 步聚水时间 ： 一般路段取 1 0 rai n ， 立 交及地道取 5 mi n ； 管 内雨水流行时间( m i n ) ； m管渠延缓系数 ， 圆管 m= 2 ， 渠道 m= 1 2 。 相应的雨水量 ： Q = q X ( 2 ) 式 中： q 暴雨强度 ， L ， ( s h m ) ； 卜收水面积( h m ) ， 设计 只考虑接收设计 道路及设施带范 围内的雨水 ； 径流系数， 本次设计取 0 9 。 ( 2 ) 排水 系统 的设计 应该 具备超前 性和 主动 性，在考虑排水效果的同时也需要同时注意其产生 的后期管理维护等诸多方面的综合影响。根据实际 情况进行优化设计 ， 避免采取习惯化的通用化设计。 3 设计 内容 3 1排水 出路分析 本次设计 中 ， 可利 用 的排水 出路 为 ： ( 1 ) 现状 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5 年 2 月第 2 期 城 市道桥 与防洪 防洪排水 6 9 河道， 规划高水位 2 5 m， 规划常水位 1 6 2 0 m 。 本次设计 中 ， 多处路段 的排水需 要依赖现状河道 ， 但是道路的设计标高在有的地方并不是非常有利 于雨水 的重力 自排 ，其 中有几处路面的路边设计 高度低于 2 5 m。( 2 ) 在互通式立交区域下方 ， 有现 状道路及其配套的排水边沟。所以互通式立交和 与之相连接的匝道排水可以充分利用现状边沟。 ( 3 ) 与本段设计相衔接的上下游 ， 都在设计之初考 虑 了与本段 的衔接统一 。其 中上游的排水 采用 明 渠 ， 并且预 留了与本段衔接部分 的雨水量 ， 所以本 次设计可以直接利用； 下游由于缺少排水出路， 所 以在设计 时 ， 将收集的雨水 引入本段 中 ， 所以在本 段设计计算时，需要考虑接入的下游流量以及管 道高程 。( 4 ) 高架桥部分可以分 为两部分 ： 第一部 分跨 越 河 道 的平 直段 部分 可 以完全 采 用散 排 处 理 ；第二部分重要城市功能构筑物旁的则必须对 雨水进行收集统一排放 ，由于未来 的规划 片区有 配套的管网系统，并且管道的设计流量已经将本 段高架桥 区的面积包含在内 ，所 以未来 的排水 出 路应该是规划管网。然而近期内规划管网不会建 设 ， 所以近期的排水出路还需考虑河道， 但是需要 为未来接入管网进行预留。 3 2 排水设计 根据对排水出路 的分析结果 ， 本次设计需要采 用不 同的技术手段进行设计 ，以保证排水 出路 的 稳定性和可靠性。 ( 1 ) 受制 于河道规划水位数据偏高 ， 道路设计 边高不足的情况 ， 以河道为排水 出路的路段 ， 可采 取分段排水 。同时 ， 管道排水受制于埋深较大的客 观条件， 在道路边高不足的情况下， 不予采用。为 了解决高程不足的问题 ，设计采用了明渠的方式 进行排水 ，渠顶高度只需低 于道路边高 3 0 e m左 右， 最大限度地缓解了高程不足的问题， 见图 1 。 图 1 明渠横 断示意图 ( 2 ) 当道路设计标高较 富裕 ， 比较轻松 的能够 达到重力自排入河的条件时， 但是还不能够满足管 道重力 自排条件时。可考虑盖板渠的形式 ， 见图 2 。 设计盖板渠时需要预留盖板高度、未来绿化用土 壤高度以及景观效果，故盖板渠内顶高程需要至 少低于路边高 6 0 c m o 其中3 0 e m为盖板高度， 3 0 c m 为覆盖绿化土高度 ，都填完 之后 达到景观美化效 果 。在盖板渠之上需要设置能够打开的活盖板 ， 以 便 于 日后清通管理。 图 2 盖板 渠横断 示惹图 ( 3 ) 除了采取渠道之外 ， 当遇到设计标高较 高 ， 重力 自排条件较好 的情况 时， 也可采取排水管道 的 形式。 排水管道在本次设计情况下的优点为节约路 外护坡范 围， 并且有利于 日后的管理维护。本次设 计中 ， 在互通式立交的满足设计高程的上下行匝道 以及高架桥底部 ， 均采用了管道的形式。在立交匝 道上 ， 管道敷设 于路 面层 以下 ； 在 高架 桥区域 则将 管道放置在高架桥左右幅之间的中心线位置 ， 然后 结合高架桥墩柱底下放置 的立交 收水井进行 联合 系统设计。在建成后的一段时间内， 管道的排水出 路为河道 ， 所 以设计管道高程时需要按照规划高水 位 2 5 m进行反 向水力计算 。 为了 日后能够接入规 划建设的片区管网， 在设计雨水出路时， 还需预留 一 根反向的雨水管道 ， 一直延伸到路外 2 m， 并且 进行封堵。 ( 4 ) 市政 道路排水时 ， 可 采用雨水篦进行 路边 收水 ， 然后雨水篦再与管道 、 明渠或者盖板渠 串接 。 在本次高速公路设计 时， 由于高速公路路面设 计高 与路外地面的地平高度相差较大 ， 并且不允许放置 雨水篦 ， 所 以雨水无法和外侧管道直接相连 。所以 在这种情况下则需采用急流槽 的形式 ， 每隔一定的 长度沿着高速公路边的侧石开口， 然后经过浆砌石 护坡排人护坡底下的明渠之中。 如果高速公路的设 计高度和路外地面高度相差不足 0 5 m时， 则不需 要采用急流槽 的形式 ， 可 以直接让雨水散排 ， 流过 浆砌石护坡进入排水 明渠 。 ( 5 ) 另外在本次设计 中还有道路左右幅的单 向 坡情况。 在这种情况下， 高速公路上， 采用了在高速 公路中央分隔带设置中央流水槽的形式， 将雨水集 中到流水槽中。然后间隔一定距离设置集水井， 并 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 0 防洪排水 城 市道桥 与防洪 2 0 1 5 年 2 月第 2 期 将集 水井 与路外 侧 的 明渠使 用 P V C管道进 行 连 接 ， 将雨水再排入 明渠之中。高架桥部分 出现这种 情况的时候 ， 则将立交收水井放置在靠 近中心线一 侧的墩柱底下 ， 将由墙面通下来的雨水连通管的雨 水收集再排人雨水管道。 ( 6 ) 当遇到路边设计标 高低于规划河道高水位 的情况 时 ， 设 计 中采用 了若干 种方 案 ： 例 如泵 站 强排措施 ；例如提高管道标高进入路面结构层 ， 然后 采取 3 6 0 。混凝 土包管手段 ；例如 ，在道路 低 点设 置碎 石盲 沟 ， 以期 在河 道 高水 位 时 ， 路面 积水能够 向路外散 排 以保证 安全 ， 等等 。综 合未 来 的管理 ， 维护等因素 ， 最终采用 了碎石盲沟的 排水 方式 ， 这样 既能 采用 重 力 自排 的形 式 ， 节 约 了修建泵 站 的短期 长期投 入 ；并且 在高水 位 时 ， 道路低 点的积水 能够通 过碎石盲 沟进行 排放 ， 保 证 了行 车安 全 4 总结 道路的排水工程系统对整体交通的影响是非 常大 的 ， 它既可 以保证人们正常 的出行生活 ， 同时 也是促进经济快速发展的保障， 设计方面出现任何 的问题都会影响整个系统的运行 。本次设计 中， 因 为有 了重要城市功能构筑物 的原因 ， 排水设计 的安 全性和景观效果又被提升到一个新的高度。 所 以在 设计中， 应该结合客观外界条件和主观的需求进行 统一考虑。 既要保证其安全性 、 合理性 ， 同时也要充 分考虑人们的视觉效果和综合景观影响。 参考文献 1 董欣 市 政给 排水 设计 规划 要点 措施 探究 【 J J 科 技创 新 与应 用 2 0 1 4 ( 2 ) ： 1 3 2 2 刘毅学 高速公路路面排水分析与设计【 D 江苏南京： 东南大学 2 0 o 0 3 】张杰 ， 李捷 ， 熊 必永 城市 排水 系统新 思维 【 J J 给水 排水 ， 2 0 0 2 ( 1 1 ) 2 4 - 2 6 ( 上接 第 6 5页) 3 杂用水量计算 目前 ，雨水 与再生水利用 主要是满 足杂用水 需求 ， 即绿地浇灌 、 道路 喷洒 、 汽车冲洗等 。大学校 区中的杂用水 ， 主要是用 于绿地浇灌和道路喷洒。 根据校园绿地道路面积，按照 给水排水设计手 册 杂用水标准 ， 计算 其年用水量 ， 每平方米 每次 用水 1 5 L ， 每年按 6个月， 每月按 3 0 d计算 ， 绿 化用水量 8 3 2 m 3 l d ， 浇洒道路用水量 5 8 m 3 d， 总杂 用水量 8 9 0 m3 d ( 3 2 4 8 5 0 m3 a ) 。校 区雨水资源理 论潜力 为 1 7 5 4 0 0 m 3 a ，不能满 足杂用 水 的需 水 量 ， 不足部分可以用再生水作为补给， 补充再生水 水量为 1 4 9 4 5 0 m 3 a ( 4 0 9 m 3 d ) 。 4生活污水 回用 再生水 由水质较好 的淋浴 、洗衣 用水的排水 组成。根据 城市居 民生活用水标准 ， 污水量 以给 水量的 8 0 计， 考虑收集损失 2 0 计 ， 可计算得出 污水的 日平均产量为 2 9 0 5 m 3 d 。 考虑此校 区 的污水 将不排 入城市 污水管 网 ， 校 区污水 站处理水量 为 1 0 0 0 mff d ，采用 蓄水 池 + MB R工艺 ，经过处理 的污水可作为环境 景观用 水 ， 也可做绿地浇灌 和道路冲洗 的部分水源 。 5 结论 再生水利用与雨水回收是高校水资源利用的 主要形式， 既能缓解环境市政配套管网压力 ， 又能 彻底解决环境污染 问题 。各高校应该高度重视并 大力发展非常规水资源，为社会带来更大的经济 及生态环境效益 。 参 考文献 1何昭菊， 陆燕勤， 朱丽 高校非常规水资源优化配置方案研究【 J 1 轻工科技， 2 0 1 4 ( 1 ) ： 8 3 8 4 2 唐 文锋， 孙 丰英 ， 经来胜 高校 中水 系统 研究 与规划 J J _丁 业用 水 与废水 ， 2 0 1 0 ， 4 1 ( 2 ) ： 1 9 2 2 3 】 刘伟 非 常规水 资源利用 基本 问题的研究 【 D 】 天津 ： 天津 大学 建 筑工程学 院， 2 0 0 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m