橋梁排水事故收集池設(shè)計(jì)探究

王革來（廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510635）

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橋梁排水事故收集池設(shè)計(jì)探究

王革來（廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510635）

橋梁排水按照常規(guī)做法為經(jīng)橋面雨水口收集后通過沿橋墩敷設(shè)的雨水立管直排至橋下自然水體，但當(dāng)橋梁跨越水域環(huán)保要求較高時(shí)，如發(fā)生交通事故造成液態(tài)化學(xué)危險(xiǎn)品泄漏，常規(guī)排水做法會(huì)對(duì)橋下水體造成較大污染，有必要對(duì)此類橋梁排水設(shè)置事故收集池，受污染的排水經(jīng)收集池暫存后，再排入自然水體。結(jié)合工程實(shí)際，就事故收集池的設(shè)置形式，容積計(jì)算，運(yùn)行維護(hù)等方面進(jìn)行探究，相關(guān)方法可為新建跨越敏感水域的橋梁排水設(shè)計(jì)提供參照。

敏感水域；橋梁排水；事故收集池；雨水量

引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的提高，公路建設(shè)里程和機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)增長(zhǎng)，由此帶來的各類交通事故頻繁發(fā)生。液態(tài)化學(xué)危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛在發(fā)生交通事故時(shí)，容易造成泄漏事故，當(dāng)該事故發(fā)生在跨越敏感水域的橋梁上時(shí)，如不對(duì)泄漏事故區(qū)域的排水進(jìn)行有效隔離暫存，任其排放至自然水體，勢(shì)必造成極大的環(huán)境污染事故。

本文通過對(duì)實(shí)際工程的排水系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出對(duì)跨域敏感水域橋梁雨水進(jìn)行有組織的排放，并在系統(tǒng)排放入自然水體前設(shè)置排水事故收集池，從而提高發(fā)生事故的反應(yīng)時(shí)間，避免造成因交通事故連帶發(fā)生的污染水體環(huán)保事故。

1　工程概況

某大橋位于廣東省梅州市西北部，跨越程江河，是梅州市城市道路網(wǎng)規(guī)劃的重要組成部分。大橋采用雙向六車道公路兼顧城市道路功能，設(shè)計(jì)速度30km/h，荷載標(biāo)準(zhǔn)公路Ⅰ級(jí)、城市A級(jí)，橋梁、路基寬度均為40m，大橋全長(zhǎng)113.6m，橋面最大縱坡為3%。程江河水域環(huán)保要求較高，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求，對(duì)橋面雨水需進(jìn)行有組織排放，并設(shè)置相關(guān)沉淀設(shè)施，不得直排入程江河內(nèi)。

2　設(shè)計(jì)過程

2.1排水管道設(shè)計(jì)

根據(jù) 《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2006，2014年版）［3］第3.2.1條規(guī)定，雨水設(shè)計(jì)流量Qs（L/s）計(jì)算公式如下：

式中：Ψ-徑流系數(shù)，混凝土或?yàn)r青路面取0.95；F-匯水面積，等于橋面寬度乘以參與匯流的橋面長(zhǎng)度（hm2）；q-設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度［L/s·hm2）］，設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］第3.2.3條僅提供了通用計(jì)算公式，但其中參數(shù)選擇應(yīng)根據(jù)各地實(shí)際情況按照統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行確定，本項(xiàng)目所在位置暴雨強(qiáng)度公式如下：

式中：P-設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（年），按照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］第3.2.4條規(guī)定，本工程橋梁雨水排水重現(xiàn)期取5年；t-降雨歷時(shí)，為地面集流時(shí)間與管道流行時(shí)間累計(jì)值，本次計(jì)算合計(jì)取15min，經(jīng)計(jì)算可得本次雨水設(shè)計(jì)流量為162.95L/s，接入事故收集池的雨水總管采用鋼筋混凝土排水管，管徑D600，管道坡度0.002，管道滿流時(shí)最大設(shè)計(jì)排水能力274.54L/s，滿足橋梁雨水排水需要。

2.2事故收集池設(shè)計(jì)

2.2.1設(shè)計(jì)原理

根據(jù)《公路環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGB04-2010）［5］第6.4.2條規(guī)定，公路在經(jīng)過水環(huán)境質(zhì)量要求較高的水體時(shí)，路面徑流雨水在排入該水體前應(yīng)設(shè)置沉淀池處理。結(jié)合環(huán)保部門關(guān)于本工程排水的環(huán)保要求，本次設(shè)計(jì)的大橋排水系統(tǒng)事故收集池的設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到以下三個(gè)目的：

（1）對(duì)由橋梁上發(fā)生小型交通事故造成的少量漏油引起的雨水徑流起隔除浮油作用；

（2）對(duì)由橋梁上積累的沙塵和固體顆粒狀垃圾引起的雨水徑流起沉砂作用；

（3）對(duì)由橋梁上發(fā)生大型交通事故造成泄漏的大量化學(xué)危險(xiǎn)品和沖洗水起貯存作用。

通過對(duì)本工程橋梁雨水系統(tǒng)的分析，本次設(shè)計(jì)的橋梁雨水排水有組織收集排放系統(tǒng)原理見圖1。

圖1　雨水收集排放系統(tǒng)原理圖

2.2.2事故收集池容積的確定

事故收集池的最大設(shè)計(jì)容積應(yīng)按實(shí)際分兩種情況考慮：①事故發(fā)生時(shí)正在下雨，事故收集池容積為因事故造成的液態(tài)化學(xué)危險(xiǎn)品容積V1和橋面受污染雨水徑流容積V2之和；②事故發(fā)生時(shí)沒有下雨，事故收集池容積為因事故造成的液態(tài)化學(xué)危險(xiǎn)品容積V1和處理現(xiàn)場(chǎng)的事故沖洗水容積V3之和。事故收集池設(shè)計(jì)容積應(yīng)按以上兩種情況的計(jì)算結(jié)果較大值的情況作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

經(jīng)調(diào)查，目前中國(guó)常見的運(yùn)輸液態(tài)危險(xiǎn)品的車輛，包括運(yùn)油品的槽罐車和化工液體運(yùn)輸車，其容積在2～50m3之間，較常見的多在30m3以下，關(guān)于危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛發(fā)生事故時(shí)危險(xiǎn)品泄漏量概率見表1［4］。

表1　公路交通事故中的油罐車泄漏概率

由表1［4］數(shù)據(jù)可見，油罐車發(fā)生泄漏事故時(shí)油品泄漏量大于2kg的事件是一小概率事件，也即一般事故造成的泄漏量多在幾個(gè)立方，結(jié)合實(shí)際情況，考慮風(fēng)險(xiǎn)因素和不利狀態(tài)，本工程按一次事故產(chǎn)生液態(tài)化學(xué)危險(xiǎn)品泄漏容積V1=30m3考慮。

事故發(fā)生時(shí)受污染雨水徑流的計(jì)算，應(yīng)考慮橋面坡度和雨水口截流效率的因素，本工程雨水徑流受污染面按全部匯水面積考慮，設(shè)計(jì)雨水徑流收集量按橋面初期雨水棄流量計(jì)算，參照 《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（GB50400-2006）［2］第5.6.5條規(guī)定，初期棄流量為設(shè)計(jì)徑流厚度與匯水面積的乘積，參照 《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》［2］第5.6.4條規(guī)定，地面雨水棄流厚度可采用 3～5mm，本工程地面設(shè)計(jì)徑流厚度取4mm，經(jīng)計(jì)算總初期雨水棄流量V2=40× 113.6×4=18.17m3。

事故發(fā)生后產(chǎn)生的地沖洗水量參照 《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003，2009年版）［1］第3.1.10條規(guī)定，地面沖洗水量按每平方每次沖洗水量3L計(jì)算，考慮車輛長(zhǎng)度等實(shí)際情況，事故發(fā)生后需要地面沖洗的面積按沿橋長(zhǎng)度50m計(jì)算，即每次設(shè)計(jì)地面沖洗水量V3=50×40×0.003=6.0m3。

結(jié)合以上計(jì)算，本次事故收集池設(shè)計(jì)總有效容積取50m3，事故收集池平面尺寸為長(zhǎng)度6m寬度6m，池內(nèi)最大有效設(shè)計(jì)水深1.4m，隔油板底距池底0.5m，隔油部分面積22.8m2，設(shè)計(jì)隔油厚度0.3m，最大設(shè)計(jì)隔油量6.84m3，沉砂面積36m2，最大設(shè)計(jì)沉砂厚度0.4m，最大設(shè)計(jì)沉砂量14.4m3，事故收集池在正常狀態(tài)下（池內(nèi)無沉砂）最大設(shè)計(jì)受污染水和液態(tài)化學(xué)危險(xiǎn)品收納容積為50.4m3。事故收集池平面圖與剖面圖見圖2～3。

圖2　事故收集池平面圖

圖3　事故收集池剖面圖

2.2.3事故收集池運(yùn)行維護(hù)

（1）本工程事故收集池兼具雨水沉砂池功能，因此在建成后期運(yùn)行維護(hù)期間，應(yīng)根據(jù)池內(nèi)沉砂量和沉砂周期按需定期清掏池內(nèi)沉砂。

（2）本工程事故收集池對(duì)橋面雨水徑流具有隔油作用，因此池內(nèi)常態(tài)下會(huì)儲(chǔ)存一部分浮油，由于油份的揮發(fā)作用，在后期運(yùn)行維護(hù)期間人工進(jìn)入池內(nèi)清掏操作前，需對(duì)池內(nèi)有害氣體進(jìn)行檢測(cè)，如池內(nèi)有害氣體超標(biāo)，需先對(duì)池內(nèi)空氣進(jìn)行鼓風(fēng)換氣，確保空氣安全后方可人工進(jìn)入操作。

（3）事故收集池應(yīng)設(shè)置檢修人孔，人孔蓋板可選用通透型蓋板，兼具通氣功能，人孔周邊嚴(yán)禁煙火；檢修人孔蓋板下方應(yīng)設(shè)置防墜網(wǎng)，防止人員跌落。

（4）事故收集池在事故狀態(tài)下如油類或其他液態(tài)危險(xiǎn)化學(xué)品容量較大，超過隔油板儲(chǔ)油容量，應(yīng)果斷人工操作關(guān)閉隔油池出水口閘門，油類或其他液態(tài)危險(xiǎn)化學(xué)品，以及受污染的雨水徑流或沖洗水均收集暫存于池內(nèi)，后期用槽車運(yùn)送至相關(guān)污水處理廠進(jìn)行處理。事故收集池閘門采用木質(zhì)閘板，其下緣和兩側(cè)設(shè)置密封橡膠條，其頂部設(shè)置吊環(huán)，方便閘門操作。

（5）事故收集池周圍應(yīng)設(shè)警示標(biāo)志，并宜設(shè)置圍欄，事故收集池應(yīng)有專人定期維護(hù)檢修。

3　結(jié)論

本文通過對(duì)大橋排水系統(tǒng)設(shè)置事故收集池的設(shè)計(jì)探究，在防止跨越敏感水域橋梁上出現(xiàn)重大交通事故時(shí)連帶引發(fā)水體環(huán)境污染方面，有積極和實(shí)際作用。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的提高，對(duì)于水域水體的環(huán)境保護(hù)意識(shí)越來越強(qiáng)，跨越水體的橋梁排水采取傳統(tǒng)的直排入河和直排入江的排水系統(tǒng)已現(xiàn)不足，將橋梁排水有組織的收集集中排放，并在排水最終進(jìn)入自然水體前設(shè)置事故收集池，對(duì)于控制事故風(fēng)險(xiǎn)，方便事故善后，保護(hù)水體環(huán)境方面，具有現(xiàn)實(shí)意義。

［1］上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司．《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500 15-2003）［S］．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010．

［2］中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院．《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》（GB50 400-2006）［S］．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006．

［3］上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司．《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2006）［S］．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014．

［4］陳瑩，趙劍強(qiáng).跨越敏感水域橋梁應(yīng)急排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法［J］.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，28（5）：81～85.

［5］中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.《公路環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGB04-2010）［S］.北京：人民交通出版社，2010.

王革來（1980-），男，工程師，學(xué)士學(xué)位，主要從事給排水設(shè)計(jì)工作。

U442.5

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2095-2066（2016）09-0215-02

2016-3-12