淺談上海市道路積水改善工程設(shè)計(jì)

摘要：文章對(duì)上海市道路積水的原因進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并介紹了道路積水改造的解決方案、施工方法及工程實(shí)例。

關(guān)鍵詞：上海；道路；積水；改善；低標(biāo)

上海市瀕江臨海，地勢(shì)低平，素有“抗得住旱、經(jīng)不住澇”的說(shuō)法，加上市中心多是由舊租界發(fā)展起來(lái)的老城，地下管網(wǎng)超期服役，市區(qū)幾乎每年雨水為患，暴雨期間雨水溢流、道路積水等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，給居民生活和工作帶了諸多不便。此外上海市中心舊城區(qū)普遍存在雨污混接現(xiàn)象，因此這些地區(qū)漫溢的雨水可能會(huì)帶有大量污染物，甚至糞便等致病源，造成周邊環(huán)境的污染，甚至嚴(yán)重危害居民的身體健康。道路積水狀況急需改善。

1 道路積水的原因

為此新世紀(jì)以來(lái)，上海市政府就開(kāi)始推行被市民親切譽(yù)為“民心工程”的市區(qū)道路積水改善工程，計(jì)劃到2010年完成上海中心城區(qū)所有低標(biāo)準(zhǔn)排水系統(tǒng)的改造。其中，2006年至2008年3年內(nèi)計(jì)劃實(shí)施50至60個(gè)道路積水改善工程，通過(guò)對(duì)這些工程部分道路積水原因的分析統(tǒng)計(jì)（詳見(jiàn)表2）表明，造成道路積水的因素主要有以下幾個(gè)方面：

1．1 低標(biāo)排水系統(tǒng)

低標(biāo)排水系統(tǒng)道路原有排水系統(tǒng)大多建造時(shí)期較早，如上世紀(jì)七、八十年代，該時(shí)期我國(guó)大多數(shù)城市排水管渠的設(shè)計(jì)參數(shù)基本沿用前蘇聯(lián)規(guī)范， 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低， 使得排水管徑普遍偏小， 過(guò)水能力嚴(yán)重不足， 埋深淺，再加上管材質(zhì)量差及管道坡度控制不嚴(yán)格等因素， 造成雨季街面積水嚴(yán)重， 旱季雨水口臭氣溢出， 嚴(yán)重影響城區(qū)內(nèi)大氣環(huán)境質(zhì)量。

1．2 雨水口堵塞或損壞

路面雨水通過(guò)道路兩側(cè)的雨水口排入城市雨水管，因此雨水口堵塞或者損壞將直接引起路面積水。造成雨水口堵塞的原因很多種，例如道路修復(fù)工程中廢棄混凝土的隨意堆放、道路揚(yáng)塵嚴(yán)重、交通偶發(fā)事件等都可能造成雨水口的堵塞，甚至于道路兩側(cè)樹(shù)木飄落的樹(shù)葉（尤其上海地區(qū)普遍種植的法國(guó)梧桐、泡梧桐等闊葉樹(shù)木的樹(shù)葉）也可能遮擋雨水口，造成雨水口無(wú)法發(fā)揮其功能。

1．3 雨水管道淤塞及損壞

同樣造成雨水管道損壞的原因也很多，包括：不良地質(zhì)造成管道及管道基礎(chǔ)的不均勻沉降，進(jìn)而引起管節(jié)的錯(cuò)位，長(zhǎng)久以后使得管道破損甚至坍塌；管道養(yǎng)護(hù)力度不滿(mǎn)足實(shí)際要求，特別是在排水系統(tǒng)末梢，管道淤積嚴(yán)重，降低了管道過(guò)水能力；由于城市發(fā)展較快，部分道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不滿(mǎn)足實(shí)際要求，尤其是在例如寶山區(qū)等工業(yè)較集中地區(qū)，這些區(qū)縣里不乏以集卡類(lèi)重型車(chē)輛交通為主的城市主道路，由于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低引起路面損壞嚴(yán)重，甚至造成雨水口及地下雨水管道損壞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

1．4 道路低洼

道路設(shè)計(jì)一般結(jié)合排水要求設(shè)有縱坡和橫坡，以利于雨水收集。但由于路面常年累月地使用，有的路面出現(xiàn)不規(guī)則沉降，形成路面的低洼，即使有雨水口，雨水也不能正常排入城市雨水管道。此外，由于上海市城市發(fā)展迅猛，一些建設(shè)時(shí)期較早，按照城市次干道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的道路實(shí)際上承擔(dān)著城市主干道功能，其道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)未達(dá)到要求，長(zhǎng)期的超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)，造成道路路面嚴(yán)重?fù)p壞，道路低洼點(diǎn)較多，甚至造成地下雨水管道損壞的現(xiàn)象發(fā)生。例如寶山區(qū)江楊南路，原道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，而目前道路上行走車(chē)輛以重型集卡為主，并且每日車(chē)流量非常大，造成路面嚴(yán)重?fù)p壞，暴雨時(shí)期常有道路低洼積水點(diǎn)，另外根據(jù)寶山區(qū)給排水管理所介紹不少路段雨水管道有嚴(yán)重壓壞破損的情況發(fā)生。

1．5其他

除以上原因外，不同道路可能有其它的特殊情況造成積水。例如，普陀區(qū)真南地區(qū)（交通路、真南路等），屬于待建排水系統(tǒng)，原有排水設(shè)施薄弱，市政排水管管徑未達(dá)標(biāo)、局部地區(qū)改建后大管接小管、水流方向不順等狀況經(jīng)常出現(xiàn)，使暴雨時(shí)排水受阻，造成道路積水。另外，還存在由于其他工程在施工范圍內(nèi)路段上實(shí)施臨時(shí)排水等措施，造成水流不暢、局部阻塞等狀況等暫時(shí)性積水原因。

表2調(diào)查的10條道路都屬于低標(biāo)排水系統(tǒng)，針對(duì)這些道路通常采用的解決方案是依據(jù)城市雨水專(zhuān)業(yè)規(guī)劃，根據(jù)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)重新復(fù)核管徑，其中重現(xiàn)期P一般地區(qū)取1~2年，金融、貿(mào)易區(qū)、行政中心區(qū)等要害區(qū)域取3年，按照計(jì)算結(jié)果重新選取管徑敷設(shè)管道及雨水口。具體的實(shí)施方案我們可以結(jié)合道路的實(shí)際情況以及工程投資等其他方面采取不同的考慮。對(duì)于江楊南路這種存在道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低的情況，道路修復(fù)需與雨水管道翻排同步實(shí)施，避免新敷設(shè)管道由于道路結(jié)構(gòu)問(wèn)題被損壞。

除了上述工程性措施外，工程建成后，相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)工作需配套跟進(jìn)，路面清掃、管道清淤等工作不容忽視。此外，道路雨水口如有損壞應(yīng)及時(shí)修繕。

3 主要采用的施工方法

排水管道常用的施工方法有開(kāi)槽埋管、頂管施工、定向鉆施工等。道路積水改善工程中可根據(jù)道路實(shí)際情況選用適宜的施工方法，特殊情況還可采用內(nèi)襯修復(fù)等其它施工方法。

3．1 非開(kāi)挖施工技術(shù)

包括頂管施工、定向鉆施工等。對(duì)于道路地下管線密集，沿線交通繁忙的情況，通常考慮采用非開(kāi)挖施工技術(shù)，以減少對(duì)其他地下管線及地面交通的影響。

3．2 開(kāi)槽埋管

開(kāi)槽埋管由于需要開(kāi)挖路面，對(duì)交通影響較大，因此在大多交通繁忙路段無(wú)法實(shí)施開(kāi)槽埋管。通常如道路工程同步實(shí)施，采用開(kāi)槽埋管施工較為合適。

3．3 內(nèi)襯修復(fù)

內(nèi)襯修復(fù)也屬于非開(kāi)挖技術(shù)的一種，這里將它單列出來(lái)，主要是因?yàn)檫@種技術(shù)主要應(yīng)用于管道修復(fù)。它主要包括內(nèi)套管工法、現(xiàn)場(chǎng)固化法、螺旋制管法和破管置換法。對(duì)于道路積水改善工程，內(nèi)套管工法、螺旋制管法由于損失的管道斷面積較大，因此基本不采用。而現(xiàn)場(chǎng)固化法（Cured-in-Place；CIPP）又稱(chēng)翻轉(zhuǎn)法，是在既有的舊管內(nèi)壁襯裝一層熱固性復(fù)合材料，通過(guò)加熱等方法使其固化，形成一條有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的新管道。該工藝可形成非原斷面，原管道存在錯(cuò)口、變形，小角度的彎曲也可以應(yīng)用，并且與原管道結(jié)合較好，襯管緊貼舊管管壁，過(guò)水?dāng)嗝鎿p失小，摩阻系數(shù)小、修復(fù)后過(guò)水能力不下降，對(duì)施工入口要求低，施工場(chǎng)地要求較頂管小。在舊管過(guò)水能力滿(mǎn)足要求的情況下可以采用該技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。因此該技術(shù)目前在上海道路積水改善工程中只有極少數(shù)應(yīng)用。

4 工程實(shí)例

以江楊南路雨水管道翻排工程為例。

江楊南路位于上海市寶山區(qū)，為規(guī)劃城市主干路，紅線寬度50m，沿線有眾多鋼鐵等重工業(yè)企業(yè)，是上海市寶山區(qū)境內(nèi)主要的南北向通道，承擔(dān)著大量貨運(yùn)交通。近年來(lái)暴雨天氣道路積水時(shí)有發(fā)生。

4.1 道路積水原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)路段上以重型集卡車(chē)輛為主，原道路路面損壞嚴(yán)重，道路低洼點(diǎn)較多，且道路兩側(cè)雨水口多為損壞或被粉塵堵塞。

上海市污水治理三期工程在江楊南路上敷設(shè)了一根φ2400～φ2700雨水總管，沿線街坊雨水管均接入該總管。道路原有φ450～φ800雨水管僅作為道路雨水收集管分段接入總管，解決了原排水系統(tǒng)低標(biāo)問(wèn)題，管徑基本滿(mǎn)足要求（重現(xiàn)期P=1a）。

另從寶山區(qū)給水排水管理所獲悉，江楊南路原有φ450～φ800雨水管建設(shè)年代較早，管道淤塞情況嚴(yán)重，并且由于道路路面損壞嚴(yán)重造成管道有較多破損情況。

綜上，江楊南路道路積水主要是由于管道及雨水口損壞、淤塞堵塞引起的。

4.2 道路積水改善方案

（1）采用的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與參數(shù)

(a)上海地區(qū)雨量公式

t=t1+mt2

其中：P－暴雨重現(xiàn)期，P=1年

t－降雨歷時(shí)(min)

t1－地面積水時(shí)間(min)，自排系統(tǒng)t1=5min～10min，

t2－管渠內(nèi)雨水流行時(shí)間(min)

m－折減系數(shù)，強(qiáng)排系統(tǒng)采用m=2

q－暴雨強(qiáng)度(l/s·hm2)

(b)雨水量計(jì)算公式

Q=ψqF

其中：Q－雨水設(shè)計(jì)流量(l/s)

ψ－徑流系數(shù)，根據(jù)規(guī)劃采用綜合徑流系數(shù)0.60

q－設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度(l/s·hm2)

F－匯水面積(hm2)

（2) 設(shè)計(jì)方案

為減小管徑及埋深，降低投資，廢除原有雨水管道后，按污水治理三期工程中現(xiàn)狀雨水管改接方案，新敷設(shè)管道仍分段接入江楊南路Φ2400～Φ2700雨水總管上的檢查井，管徑Φ600～Φ800。

由于道路大修工程同步實(shí)施，因此選用開(kāi)槽埋管施工。但由于江楊南路地下管線密集，無(wú)法保證較大的開(kāi)挖溝槽寬度，因此本工程管材選用開(kāi)挖溝槽寬度相對(duì)較小的玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管。

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作者簡(jiǎn)介：李青山；1979年7月23日性別：男；籍貫：新疆烏魯木齊市；目前就讀同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院（在職研究生），主要從事城市雨污混接方面研究。