淺談城市道路積水問題及市政道路線性排水工程

李永培

摘要：城市道路設(shè)計(jì)時(shí)為了更好的方便人們生活，避免路面過早損壞，需要及時(shí)排除路面積水，同時(shí)為改善城市的衛(wèi)生條件，也要及時(shí)排除生活污水以及生產(chǎn)廢水。本課題結(jié)合城市排水設(shè)計(jì)實(shí)踐，闡述市政道路線性排水應(yīng)該注意的事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：道路積水；市政道路；線性排水；

路面積水嚴(yán)重危害市政道路質(zhì)量，縮短道路壽命，給人們的生產(chǎn)生活帶來不便。瀝青混凝土路面在積水的影響下會(huì)出現(xiàn)松散、開裂等現(xiàn)象，積水從裂縫處不斷深入路面深層結(jié)構(gòu)，降低瀝青粘著性，深層次破壞的路面的整體結(jié)構(gòu)；在積水的影響下，路面接縫處容易形成唧泥，使基層出現(xiàn)濕軟，降低強(qiáng)度；混凝土面板在積水侵蝕和上層負(fù)荷作用下不均勻沉降加重，最終出現(xiàn)斷板和開裂，導(dǎo)致路面過早的損壞采取有效措施疏導(dǎo)路面積水，使路面保持最佳穩(wěn)定性和強(qiáng)度，對(duì)延長(zhǎng)路面壽命具有重要作用。

一、道路積水原因分析

從城市道路排水系統(tǒng)調(diào)查的結(jié)果來看，排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用的管徑大小均能滿足道路排水的要求，但是部分路面仍存在積水。找出路面產(chǎn)生積水的原因，采取有效措施疏導(dǎo)積水，減少積水對(duì)路面的破壞是市政道路保養(yǎng)工作的重要內(nèi)容。根據(jù)水文水利相關(guān)知識(shí)分析得出以下結(jié)論：道路雨水口泄水能力大于雨水流入下水管道的流量時(shí)，路面積水能夠及時(shí)的疏導(dǎo)，路面不會(huì)出現(xiàn)積水。反之，隨著時(shí)間的積累會(huì)在路面形成大量的積水，嚴(yán)重?fù)p害道路路面。因此，設(shè)計(jì)道路排水系統(tǒng)時(shí)選擇前面的方案，該方案出現(xiàn)中超流量也會(huì)經(jīng)常引起路面積水情況發(fā)生。超流量主要指雨水口匯水量和泄水量之間的差值，這部分水通常越過雨水口流向路面低的區(qū)域，最終形成路面積水。造成雨水口出現(xiàn)超流量的因素很多主要包括降雨量突增、路面縱橫坡度設(shè)計(jì)不合理等。降雨量突增隨意性大、階段性強(qiáng)，遇到這種情況增加排水設(shè)備就能有效緩解路面積水情況。路面縱橫坡度設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致路面積水，危害極大而且不容易排除。因此，減少路面積水主要針對(duì)這種情況進(jìn)行分析。

（1）當(dāng)?shù)缆返目v坡小于0.3%時(shí)，路面雨水流速降低，雨水不能快速流向低處，增大路面雨水滯留的機(jī)率。雨水主要通過路邊的雨水口排放，每一個(gè)雨水口能夠承擔(dān)路面匯水面積的流量，因此不容易引發(fā)超流現(xiàn)象，但是會(huì)使路面出現(xiàn)一層水膜，給人們的出行帶來影響。

（2）當(dāng)?shù)缆返钠露仍?.3-2%之間時(shí)，路面上的雨水會(huì)順著縱坡向下游流，當(dāng)遇到橫坡范圍不大時(shí)，雨水水面的寬度會(huì)超過雨水口的寬度，導(dǎo)致雨水不能完全進(jìn)入雨水口，部分雨水會(huì)在路面低洼處匯集形成超流水量。為了盡快處理這種現(xiàn)象造成的路面積水情況，需要采取有效的截流措施，比如路在面低洼的位置進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)等。

（3）當(dāng)路面坡度大于2%時(shí)，路面雨水流速加快，部分雨水會(huì)跳過雨水口流向下游，是路面雨水口的排水能力大大下降。雨水會(huì)路面的低洼處迅速匯集，如果該位置沒有良好的泄水能力會(huì)產(chǎn)生大量的積水。

總之，現(xiàn)在路面積水嚴(yán)重主要因?yàn)橛晁诓捎命c(diǎn)排法，這種方法收集雨水效率相對(duì)較低，成為路面積水的主要誘因。對(duì)路面排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，按理論計(jì)算能夠充分將雨水收集匯集在主排水管道，但是經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在多采用尺寸為380mm*680mm雨水口蓖子，而且不管哪種類型的篦子只有三分之一的篦孔被利用，其它篦孔收集雨水作用被閑置，不能充分發(fā)揮整個(gè)篦子收集雨水的能力。當(dāng)遇到積水深度為10cm的情況也很難提高篦孔的利用率，存在大量資源浪費(fèi)情況。因此，為了提高路面排水能力需要對(duì)其進(jìn)行深刻的研究，改善目前雨水口現(xiàn)狀。

二、線性排水技術(shù)介紹

線性排水最早出現(xiàn)在歐洲市場(chǎng)，它是模塊化系統(tǒng)由多個(gè)部件組合而成，不同規(guī)格組合模塊能夠滿足人們的不同需求。經(jīng)過多年的發(fā)展線性排水被廣泛應(yīng)用于不同工程建設(shè)的排水設(shè)計(jì)中，并取得了良好的效果，成為現(xiàn)代建筑排水系統(tǒng)的重要組成部分。市政道路工程中的線性排水是外形呈帶狀、線型位于道路邊緣的排水系統(tǒng)。線性排水和傳統(tǒng)點(diǎn)型排水系統(tǒng)相比優(yōu)點(diǎn)更為突出，它由U型槽體和排水通道、蓋板組成。

三、市政道路線性排水優(yōu)點(diǎn)

線性排水系統(tǒng)獨(dú)特結(jié)構(gòu)決定了在排水功能上的優(yōu)勢(shì)，有效避免傳統(tǒng)排水設(shè)備利用率不高的缺點(diǎn)。

1.線性排水通過U型槽體將路面的雨水收集起來，減少了雨水在道路上的存留時(shí)間，降低雨水在道路上匯集的可能，為高效排水奠定基礎(chǔ)。

2.工程占地面積小，開挖深度淺不但降低施工成本，還避免了管線施工相撞的機(jī)率，給其它工程施工帶來較小影響，同時(shí)簡(jiǎn)化道路縱橫坡設(shè)計(jì)，整個(gè)施工過程操作簡(jiǎn)單。

3.在收集道路雨水和排水功能上獲得顯著提高，在泄露面積相同的條件下提高了200%-300%。

4.線性排水后期維護(hù)簡(jiǎn)單，由于U型槽埋深較淺給清理工作帶來了極大的便利，大大減少維護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少維護(hù)工作中的成本開支。

5.線性排水外觀尺寸能夠和道路完美銜接，徹底杜絕齒狀馬路現(xiàn)象，提升道路的美觀。線性排水優(yōu)勢(shì)不僅表現(xiàn)在排水體系和維護(hù)方便上，在雨水收集體系結(jié)合過程中也起著不可替代的作用。線性排水體系采用透氣透水磚收集步道上的雨水，通過集水管將雨水引流U型槽中形成過濾后的混水，再進(jìn)一步流入雨水收集池。對(duì)于雨水資源不足的城市，使用線性排水系統(tǒng)不管從經(jīng)濟(jì)效益還是取得的實(shí)際效果來看，都能具有較高的利用價(jià)值。線性排水系統(tǒng)在雨水利用上還能發(fā)揮保護(hù)作用。比如，夏季在太陽(yáng)的照射下，混凝土路面溫度急劇升高可到50-60度，降雨時(shí)雨水在路面流動(dòng)會(huì)吸收大量熱量，這些雨水直接用于綠毒灌溉會(huì)導(dǎo)致大量花草死亡。線性排水系統(tǒng)U型槽將雨水混合，降低雨水溫度，保護(hù)綠地花草安全。

四、線性排水系統(tǒng)的水利計(jì)算

以上介紹了線性排水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際市政道路情況設(shè)計(jì)合理的線性排水系統(tǒng)發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，保持道路最佳狀態(tài)是一項(xiàng)值得深究的內(nèi)容。設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)首先要對(duì)系統(tǒng)水利性能做詳細(xì)的探究，它是判定排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理的關(guān)鍵參數(shù)?？茖W(xué)合理的水利計(jì)算能夠充分發(fā)揮排水系統(tǒng)存儲(chǔ)和輸送水體的主要功能，以提高路面積水的疏導(dǎo)效率。

通過對(duì)傳統(tǒng)恒定均勻流和非均勻流模型的對(duì)比計(jì)算，可以看出線性排水系統(tǒng)在非均勻流模型計(jì)算中結(jié)果更加精確，主要因?yàn)榉蔷鶆蛄髂Ｐ统浞挚紤]了坡度和水利計(jì)算長(zhǎng)度對(duì)排水性能的影響，針對(duì)不同的坡度都能選擇合理的斷面。而恒定均勻流模型在坡度較小時(shí)，水流速基本趨向于零，計(jì)算出的水溝橫截面積較大，造成材料的浪費(fèi)，坡度較大時(shí)水位容易被低估，計(jì)算出的橫截面積偏小，出現(xiàn)大量積水。影響線性排水系統(tǒng)水利性能的因素有很多，不僅僅局限在水溝的坡度和尺寸上，總的

來講為了提升其水利性能需要對(duì)以下幾方面引起足夠重視。

（1）線性排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將溝底設(shè)計(jì)成一定的坡度，能夠大大提高溝內(nèi)水的自流能力，提高整個(gè)線性排水系統(tǒng)能的水利性能。

（2）在確定排水口數(shù)量和位置時(shí)，需要結(jié)合設(shè)計(jì)的雨水量和溝道的排水能力進(jìn)行綜合的考慮。另外，排水口形式對(duì)線性排水系統(tǒng)的排水性能也有顯著影響，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)具體的情況采取合理的排水口設(shè)計(jì)方案。

（3）如果線性排水橫截設(shè)計(jì)在連續(xù)坡度的位置，這時(shí)需要著重考慮連續(xù)坡度排入該線性排水溝水量的大小，研究雨水是否完全被截流。線性排水系統(tǒng)的溝道蓋板決定流入溝槽的水量，對(duì)水量部分截流還是全部截流起著重要的影響，因此設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意這方面的考慮。部分截流主要應(yīng)用在橫截連續(xù)坡度的場(chǎng)地上，主要因?yàn)槠露冗B續(xù)的水流量比較大，而溝道蓋板的泄水面積有限，因此不可避免的導(dǎo)致過多的雨水流向其他低洼位置，在進(jìn)行下一溝道雨水量計(jì)算時(shí)要注意將這部分水量考慮在內(nèi)。在設(shè)計(jì)時(shí)通?？紤]雨水的全部截流，這種設(shè)計(jì)比較理想。為了達(dá)到將雨水全部截流的目的，通常將線性溝道位置設(shè)計(jì)在坡度最低位置。

五、線性溝道材質(zhì)的選擇

修建溝道時(shí)現(xiàn)在比較常用的材質(zhì)是混凝土，不管哪種類型溝道的修建幾乎都使用混凝土材質(zhì)。但是隨著科技的進(jìn)步，市場(chǎng)上新型材料不斷出現(xiàn)，比如樹脂混凝土等材質(zhì)在線性管道修建上的應(yīng)用越來越廣泛，極大的提高了管道性能。樹脂混凝土主要由級(jí)配砂石、樹脂和化學(xué)硬化劑組成，這種材質(zhì)在防滲性能、抗化學(xué)腐蝕等諸多性能上優(yōu)勢(shì)明顯，避免了混凝土設(shè)計(jì)的弊端。經(jīng)過多次工程實(shí)踐證明，充分證明了它在線性管道應(yīng)用上的優(yōu)越性能。下面簡(jiǎn)單介紹一下樹脂混凝土的優(yōu)點(diǎn)。

（1）在橫截面積相同的情況下重量是混凝土質(zhì)量的一半，但是抗壓性能是它的4倍，具有質(zhì)地輕、強(qiáng)度高的雙重優(yōu)點(diǎn)，因此，在施工中更加容易操作。

（2）樹脂混凝土水淹沒侵蝕深度為零，因此使用過程中不會(huì)因?yàn)楸砻嬉后w滯留將構(gòu)件凍裂。

（3）表面粗糙程度大小對(duì)快速排水和雜物具有重要影響，而且給后期的維護(hù)清洗帶來方便，樹脂混凝土的粗糙系數(shù)是0.095可以和PVC管道相媲美。

（4）樹脂混凝土不需要另外增加保護(hù)層就能有效的防止酸雨、含油污水的侵蝕，而且處在復(fù)雜的環(huán)境中也不會(huì)影響其性能。

六、管道蓋板承載性能的選擇

我國(guó)制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)蓋板承載性能的選擇并沒有明確的規(guī)定，和歐洲地區(qū)相比還比較落后。按照歐洲制定的使用標(biāo)準(zhǔn)需要根據(jù)地面的不同用途，選擇不同承載性能的蓋板。在線性蓋板選擇時(shí)，可以適當(dāng)參考?xì)W洲標(biāo)準(zhǔn)，使工程項(xiàng)目的投資達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

七、實(shí)際使用需求分析

在線性排水系統(tǒng)交付使用時(shí)，滿足實(shí)際應(yīng)用需求是最重要的一部分，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是否合理直接關(guān)系著疏導(dǎo)積水的效率，和人們的日常生活關(guān)系緊密。它主要包括線性排水蓋板外觀、花紋、材質(zhì)等方面的設(shè)計(jì)；同時(shí)還需要注意不同場(chǎng)所的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，比如在人員密集的地方為了突出保護(hù)高跟鞋，需要注意蓋板的開孔不能大于8mm；另外蓋板的日常維護(hù)是人們比較關(guān)心的問題，包括如何將蓋板安裝穩(wěn)定、怎樣方便的打開維護(hù)等內(nèi)容。經(jīng)過上述分析設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)滿足要求的線性排水系統(tǒng)，能夠減少路面積水，極大的提高人們的生活質(zhì)量。

八、總結(jié)

城市道路積水給道路設(shè)施帶來的破壞不言而喻，采取有效的措施減少路面積水在延長(zhǎng)道路使用壽命，方便人們出行，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展上具有重要意義。運(yùn)用線性排水技術(shù)能夠大大降低雨水在路面的匯流時(shí)間，提高排水設(shè)施利用率。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，用于線性排水系統(tǒng)的材質(zhì)不斷突破，優(yōu)點(diǎn)更加突出，進(jìn)一步提升了線性排水系統(tǒng)的綜合性能。相信不久的將來線性排水將會(huì)在市政道路建設(shè)中廣泛應(yīng)用，同時(shí)更為先進(jìn)的排水技術(shù)也會(huì)被應(yīng)用到道路工程建設(shè)中。

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