天壽路廣深鐵路橋涵內(nèi)澇成因分析及治理措施

溫智慧

(廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東 廣州 510640)

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天壽路廣深鐵路橋涵內(nèi)澇成因分析及治理措施

溫智慧

(廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東 廣州 510640)

天壽路鐵路橋底段近年來(lái)頻繁出現(xiàn)水浸現(xiàn)象,積水最深時(shí)達(dá)到70 cm左右,嚴(yán)重影響交通通行,被列為廣州市重點(diǎn)整治的“水浸街”之一。該文通過(guò)對(duì)天壽路鐵路橋底段周邊地形情況、排水管道及管理運(yùn)行等方面的情況進(jìn)行分析,總結(jié)出了導(dǎo)致水浸出現(xiàn)的原因,并提出了相關(guān)治理措施,現(xiàn)部分措施已經(jīng)實(shí)施,且取得了一定的成效。

天壽路橋涵；內(nèi)澇；原因分析；治理措施

1 內(nèi)澇點(diǎn)概況

天壽路廣深鐵路橋涵,中間為兩孔箱涵,東西兩側(cè)各為一孔箱涵,該處地面高程約為12.5 m,而周邊路面高程均在13～15 m之間,地勢(shì)低洼,降水時(shí),周邊地勢(shì)較高處雨水大量匯入,加之東莞莊路口污水管在降雨時(shí)不斷往外反涌污水并流入到匝道中,進(jìn)一步增加了匝道的排水負(fù)擔(dān)(見(jiàn)圖1)。在2013年到2015年的幾場(chǎng)暴雨中匝道均發(fā)生了嚴(yán)重水浸現(xiàn)象,水浸深度最深時(shí)達(dá)到600～700 mm,嚴(yán)重影響橋底道路的機(jī)動(dòng)車(chē)、行人通行,其中東側(cè)匝道水浸情況尤為嚴(yán)重[1]。

圖1 天壽路水浸點(diǎn)位置示意

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)人員介紹,匝道內(nèi)積水很難從匝道內(nèi)集水口排出,每逢降雨均需配備4～8臺(tái)水泵機(jī)專職人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搶險(xiǎn),但現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有強(qiáng)排通道,搶險(xiǎn)工作主要還是依靠臨時(shí)掀開(kāi)周邊井蓋排水為主,積水經(jīng)常在雨后1～2 h方能退去,而當(dāng)周邊排水管滿管時(shí),即使采用水泵也無(wú)法排除匝道內(nèi)的積水(見(jiàn)圖2)。

圖2 橋底水浸現(xiàn)場(chǎng)情況

2 周邊排水設(shè)施情況

該段匝道周邊存在3段相關(guān)排水管線[1],分別是天壽路橋底排水支管、廣園路北側(cè)污水管、東莞莊路橫穿鐵路匯入獵德涌的排水主干渠。各管具體情況如下(見(jiàn)圖3)：

天壽路轉(zhuǎn)廣園路匝道在靠近人行道路邊鋪設(shè)有 D 300 的UPVC排水支管,該支管接入天壽路底D 500排水管由北往南匯入到天潤(rùn)路渠箱,最后將雨水排至獵德涌,排水路徑較長(zhǎng)。根據(jù)廣州市排水設(shè)施管理中心進(jìn)行的管網(wǎng)檢測(cè)結(jié)果,匝道下雨水管存在淤積情況,局部管道坍塌變形。

圖3 現(xiàn)狀排水管網(wǎng)示意

東莞莊路及粵墾路片區(qū)污水由北往南排往粵墾路路口D 1 000排污管中,該截污管先接入廣園路北側(cè)D 600排污管中,最后再匯入獵德涌泄洪渠截污渠箱中(3.5 m×2 m)。根據(jù)廣州市排水設(shè)施管理中心進(jìn)行的管網(wǎng)檢測(cè)結(jié)果,廣園東路北側(cè)D 600污水管淤塞非常嚴(yán)重,下雨時(shí)容易造成污水往路面大量外涌。根據(jù)現(xiàn)狀管線資料,廣園路北側(cè)D600污水管井蓋頂高程相差不大,但涌水范圍集中在D 1 000管接D 600管附近的2個(gè)井,沒(méi)有出現(xiàn)沿線反涌現(xiàn)象,可以推斷污水反涌現(xiàn)象與下游進(jìn)入合流渠箱后的水位頂托無(wú)關(guān),經(jīng)查找污染源相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)上游東莞莊路有兩段雨水管(管徑分別為D 400及D 300)錯(cuò)接入現(xiàn)有污水管。

東莞莊路及粵墾路片區(qū)雨水現(xiàn)狀主干管起端于燕嶺路DN 400,在銀定塘后街為DN 800管道和1.5 m×1.5 m渠箱,在粵墾路渠箱尺寸變?yōu)?.5 m×2.0 m,過(guò)廣深鐵路后,排入獵德涌,尺寸為4.9 m×1.9 m,出口設(shè)置有截污堰,根據(jù)廣州市排水設(shè)施管理中心進(jìn)行的管網(wǎng)檢測(cè)結(jié)果該段渠箱運(yùn)行情況較好,局部存在淤積情況。

3 內(nèi)澇原因分析

3.1 內(nèi)澇點(diǎn)匯水區(qū)域及排水體制

天壽路廣深鐵路橋涵水浸區(qū)域及周邊相關(guān)排水范圍如圖4所示,匯水面積共計(jì)約為1.14 hm2。

圖4 天壽路匝道匯水范圍示意

依據(jù)區(qū)域現(xiàn)狀排水管線摸查成果,天壽路匝道范圍內(nèi)排水按雨污分流制考慮。

3.2 雨水量相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)

1) 排水管渠過(guò)流能力[2]

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50014—2006)(2014版)排水管渠流量的計(jì)算公式：

Q=Av

式中Q為設(shè)計(jì)流量，m3/s；A為水流有效斷面面積m2；v為流速，m/s。

排水管渠的流速計(jì)算公式：

式中v為流速，m/s；R為水力半徑，m；I為水力坡降；n為粗糙系數(shù)。

2) 雨水量計(jì)算公式

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50014—2006)(2014版),雨水量按目前我國(guó)普遍采用的公式進(jìn)行計(jì)算：

Qs=qψF

式中Qs為雨水設(shè)計(jì)流量，L/s；q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/(s·hm2)；ψ為徑流系數(shù),根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50014—2006)(2011版),本區(qū)域周邊均為硬化水泥路面,徑流系數(shù)取0.90；F為匯水面積hm2,本工程取為1.14 hm2。

其中,設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度根據(jù)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P和設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)t確定。

3) 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度

式中 P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，年；q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/(s·hm2)；t為降雨歷時(shí)，min,t=t1+mt2；按《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014-2006)(2014版),地面降水時(shí)間t1一般采用5～15min。本工程地面降水時(shí)間取為10min；明渠折減系數(shù)m為1.2,暗管折減系數(shù)取為2；t2按設(shè)計(jì)情況擬合確定。

4) 有關(guān)參數(shù)的確定

① 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期

根據(jù)《廣州市雨水系統(tǒng)總體規(guī)劃(2008—2020年)》，獵德涌分區(qū)規(guī)劃暴雨重現(xiàn)期取5a。本項(xiàng)目位于獵德涌流域,重現(xiàn)期按5a取定。

② 降雨歷時(shí)

降雨歷時(shí)t按以下公式計(jì)算：

t=t1+mt2

式中 t1為地面集水時(shí)間,取10min；t2為管內(nèi)流行時(shí)間；m為折減系數(shù),取1.2～2.0。

3.3 雨水量計(jì)算(見(jiàn)表1)

表1 規(guī)劃雨水量計(jì)算

3.4 現(xiàn)狀排水設(shè)施的排水能力分析

本次復(fù)核基于以下條件：

1) 管道沒(méi)有堵塞,損壞；

2) 最小坡度滿足大于0.002的規(guī)范要求；

3) 雨水管在滿流時(shí)最小流速滿足大于0.75m/s的規(guī)定。

表2 現(xiàn)狀D 300雨水管過(guò)流能力計(jì)算

由計(jì)算結(jié)果可知現(xiàn)狀雨水管過(guò)流能力不滿足要求(見(jiàn)表2)。

3.5 內(nèi)澇成因分析

1) 匝道內(nèi)地勢(shì)低洼,降水時(shí)周邊地勢(shì)較高地帶雨水大量匯入,原有排水管道管徑較小,難以滿足現(xiàn)狀排水需要；

2) 匝道內(nèi)管道存在淤積現(xiàn)象,且集水口較少,路面積水較難匯入；

3) 下游天壽路下雨水管局部存在損壞現(xiàn)象(具體位置可參考《廣州市天壽路部分排水管網(wǎng)檢測(cè)簡(jiǎn)報(bào)》廣州市排水設(shè)施管理中心,2012.5.23),造成雨水排放不夠順暢；

4) 粵墾路路口污水管淤積嚴(yán)重,且存在大管(D1 000)接小管(D600)問(wèn)題,降水時(shí)導(dǎo)致大量污水反涌至路面,匯入匝道中,加劇了匝道內(nèi)的水浸情況。

4 內(nèi)澇治理措施

4.1 治理措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,本次計(jì)劃修復(fù)周邊管道,保證水流通暢,防止管內(nèi)水體外涌,同時(shí)在地勢(shì)低洼處修建截水溝,將高水及低水系統(tǒng)分開(kāi),減少地勢(shì)低洼地帶的排水壓力。

同時(shí)在該水浸區(qū)域附近新建小型排澇泵站一座,用于將聚集在天壽路橋涵底的雨水排入河涌,并通過(guò)增設(shè)部分排水設(shè)施以提高該區(qū)域降雨期間的排澇能力。

遠(yuǎn)期建議對(duì)周邊排水管道進(jìn)行系統(tǒng)的排查,對(duì)錯(cuò)接漏接、大管套小管的現(xiàn)象進(jìn)行改造[3]。

4.2 工程規(guī)模及投資

1) 截水溝

① 截水溝尺寸

考慮到工程位于交通主干道,平時(shí)車(chē)流量較大,截水溝尺寸需考慮對(duì)交通的影響。本次截水溝按500mm(寬)×600mm(深)考慮,截水溝采用整體預(yù)制,蓋板采用Q235鍍鋅鋼材,厚度為65mm,可承受車(chē)輛荷載為40～50t。預(yù)制截水溝施工時(shí)需預(yù)先在路面切出1.1m×0.9m的溝槽,澆筑100mm厚C15砼找平層后,再將預(yù)制構(gòu)件放入溝槽中,兩側(cè)回填C40砼充實(shí),路面用細(xì)瀝青找平。蓋板與支座角鋼焊接牢固,不可掀開(kāi),每隔10m預(yù)留1片蓋板(帶鉸銷(xiāo)防盜裝置)作清疏用,設(shè)計(jì)成可翻式,可翻啟閉角為110°。蓋板耐久性高,清疏養(yǎng)護(hù)方便,工程具有可實(shí)施性。

② 截水溝截留能力分析

根據(jù)設(shè)計(jì)方案,主要對(duì)截流溝進(jìn)行計(jì)算：

表3 新建截流溝過(guò)流能力計(jì)算

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知, 截流溝過(guò)流能力為197.60L/s(已按規(guī)范要求預(yù)留200mm的超高，見(jiàn)表3)。

2) 排澇泵站

按以上計(jì)算成果,遭遇5年一遇暴雨時(shí),周邊區(qū)域匯水量約為489.78L/s,在現(xiàn)有排水管道正常運(yùn)行(清疏完成),并新建截水溝渠的情況下,仍將有236.53L/s的水量匯入天壽路橋涵底,該部分水量考慮采用泵排方式進(jìn)行排干。泵站抽排流量計(jì)算如表4所示。

表4 泵站抽排流量計(jì)算 L/s

由表4可知,設(shè)計(jì)泵站流量需≥0.237m3/s,設(shè)計(jì)選用2臺(tái)水泵,流量較小時(shí)可單獨(dú)啟動(dòng)1臺(tái)水泵,高峰流量時(shí)2臺(tái)水泵同時(shí)啟動(dòng),單泵的流量為 0.125m3/s,泵站總流量為 0.25m3/s。

3) 工程投資

該方案需新建小型排澇泵站一座,新建截水溝總長(zhǎng)約132m,新建磚砌雨水檢查井3座,新建D600鋼筋砼雨水管長(zhǎng)約25m,新建DN400壓力鋼管長(zhǎng)約300m,工程總投資約為220萬(wàn)元。

4.3 工程方案可實(shí)施性及實(shí)施順序建議

天壽路及廣園東路為交通主干道,白天交通繁忙,截水溝工程采用預(yù)制形式,安裝較為方便迅速,可以安排在夜間車(chē)輛較少的時(shí)間段進(jìn)行施工,封閉部分車(chē)道分段進(jìn)行,具有較強(qiáng)的可實(shí)施性。

新建泵站位于鐵路及高架橋周邊,工程實(shí)施具有一定的難度,同時(shí)需要新增一定的用地,該部分用地需與相關(guān)部門(mén)進(jìn)行溝通協(xié)調(diào),工程實(shí)施受限制因素較多。

考慮工程的緊急程度及可實(shí)施性,治理方案分為以下兩個(gè)工程方案實(shí)施,第一階段先行實(shí)施截流溝工程,第二階段再進(jìn)行泵站工程。

4.4 工程實(shí)施效果

第一階段截水溝工程現(xiàn)已實(shí)施完成,工程完成后,天壽路橋底的水浸現(xiàn)象得到了較大程度的改善,在工程完成后的幾場(chǎng)大雨中均未再出現(xiàn)令交通出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象,車(chē)輛可正常通行(如圖5)。下一階段通過(guò)小型強(qiáng)排泵站建設(shè),遠(yuǎn)期對(duì)周邊錯(cuò)接管道進(jìn)行改造,將能較為徹底地解決天壽路鐵路橋底的水浸現(xiàn)象。

圖5 第一階段工程實(shí)施后現(xiàn)場(chǎng)相片

5 結(jié)語(yǔ)

天壽路橋涵底匝道水浸問(wèn)題主要是由于地勢(shì)低洼,外水涌入,而現(xiàn)有管道過(guò)流能力不足且部分管道存在淤積或坍塌現(xiàn)象所致。通過(guò)新建截水溝、泵站等工程措施,將高水及低水系統(tǒng)分開(kāi),減少地勢(shì)低洼地帶的排水壓力,將能有效改善該區(qū)域的水浸問(wèn)題。遠(yuǎn)期建議對(duì)周邊整個(gè)排水系統(tǒng)進(jìn)行摸查分析,對(duì)錯(cuò)接漏接,大管套小管等問(wèn)題進(jìn)行改造,同時(shí)，加強(qiáng)日常的維護(hù)管養(yǎng),以便早日達(dá)到徹底解決該區(qū)域水浸問(wèn)題的目標(biāo)[4]。

內(nèi)澇治理是一個(gè)系統(tǒng)工程,治理方案應(yīng)建立在翔實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)摸查及現(xiàn)狀管網(wǎng)分析的基礎(chǔ)上。方案應(yīng)具備較強(qiáng)的針對(duì)性及可操作性,可以較好較徹底的解決小片區(qū)域內(nèi)的內(nèi)澇問(wèn)題；同時(shí)整治過(guò)程中需做到工程措施與非工程措施并重,才能治標(biāo)治本,從根源上消除及預(yù)防水浸隱患。

[1] 廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.天壽路右轉(zhuǎn)廣園東路匝道底內(nèi)澇治理分析報(bào)告[R].廣州：廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,2015．

[2] 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2014版)：GB50014—2006[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2015．

[3] 馬元廷,趙平.海珠涌流域內(nèi)澇成因分析及治理措施[J].廣東水利水電,2014(10):17-20．

[4] 董初升,張華江.慈溪市西部?jī)?nèi)澇成因及整治對(duì)策 [J].浙江水利水電專科學(xué)校學(xué)報(bào),2003,15(3):9-11．

(本文責(zé)任編輯 王瑞蘭)

Analysis of the causes and control measures of TianShou Road at the bottom of the Guangzhou Shenzhen railway Bridgein Waterlogging

WEN Zhihui

(GUANGZHOU MUNTCIPAL INSTITUTE OF WATER AFFAIRS INVESTIGATION & DESING)

In recent years, waterlogging phenomenon appeared at the bottom of the Railway Bridge in Tianshou Road frquently, the deepest water even reached 70cm which seriously affected the traffic, so it was listed as one of the "flooding street" of rectification. This article summed up the cause of waterlogging by analyzing the surrounding terrain situation, drainage situation, operation management and other aspects at the bottom of the Railway Bridge in Tianshou Road, and also put forward relevant governance measures. Some measures have been implemented and have made some progress．

TianShou Road at the bottom of the railway Bridgein；Waterlogging；Analysis of the causes；Control measures

2015-11-18;

2015-12-04

溫智慧(1985),本科,工程師,從事水利工程及市政排水工程設(shè)計(jì)工作。

U44

B

1008-0112(2016)01-0027-04