在役橋梁橋面徑流收集處理系統(tǒng)建設(shè)管理與技術(shù)研究

杜欽欽，儲(chǔ)曉文，黃官平，吳華軍，何建斌

(1.杭州市公路管理服務(wù)中心，浙江 杭州 310004；2.杭州國益路橋經(jīng)營管理有限公司，浙江 杭州 310004)

隨著環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，飲用水源的保護(hù)問題成為社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。同時(shí)，應(yīng)危化品車輛在交通事故中出現(xiàn)?；沸孤┒{飲用水源安全的事件層出不窮。根據(jù)環(huán)發(fā)[2007]184號(hào)文對(duì)跨越飲用水水源二級(jí)保護(hù)區(qū)、準(zhǔn)保護(hù)區(qū)和Ⅱ類以上水體的橋梁提出了設(shè)置橋面徑流收集處理的要求。但對(duì)于在公路運(yùn)輸中扮演重要角色的大量在役橋梁的徑流改造具有很大難度，也缺少相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。本文以2座運(yùn)營橋梁的橋面徑流收集處理系統(tǒng)的改造升級(jí)為背景，探索在已運(yùn)營橋梁上增設(shè)或改造橋面徑流收集系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)、管理經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)一步研究交通穿越水源地問題的防治措施。

1 工程介紹

杭州某高速公路大橋跨越一級(jí)飲用水源保護(hù)區(qū)，為連續(xù)預(yù)應(yīng)力箱梁及T梁結(jié)構(gòu)，橋梁全長(zhǎng)3 126 m，全寬26 m，建成于2003年。該橋在建設(shè)時(shí)配備了排水系統(tǒng)，在跨錢塘江段橋面的雨水通過泄水孔和排水管直排至兩側(cè)江堤內(nèi)的當(dāng)?shù)厮抵?。徑流系統(tǒng)改建工程采用雨污合流方式，根據(jù)計(jì)算水文分析計(jì)算和水力計(jì)算，進(jìn)行分段收集雨污合流的排水方案，利用既有泄水孔增設(shè)縱向排水管，將全橋水中區(qū)分為四個(gè)路段，并在路段末設(shè)置4對(duì)8個(gè)集水沉淀池。建成后，橋面徑流經(jīng)泄水孔、縱向排水管收集至集水沉淀池沉淀后排入地方水系，遇?；沸孤r(shí)關(guān)閉集水沉淀池出水閥門截留污水。

杭州市某大橋跨越錢塘江，地屬二級(jí)飲用水源保護(hù)區(qū)，結(jié)構(gòu)形式為雙獨(dú)塔等跨單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，全橋長(zhǎng)5 700 m，主橋長(zhǎng)1 280 m，寬29.5 m，最大跨徑168 m，于1996年建成。目前大橋?yàn)槌鞘锌焖俾肪W(wǎng)的過江關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，限制黃牌貨車通行，日均交通流量10萬余輛，流量巨大。因建設(shè)年代較早，原橋橋面徑流均采用直排方式排除雨水。原橋結(jié)構(gòu)無縱坡，且橋長(zhǎng)較長(zhǎng)，大橋兩側(cè)又為城市交通要道有限高要求，故縱向排水管道無法有效找坡，雨水不能經(jīng)縱向管道自流至兩岸水池。徑流系統(tǒng)改造采用雨污分流方式，新增系統(tǒng)利用既有泄水孔，并按照橋梁橫坡方向于低側(cè)增設(shè)縱向集水管，在橋墩處設(shè)置垂直排水管并在縱橫管三通處設(shè)置電子閥，大橋兩岸各增設(shè)1處集水池。建成后橋面雨水通過縱向管網(wǎng)和橋墩處垂直管道直排，當(dāng)危化品泄漏時(shí)關(guān)閉電子閥使污水排入兩側(cè)集水池內(nèi)。

2 橋面徑流特點(diǎn)

(1)成分復(fù)雜，來源眾多。降雨形成的橋面徑流中含有雨水及在橋面沉積的各種類型車輛排放尾氣中所攜帶的污染物、汽車輪胎磨損的微粒、車架上粘帶的泥土、車輛制動(dòng)時(shí)散落的污染物及車輛運(yùn)行工況不佳時(shí)泄漏的油料等，甚至是突發(fā)性?；沸孤┦鹿尸F(xiàn)場(chǎng)的危化品。主要污染成分有COD、SS、油類、表面活性劑、重金屬及其他無機(jī)鹽類。COD、SS均可能高達(dá)數(shù)千mg/L，容易超出允許直接排放水體的標(biāo)準(zhǔn)。

(2)排放標(biāo)準(zhǔn)無明確規(guī)定?！段鬯C合排放標(biāo)準(zhǔn)》指明污水為在生產(chǎn)和生活中排放水的總稱，主要針針對(duì)點(diǎn)源(生活污水和工業(yè)廢水)進(jìn)行的規(guī)定，公路路面徑流為降雨和路面沖刷形成的面源污染，而當(dāng)前對(duì)面源污染排放尚且沒有明確要求。

(3)突發(fā)性和不確定性大。橋面徑流具有敞開性、面積廣的特點(diǎn)，公路多遠(yuǎn)離城市，信息滯后，管理難度大。降水或橋面有毒有害物質(zhì)泄漏(滴漏)是隨機(jī)事件，發(fā)生的時(shí)間和有毒有害物質(zhì)的種類均具有突發(fā)性和不確定性。

3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

(1)收集系統(tǒng)方案選擇。橋面徑流收集方案的設(shè)計(jì)，需結(jié)合主體結(jié)構(gòu)合理確定徑流收集方式、管道材料、雨水口布置。對(duì)于千米級(jí)的特大橋梁，還需綜合考慮抗風(fēng)、抗震、抗裂和維修養(yǎng)護(hù)等問題。對(duì)于新建橋梁收集方案選擇的余地較多，基本有溢流管、漫流管和明渠收集為主，在高速公路橋梁上明渠收集的應(yīng)用較多。對(duì)已運(yùn)營橋梁，選擇的范圍較小，基本只能依靠原有泄水孔加縱向排水管實(shí)現(xiàn)收集。案例中高速公路橋較長(zhǎng)且橫穿三江口，橋梁中間有江心島可設(shè)置水池，橋梁上部結(jié)構(gòu)為T梁和變截面箱梁，結(jié)構(gòu)構(gòu)件較好，可進(jìn)行植筋掛管，故將集水管分段收集，并采用質(zhì)量較好的聚乙烯實(shí)壁管吊架安裝作為縱向排水管道。另一座大橋橋面無縱坡，且橋梁較長(zhǎng)，橋梁為單鎖面斜拉橋，橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力管道較多，植筋深度不宜過深，排水管管徑及管道自身重量要控制，在雨水水量較大時(shí)無法保障排水及時(shí)易造成橋面積水，同時(shí)該橋?yàn)槌鞘锌焖俾肪W(wǎng)，路面保潔力度大，污染來源相對(duì)少，故采用雨污分流方案，并采用重量較輕的PCV管作為縱向排水管。

(2)處理系統(tǒng)方案選擇。路面徑流污染物在降雨后30 min內(nèi)污染物濃度較高，降雨30 min后含量逐漸降低，降雨后期污染物濃度很低。集水沉淀池方案的污水收集容量根據(jù)降雨30 min的橋面徑流量計(jì)算。集水沉淀池由左、右幅排水管、出水管(鋼混凝土排水管)、緩沖池(1#)、隔油池(2#)、沉淀池(3#～6#)等組成(如圖1所示)，出水管設(shè)自動(dòng)閥門一組。上述幾個(gè)池兼具集水池、截流池功能。正常時(shí)出水管閥門開啟，使水池處于排空狀態(tài)；降雨時(shí)水流經(jīng)緩沖池、隔油池、沉淀池、集水池等多級(jí)處理后排出。為進(jìn)一步增加沉淀效果，緩沖池中增設(shè)沉淀劑(聚合氯化鋁)。應(yīng)急時(shí)關(guān)閉出水管閥門，使污染水體保存于集水池內(nèi)。

圖1 集水沉淀池平面圖

4 施工要點(diǎn)分析

(1)縱向集水管鋪設(shè)。因橋面交通流量巨大，盡量避免占道或減少占道施工。江面部分采用掛籃或橋檢車施工，臨時(shí)占用硬路肩，并實(shí)行多點(diǎn)同步施工，縮短施工工期。先拼裝安裝水管吊架，隨后排水管鋪設(shè)施工。PE管采用熱熔連接，先在地面進(jìn)行放樣、加工和拼接，再用汽車吊起吊安裝、續(xù)接。江心島等有陸地部分采用搭設(shè)腳手架制作施工平臺(tái)，再進(jìn)行吊架及水管鋪設(shè)。

(2)集水沉淀池施工。集水沉淀池設(shè)置于橋下公路用地內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)探勘后發(fā)現(xiàn)水池表面土層為回填土且有部分建筑垃圾。水池基礎(chǔ)采用天然地基擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)施工時(shí)應(yīng)放坡開挖，并挖除回填土至持力層然后進(jìn)行墊層及水池結(jié)構(gòu)。水池底板及側(cè)壁采用C30混凝土防水等級(jí)P8，施工時(shí)做好施工縫防滲漏處理。水池混凝土澆筑前應(yīng)核對(duì)各類預(yù)埋件的設(shè)置情況并控制好保護(hù)層厚度，混凝土澆筑完成后加強(qiáng)養(yǎng)生，防止水池側(cè)壁開裂。

(3)地面排水溝渠施工。橋面徑流經(jīng)集水沉淀池處理后通過地面排水溝渠引排至地方水系。為節(jié)省用地，面排水溝渠設(shè)置在大橋橋下。公路橋梁往往地處郊外，容易出現(xiàn)建筑垃圾偷到回填等現(xiàn)象，對(duì)排水溝施工造成困難。案例中高速公路橋的水渠底標(biāo)高位于回填土層，施工時(shí)發(fā)現(xiàn)該土層空隙較大，極易滲水，且周邊有農(nóng)場(chǎng)和魚塘等生產(chǎn)生活設(shè)施。故水渠改用混凝土水溝以防止?jié)B漏，同時(shí)在施工時(shí)加強(qiáng)過程監(jiān)管，保障混凝土澆筑質(zhì)量。

5 總 結(jié)

運(yùn)營橋梁增設(shè)或改造橋面徑流收集處理系統(tǒng)存在橋梁結(jié)構(gòu)多樣、方案選擇局限性大，交通條件復(fù)雜、施工作業(yè)難度大等特點(diǎn)，應(yīng)從徑流特點(diǎn)、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)、管道選型、收集處理池方案設(shè)計(jì)、交通管控要求等多方面考慮，同時(shí)做好施工期間的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，以真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的功能。