行業(yè)資訊
下穿式立體交叉道路排水防澇設(shè)計(jì)的若干思考
張辰1,2,呂永鵬1,2,鄒偉國(guó)1,2,賀曉紅1,2,王磊磊1,2,梁小光1,2,王盼1,2
(1上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司,上海 200092;2上海城市排水系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心,上海 200092)
摘 要:針對(duì)上海、北京、成都、昆明和寧波等大城市下穿式立體交叉道路排水防澇系統(tǒng)運(yùn)行中存在的關(guān)鍵問題,從排水防澇系統(tǒng)、擋水設(shè)施、雨水收集、雨水泵站、雨水調(diào)蓄、出水設(shè)施和檢測(cè)控制等7個(gè)方面,提出城市下穿立交排水防澇設(shè)計(jì)的若干建議,以期為相關(guān)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理人員提供參考。
關(guān)鍵詞:下穿式立體交叉道路;排水設(shè)計(jì);內(nèi)澇防治;一體化預(yù)制泵站。
近年來,我國(guó)城市內(nèi)澇嚴(yán)重,作為城市交通重要節(jié)點(diǎn)的下穿式立體交叉道路(以下簡(jiǎn)稱下穿立交)常常是城市內(nèi)澇的重災(zāi)區(qū)[1,2]。2008年上海8.25暴雨導(dǎo)致中環(huán)線多處下穿立交嚴(yán)重積水,交通長(zhǎng)時(shí)間中斷[1];2012年北京7.21暴雨導(dǎo)致多處下穿立交積水深度達(dá)0.3m~4.0m不等,交通被迫中斷,甚至發(fā)生人員傷亡事件[2];2013年寧波“菲特”臺(tái)風(fēng)期間城區(qū)下穿立交嚴(yán)重積水,下穿立交交通幾乎全部中斷。這既與我國(guó)城市下穿立交排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低、部分高低水系統(tǒng)互相連通、泵站安全高度不足等問題有關(guān),還與我國(guó)城市下穿立交排水設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性有關(guān)[1]。鑒于此,論文從系統(tǒng)角度出發(fā),提出城市下穿立交排水防澇設(shè)計(jì)的若干建議,以期為相關(guān)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理人員提供參考。
1 排水防澇系統(tǒng)
1.1 建設(shè)完善的排水防澇系統(tǒng)
長(zhǎng)期以來,包括下穿立交在內(nèi)的我國(guó)城市排水系統(tǒng)并不完善,沒有形成排水防澇體系[1]。在《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(2013年版)的修訂過程中首次提出了應(yīng)建立適應(yīng)涵蓋“源頭控制”、“排水管網(wǎng)”和“綜合防治”的城鎮(zhèn)排水防澇體系[1,3]。下穿立交應(yīng)按照新規(guī)范的要求,建設(shè)完善的排水防澇體系,包括擋水設(shè)施、雨水收集設(shè)施、雨水泵站、雨水調(diào)蓄設(shè)施和出水設(shè)施,在有條件的地區(qū)還可包括雨水污染控制和雨水利用等設(shè)施。
1.2 提高排水防澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
下穿立交往往是所處匯水區(qū)域最低洼的部分,雨水徑流匯流至此后再無其他出路,只能通過泵站強(qiáng)排至附近河湖等水體或雨水管道中,如果排水不及時(shí),必然會(huì)引起嚴(yán)重積水[1,3]。國(guó)外下穿立交均采用較高的排水標(biāo)準(zhǔn)[4-6],美國(guó)聯(lián)邦高速公路管理局規(guī)定,高速公路“低洼點(diǎn)”(包括下穿立交)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為最低50年一遇[4]。以前我國(guó)下穿立交的排水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期偏低,多為3年,《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(2013年版提高了排水防澇標(biāo)準(zhǔn),雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為不小于10年,位于中心城區(qū)的重要地區(qū),設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為20年~30年;同時(shí),還首次提出了內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)重現(xiàn)期(特大城市50~100年,大城市30~50年,中等城市和小城市20~30年),并按道路中一條車道的積水深度不超過15cm進(jìn)行校核[3]。
1.3 提升排水防澇設(shè)計(jì)技術(shù)
采用水力模型對(duì)下穿立交暴雨產(chǎn)匯流過程進(jìn)行模擬,評(píng)估不同設(shè)計(jì)方案的積水深度和積水歷時(shí),可大幅提升排水防澇設(shè)計(jì)水平[4-7]。由于下穿立交地形坡度較大,一維模型不能很好反應(yīng)真實(shí)的地面漫流過程,鑒于下穿立交排水防澇的特殊性和重要性,建議采用二維模型進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。此外,下穿立交匯水面積比較小,建議采用較高精度的地形數(shù)據(jù),精度不宜低于1:500。
2 擋水設(shè)施
2.1 分離高低水系統(tǒng)
下穿立交引道兩端應(yīng)采取措施,控制匯水面積,減少坡底聚水量[3]。立體交叉道路宜采用高水高排、低水低排,且互不連通的系統(tǒng)。應(yīng)有防止客水流入低水系統(tǒng)的可靠措施,當(dāng)附近河道河堤對(duì)下穿立交排水安全有隱患時(shí),應(yīng)采取加高、加固河堤等措施防止河水倒灌。為防止外部重力流排水管線承壓狀態(tài)時(shí)冒水,應(yīng)避免其穿越下穿立交區(qū)域。
2.2 治理地下水考慮長(zhǎng)期性
當(dāng)下穿立交最低點(diǎn)低于地下水位時(shí),應(yīng)采取措施防止地下水進(jìn)入下穿立交。目前許多城市采用初期投資較少的滲渠、盲管或盲溝等措施收集地下水,但長(zhǎng)時(shí)間使用之后盲管等易發(fā)生堵塞而減小排水能力,容易造成下穿立交側(cè)墻表面滲水,同時(shí)也易造成翻漿和凍脹。建議采用在上海、北京等許多城市成功應(yīng)用的U型槽鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)橋體防水,雖然初期投資較大,但防水效果可靠,可減小雨水泵站的設(shè)計(jì)規(guī)模,從而大幅減少泵站運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。
2.3 避免其它管線進(jìn)入下穿立交
目前,我國(guó)城市下穿立交內(nèi)有電力、電信等其它市政管線井,強(qiáng)降雨情況下,雨水通過密閉性差的管線井口進(jìn)入到下穿立交內(nèi),引起積水。此外,下穿立交系統(tǒng)內(nèi)雨水也可能進(jìn)入到市政管線井內(nèi),引起設(shè)備損害。因此,設(shè)計(jì)中應(yīng)避免其它管線進(jìn)入下穿立交區(qū)域;不能避免時(shí),應(yīng)設(shè)置措施防止雨水徑流通過其它市政管線進(jìn)入下穿立交區(qū)域。
3 雨水收集
3.1 雨水口設(shè)計(jì)考慮堵塞
雨水口易被路面垃圾和雜物堵塞,平箅雨水口在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮50%被堵塞,立箅式雨水口應(yīng)考慮10%被堵塞[3]。暴雨期間,雨水管道一般處于承壓狀態(tài),其所能排除的水量要大于重力流情況下的設(shè)計(jì)流量,因此建議雨水口和雨水連接管流量按照雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期所計(jì)算流量的1.5倍~3倍計(jì),并且雨水口數(shù)量宜考慮1.2~2.0的安全系數(shù),通過提高路面進(jìn)入地下排水系統(tǒng)的徑流量,緩解道路積水。鑒于下穿立交排水的特殊性和重要性,當(dāng)條件許可時(shí),宜取上限。
3.2 橫向截水溝注重安全性
由于下穿立交縱坡大,雨水匯水快、水流急。因此,下穿立交雨水收集系統(tǒng)建議采用設(shè)置橫向截水溝的形式來截取縱向水流再通過管渠排入泵站集水池。橫向截水溝上敷設(shè)的水溝蓋應(yīng)保證車輛及行人的安全。
4 雨水泵站
4.1 采用節(jié)地型泵站
下穿立交雨水泵站建設(shè)時(shí),常常受到建設(shè)用地限制[2,8],建議采用一體化預(yù)制泵站等節(jié)地型泵站。一體化預(yù)制泵站具有全地下式、占地面積小、施工工期短、環(huán)境影響小和無人值守等特點(diǎn),在國(guó)外已有超過50年的歷史,技術(shù)成熟,目前在國(guó)內(nèi)成功案例也較多,包括北京天安門污水泵站(600t/d)、上海祝橋雨污合流泵站(1萬t/d)、天津市濱海新區(qū)起步區(qū)南部雨水泵站(27萬t/d)、成都市元華路南延線~老雙華路節(jié)點(diǎn)隧道雨水泵站(4.9萬t/d)和天津市麗江道地道雨水泵站(14萬t/d)等。建議在《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》修訂中對(duì)泵站節(jié)地提出要求,并編制《一體化預(yù)制泵站應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)節(jié)地型泵站的推廣。
4.2 防止泵站受淹
雨水泵站是排除下穿立交積水的主要設(shè)施,但北京、上海、寧波、成都等城市調(diào)查發(fā)現(xiàn),暴雨時(shí)雨水泵站常常受淹,從而導(dǎo)致地面積水嚴(yán)重。為保證在設(shè)計(jì)重現(xiàn)期內(nèi)的降雨期間水泵能正常啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn),應(yīng)對(duì)雨水泵站和配電設(shè)備的安全高度進(jìn)行計(jì)算校核。當(dāng)不具備將雨水泵站整體地面標(biāo)高抬高的條件時(shí),應(yīng)采取措施防止泵站和配電設(shè)備受淹,措施可包括提高配電設(shè)備設(shè)置高度、安裝防水擋水設(shè)施等[3]。
5 雨水調(diào)蓄
5.1 注重調(diào)蓄與現(xiàn)有設(shè)施的協(xié)調(diào)
首先調(diào)蓄設(shè)施要與整個(gè)立體交叉道路充分協(xié)調(diào),尤其要保證墩柱、橋臺(tái)、擋土墻等構(gòu)筑物和重要管線的安全,不能影響其安全運(yùn)行;下穿立交區(qū)域交通復(fù)雜、用地緊張,調(diào)蓄設(shè)施宜與周邊綠地、廣場(chǎng)、停車場(chǎng)和景觀水體等設(shè)施統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工建設(shè);一般而言,調(diào)蓄量就是超過泵站排水能力的雨水量,因此,調(diào)蓄設(shè)施要與雨水泵站充分協(xié)調(diào),確保投資效益最優(yōu)。
5.2 統(tǒng)籌考慮調(diào)蓄削峰、控污與利用
下穿立交調(diào)蓄設(shè)施具有削減雨水管道峰值流量、削減雨水污染和加強(qiáng)雨水資源化利用等多種用途,應(yīng)在其規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)考慮其主導(dǎo)功能;對(duì)于大多數(shù)城市而言,其主導(dǎo)功能是通過削減雨水管道峰值流量,防治下穿立交區(qū)域地面積水,提高汛期道路通行能力;由于下穿立交區(qū)域標(biāo)高較低、空間狹小、納污容量相對(duì)較高且污染物成分復(fù)雜[8],對(duì)于受納水體環(huán)境敏感、下穿立交地表徑流污染較大等地區(qū),宜控制降雨初期的雨水污染,收集的雨水宜就近排入污水管道或就地處理設(shè)施[8,9]。有條件的地區(qū),調(diào)蓄的雨水經(jīng)處理標(biāo)準(zhǔn)后,可用于綠化澆灌、回灌地下、市政雜用、河道景觀等,節(jié)約水資源[10,11]。
6 出水設(shè)施
6.1 建立獨(dú)立出水設(shè)施
下穿立交排水的可靠程度主要取決于排水系統(tǒng)出水口的暢通,故應(yīng)設(shè)獨(dú)立排水系統(tǒng),并應(yīng)就近排入河道或調(diào)蓄池,盡量不要利用其他排水管渠排出。例如,某下穿立交雨水泵站出水管與市政雨水管渠連通,由于市政雨水管渠渲泄不暢,致使每逢雨季,不能及時(shí)排除下穿立交雨水徑流,形成大量積水,嚴(yán)重影響交通,不得不進(jìn)行改建。
6.2 提升區(qū)域排放能力
上海、北京等城市多數(shù)下穿立交的周邊區(qū)域排水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)偏低,暴雨時(shí),客水進(jìn)入下穿立交,從而導(dǎo)致下穿立交嚴(yán)重積水問題。通過下穿立交的周邊區(qū)域排水系統(tǒng)提標(biāo)改造,提升區(qū)域排放防澇能力,是下穿立交安全排水的前提條件。由于周邊區(qū)域排水系統(tǒng)一般較大,提標(biāo)改造需要一定周期,在改造前應(yīng)考慮其對(duì)下穿立交區(qū)域排水防澇系統(tǒng)的影響。
7 檢測(cè)控制
7.1 積水監(jiān)測(cè)報(bào)警
為防止行人車輛進(jìn)入積水較深的下穿立交區(qū)域,造成人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失,應(yīng)在進(jìn)入下穿立交前較明顯的位置設(shè)置標(biāo)尺,表明下穿立交的積水深度和標(biāo)識(shí)線,并設(shè)置提醒標(biāo)語(yǔ)等。有條件的下穿立交,宜設(shè)置積水自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警設(shè)施。積水自動(dòng)檢測(cè)設(shè)施可設(shè)置于下穿立交路面最低點(diǎn)和泵站集水池內(nèi),積水自動(dòng)檢測(cè)結(jié)果可通過信息控制系統(tǒng)傳輸至LED智能報(bào)警系統(tǒng)或聲光報(bào)警系統(tǒng)(北京規(guī)定發(fā)布預(yù)警水位為270mm[2]),實(shí)現(xiàn)水位變化檢測(cè)、積水智能報(bào)警、信息發(fā)布和遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮,做到提前預(yù)警和警示。
7.2 澇災(zāi)應(yīng)急搶險(xiǎn)
為保證下穿立交排水安全,下穿立交應(yīng)設(shè)置移動(dòng)式水泵、移動(dòng)式發(fā)電機(jī)、輸水軟管、應(yīng)急編織袋和土方、臨時(shí)照明設(shè)備等澇災(zāi)應(yīng)急搶險(xiǎn)設(shè)施;應(yīng)在積水監(jiān)測(cè)到一定深度(北京規(guī)定為300mm[2])時(shí),采取等錐形交通路標(biāo)、路欄、防撞桶(墻)等物理性交通臨時(shí)阻攔設(shè)施,禁止行人車輛通行,防止類似2012年北京7.21下穿立交人員死亡事件再次發(fā)生。
8 結(jié)語(yǔ)
下穿立交是城市交通的重要節(jié)點(diǎn),但也是城市內(nèi)澇的重災(zāi)區(qū)?!妒彝馀潘O(shè)計(jì)規(guī)范》(2013版)對(duì)下穿立交排水設(shè)計(jì)提出了更高的要求,但目前仍缺乏專門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,建議有關(guān)部門編制《下穿式立體交叉道路排水防澇設(shè)計(jì)規(guī)范》等國(guó)家、行業(yè)和協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)加強(qiáng)節(jié)地型泵站等新技術(shù)在下穿立交排水防澇系統(tǒng)中的應(yīng)用。
致謝:感謝上海市排水管理處、北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、寧波市排水管理處、成都市建設(shè)委員會(huì)、常州市排水管理處、鎮(zhèn)江市排水管理處、昆山市規(guī)劃局、南通市市政設(shè)施管理處和昆明滇池投資有限責(zé)任公司等單位在調(diào)研方面提供的幫助。
參考文獻(xiàn)
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(文章來源:全國(guó)給水排水技術(shù)信息網(wǎng) 42 屆技術(shù)交流會(huì)論文集)
(1上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司,上海 200092;2上海城市排水系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心,上海 200092)
摘 要:針對(duì)上海、北京、成都、昆明和寧波等大城市下穿式立體交叉道路排水防澇系統(tǒng)運(yùn)行中存在的關(guān)鍵問題,從排水防澇系統(tǒng)、擋水設(shè)施、雨水收集、雨水泵站、雨水調(diào)蓄、出水設(shè)施和檢測(cè)控制等7個(gè)方面,提出城市下穿立交排水防澇設(shè)計(jì)的若干建議,以期為相關(guān)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理人員提供參考。
關(guān)鍵詞:下穿式立體交叉道路;排水設(shè)計(jì);內(nèi)澇防治;一體化預(yù)制泵站。
近年來,我國(guó)城市內(nèi)澇嚴(yán)重,作為城市交通重要節(jié)點(diǎn)的下穿式立體交叉道路(以下簡(jiǎn)稱下穿立交)常常是城市內(nèi)澇的重災(zāi)區(qū)[1,2]。2008年上海8.25暴雨導(dǎo)致中環(huán)線多處下穿立交嚴(yán)重積水,交通長(zhǎng)時(shí)間中斷[1];2012年北京7.21暴雨導(dǎo)致多處下穿立交積水深度達(dá)0.3m~4.0m不等,交通被迫中斷,甚至發(fā)生人員傷亡事件[2];2013年寧波“菲特”臺(tái)風(fēng)期間城區(qū)下穿立交嚴(yán)重積水,下穿立交交通幾乎全部中斷。這既與我國(guó)城市下穿立交排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低、部分高低水系統(tǒng)互相連通、泵站安全高度不足等問題有關(guān),還與我國(guó)城市下穿立交排水設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性有關(guān)[1]。鑒于此,論文從系統(tǒng)角度出發(fā),提出城市下穿立交排水防澇設(shè)計(jì)的若干建議,以期為相關(guān)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理人員提供參考。
1 排水防澇系統(tǒng)
1.1 建設(shè)完善的排水防澇系統(tǒng)
長(zhǎng)期以來,包括下穿立交在內(nèi)的我國(guó)城市排水系統(tǒng)并不完善,沒有形成排水防澇體系[1]。在《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(2013年版)的修訂過程中首次提出了應(yīng)建立適應(yīng)涵蓋“源頭控制”、“排水管網(wǎng)”和“綜合防治”的城鎮(zhèn)排水防澇體系[1,3]。下穿立交應(yīng)按照新規(guī)范的要求,建設(shè)完善的排水防澇體系,包括擋水設(shè)施、雨水收集設(shè)施、雨水泵站、雨水調(diào)蓄設(shè)施和出水設(shè)施,在有條件的地區(qū)還可包括雨水污染控制和雨水利用等設(shè)施。
1.2 提高排水防澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
下穿立交往往是所處匯水區(qū)域最低洼的部分,雨水徑流匯流至此后再無其他出路,只能通過泵站強(qiáng)排至附近河湖等水體或雨水管道中,如果排水不及時(shí),必然會(huì)引起嚴(yán)重積水[1,3]。國(guó)外下穿立交均采用較高的排水標(biāo)準(zhǔn)[4-6],美國(guó)聯(lián)邦高速公路管理局規(guī)定,高速公路“低洼點(diǎn)”(包括下穿立交)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為最低50年一遇[4]。以前我國(guó)下穿立交的排水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期偏低,多為3年,《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(2013年版提高了排水防澇標(biāo)準(zhǔn),雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為不小于10年,位于中心城區(qū)的重要地區(qū),設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為20年~30年;同時(shí),還首次提出了內(nèi)澇防治設(shè)計(jì)重現(xiàn)期(特大城市50~100年,大城市30~50年,中等城市和小城市20~30年),并按道路中一條車道的積水深度不超過15cm進(jìn)行校核[3]。
1.3 提升排水防澇設(shè)計(jì)技術(shù)
采用水力模型對(duì)下穿立交暴雨產(chǎn)匯流過程進(jìn)行模擬,評(píng)估不同設(shè)計(jì)方案的積水深度和積水歷時(shí),可大幅提升排水防澇設(shè)計(jì)水平[4-7]。由于下穿立交地形坡度較大,一維模型不能很好反應(yīng)真實(shí)的地面漫流過程,鑒于下穿立交排水防澇的特殊性和重要性,建議采用二維模型進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。此外,下穿立交匯水面積比較小,建議采用較高精度的地形數(shù)據(jù),精度不宜低于1:500。
2 擋水設(shè)施
2.1 分離高低水系統(tǒng)
下穿立交引道兩端應(yīng)采取措施,控制匯水面積,減少坡底聚水量[3]。立體交叉道路宜采用高水高排、低水低排,且互不連通的系統(tǒng)。應(yīng)有防止客水流入低水系統(tǒng)的可靠措施,當(dāng)附近河道河堤對(duì)下穿立交排水安全有隱患時(shí),應(yīng)采取加高、加固河堤等措施防止河水倒灌。為防止外部重力流排水管線承壓狀態(tài)時(shí)冒水,應(yīng)避免其穿越下穿立交區(qū)域。
2.2 治理地下水考慮長(zhǎng)期性
當(dāng)下穿立交最低點(diǎn)低于地下水位時(shí),應(yīng)采取措施防止地下水進(jìn)入下穿立交。目前許多城市采用初期投資較少的滲渠、盲管或盲溝等措施收集地下水,但長(zhǎng)時(shí)間使用之后盲管等易發(fā)生堵塞而減小排水能力,容易造成下穿立交側(cè)墻表面滲水,同時(shí)也易造成翻漿和凍脹。建議采用在上海、北京等許多城市成功應(yīng)用的U型槽鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)橋體防水,雖然初期投資較大,但防水效果可靠,可減小雨水泵站的設(shè)計(jì)規(guī)模,從而大幅減少泵站運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。
2.3 避免其它管線進(jìn)入下穿立交
目前,我國(guó)城市下穿立交內(nèi)有電力、電信等其它市政管線井,強(qiáng)降雨情況下,雨水通過密閉性差的管線井口進(jìn)入到下穿立交內(nèi),引起積水。此外,下穿立交系統(tǒng)內(nèi)雨水也可能進(jìn)入到市政管線井內(nèi),引起設(shè)備損害。因此,設(shè)計(jì)中應(yīng)避免其它管線進(jìn)入下穿立交區(qū)域;不能避免時(shí),應(yīng)設(shè)置措施防止雨水徑流通過其它市政管線進(jìn)入下穿立交區(qū)域。
3 雨水收集
3.1 雨水口設(shè)計(jì)考慮堵塞
雨水口易被路面垃圾和雜物堵塞,平箅雨水口在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮50%被堵塞,立箅式雨水口應(yīng)考慮10%被堵塞[3]。暴雨期間,雨水管道一般處于承壓狀態(tài),其所能排除的水量要大于重力流情況下的設(shè)計(jì)流量,因此建議雨水口和雨水連接管流量按照雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期所計(jì)算流量的1.5倍~3倍計(jì),并且雨水口數(shù)量宜考慮1.2~2.0的安全系數(shù),通過提高路面進(jìn)入地下排水系統(tǒng)的徑流量,緩解道路積水。鑒于下穿立交排水的特殊性和重要性,當(dāng)條件許可時(shí),宜取上限。
3.2 橫向截水溝注重安全性
由于下穿立交縱坡大,雨水匯水快、水流急。因此,下穿立交雨水收集系統(tǒng)建議采用設(shè)置橫向截水溝的形式來截取縱向水流再通過管渠排入泵站集水池。橫向截水溝上敷設(shè)的水溝蓋應(yīng)保證車輛及行人的安全。
4 雨水泵站
4.1 采用節(jié)地型泵站
下穿立交雨水泵站建設(shè)時(shí),常常受到建設(shè)用地限制[2,8],建議采用一體化預(yù)制泵站等節(jié)地型泵站。一體化預(yù)制泵站具有全地下式、占地面積小、施工工期短、環(huán)境影響小和無人值守等特點(diǎn),在國(guó)外已有超過50年的歷史,技術(shù)成熟,目前在國(guó)內(nèi)成功案例也較多,包括北京天安門污水泵站(600t/d)、上海祝橋雨污合流泵站(1萬t/d)、天津市濱海新區(qū)起步區(qū)南部雨水泵站(27萬t/d)、成都市元華路南延線~老雙華路節(jié)點(diǎn)隧道雨水泵站(4.9萬t/d)和天津市麗江道地道雨水泵站(14萬t/d)等。建議在《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》修訂中對(duì)泵站節(jié)地提出要求,并編制《一體化預(yù)制泵站應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)節(jié)地型泵站的推廣。
4.2 防止泵站受淹
雨水泵站是排除下穿立交積水的主要設(shè)施,但北京、上海、寧波、成都等城市調(diào)查發(fā)現(xiàn),暴雨時(shí)雨水泵站常常受淹,從而導(dǎo)致地面積水嚴(yán)重。為保證在設(shè)計(jì)重現(xiàn)期內(nèi)的降雨期間水泵能正常啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn),應(yīng)對(duì)雨水泵站和配電設(shè)備的安全高度進(jìn)行計(jì)算校核。當(dāng)不具備將雨水泵站整體地面標(biāo)高抬高的條件時(shí),應(yīng)采取措施防止泵站和配電設(shè)備受淹,措施可包括提高配電設(shè)備設(shè)置高度、安裝防水擋水設(shè)施等[3]。
5 雨水調(diào)蓄
5.1 注重調(diào)蓄與現(xiàn)有設(shè)施的協(xié)調(diào)
首先調(diào)蓄設(shè)施要與整個(gè)立體交叉道路充分協(xié)調(diào),尤其要保證墩柱、橋臺(tái)、擋土墻等構(gòu)筑物和重要管線的安全,不能影響其安全運(yùn)行;下穿立交區(qū)域交通復(fù)雜、用地緊張,調(diào)蓄設(shè)施宜與周邊綠地、廣場(chǎng)、停車場(chǎng)和景觀水體等設(shè)施統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工建設(shè);一般而言,調(diào)蓄量就是超過泵站排水能力的雨水量,因此,調(diào)蓄設(shè)施要與雨水泵站充分協(xié)調(diào),確保投資效益最優(yōu)。
5.2 統(tǒng)籌考慮調(diào)蓄削峰、控污與利用
下穿立交調(diào)蓄設(shè)施具有削減雨水管道峰值流量、削減雨水污染和加強(qiáng)雨水資源化利用等多種用途,應(yīng)在其規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)考慮其主導(dǎo)功能;對(duì)于大多數(shù)城市而言,其主導(dǎo)功能是通過削減雨水管道峰值流量,防治下穿立交區(qū)域地面積水,提高汛期道路通行能力;由于下穿立交區(qū)域標(biāo)高較低、空間狹小、納污容量相對(duì)較高且污染物成分復(fù)雜[8],對(duì)于受納水體環(huán)境敏感、下穿立交地表徑流污染較大等地區(qū),宜控制降雨初期的雨水污染,收集的雨水宜就近排入污水管道或就地處理設(shè)施[8,9]。有條件的地區(qū),調(diào)蓄的雨水經(jīng)處理標(biāo)準(zhǔn)后,可用于綠化澆灌、回灌地下、市政雜用、河道景觀等,節(jié)約水資源[10,11]。
6 出水設(shè)施
6.1 建立獨(dú)立出水設(shè)施
下穿立交排水的可靠程度主要取決于排水系統(tǒng)出水口的暢通,故應(yīng)設(shè)獨(dú)立排水系統(tǒng),并應(yīng)就近排入河道或調(diào)蓄池,盡量不要利用其他排水管渠排出。例如,某下穿立交雨水泵站出水管與市政雨水管渠連通,由于市政雨水管渠渲泄不暢,致使每逢雨季,不能及時(shí)排除下穿立交雨水徑流,形成大量積水,嚴(yán)重影響交通,不得不進(jìn)行改建。
6.2 提升區(qū)域排放能力
上海、北京等城市多數(shù)下穿立交的周邊區(qū)域排水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)偏低,暴雨時(shí),客水進(jìn)入下穿立交,從而導(dǎo)致下穿立交嚴(yán)重積水問題。通過下穿立交的周邊區(qū)域排水系統(tǒng)提標(biāo)改造,提升區(qū)域排放防澇能力,是下穿立交安全排水的前提條件。由于周邊區(qū)域排水系統(tǒng)一般較大,提標(biāo)改造需要一定周期,在改造前應(yīng)考慮其對(duì)下穿立交區(qū)域排水防澇系統(tǒng)的影響。
7 檢測(cè)控制
7.1 積水監(jiān)測(cè)報(bào)警
為防止行人車輛進(jìn)入積水較深的下穿立交區(qū)域,造成人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失,應(yīng)在進(jìn)入下穿立交前較明顯的位置設(shè)置標(biāo)尺,表明下穿立交的積水深度和標(biāo)識(shí)線,并設(shè)置提醒標(biāo)語(yǔ)等。有條件的下穿立交,宜設(shè)置積水自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警設(shè)施。積水自動(dòng)檢測(cè)設(shè)施可設(shè)置于下穿立交路面最低點(diǎn)和泵站集水池內(nèi),積水自動(dòng)檢測(cè)結(jié)果可通過信息控制系統(tǒng)傳輸至LED智能報(bào)警系統(tǒng)或聲光報(bào)警系統(tǒng)(北京規(guī)定發(fā)布預(yù)警水位為270mm[2]),實(shí)現(xiàn)水位變化檢測(cè)、積水智能報(bào)警、信息發(fā)布和遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮,做到提前預(yù)警和警示。
7.2 澇災(zāi)應(yīng)急搶險(xiǎn)
為保證下穿立交排水安全,下穿立交應(yīng)設(shè)置移動(dòng)式水泵、移動(dòng)式發(fā)電機(jī)、輸水軟管、應(yīng)急編織袋和土方、臨時(shí)照明設(shè)備等澇災(zāi)應(yīng)急搶險(xiǎn)設(shè)施;應(yīng)在積水監(jiān)測(cè)到一定深度(北京規(guī)定為300mm[2])時(shí),采取等錐形交通路標(biāo)、路欄、防撞桶(墻)等物理性交通臨時(shí)阻攔設(shè)施,禁止行人車輛通行,防止類似2012年北京7.21下穿立交人員死亡事件再次發(fā)生。
8 結(jié)語(yǔ)
下穿立交是城市交通的重要節(jié)點(diǎn),但也是城市內(nèi)澇的重災(zāi)區(qū)?!妒彝馀潘O(shè)計(jì)規(guī)范》(2013版)對(duì)下穿立交排水設(shè)計(jì)提出了更高的要求,但目前仍缺乏專門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,建議有關(guān)部門編制《下穿式立體交叉道路排水防澇設(shè)計(jì)規(guī)范》等國(guó)家、行業(yè)和協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)加強(qiáng)節(jié)地型泵站等新技術(shù)在下穿立交排水防澇系統(tǒng)中的應(yīng)用。
致謝:感謝上海市排水管理處、北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、寧波市排水管理處、成都市建設(shè)委員會(huì)、常州市排水管理處、鎮(zhèn)江市排水管理處、昆山市規(guī)劃局、南通市市政設(shè)施管理處和昆明滇池投資有限責(zé)任公司等單位在調(diào)研方面提供的幫助。
參考文獻(xiàn)
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(文章來源:全國(guó)給水排水技術(shù)信息網(wǎng) 42 屆技術(shù)交流會(huì)論文集)
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