超長雨水箱涵設(shè)計(jì)探討

羅佳潤

（中鐵二院（廣東）港航勘察設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司）

0 引言

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施及城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，出于新區(qū)建設(shè)發(fā)展的迫切需要，在各地都建造了大量的城市排水設(shè)施。在這些排水設(shè)施當(dāng)中，有各種市政雨水管、河道、市政雨水箱涵等。

市政雨水箱涵作為一種重要的城市排水設(shè)施,其在走向沿線匯聚了很多道路雨水管的接入，肩負(fù)著保障城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的防洪排澇功能[1-2]。由于市政雨水箱涵一般設(shè)置于地下，檢修相比于敞開的河道相對麻煩，一旦市政雨水箱涵出現(xiàn)問題，對于城市居民的正常生活、社會秩序等都會造成嚴(yán)重的影響，因此有效保證市政雨水箱涵的結(jié)構(gòu)安全及運(yùn)營維護(hù)就顯得尤為重要。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于成都，原規(guī)劃河道兼具景觀及排洪功能，由于河道全段所在位置處于該片區(qū)低洼地段，區(qū)域內(nèi)匯入流量大，致使河道挖深深，河道開口頂寬大，放坡切入其東側(cè)臨近的綜合管廊及地鐵范圍，影響綜合管廊及地鐵的安全；且河道為生態(tài)河道，采用海綿城市理念，對水有下滲要求，下滲水對綜合管廊及地鐵存在安全隱患。

根據(jù)相關(guān)會議紀(jì)要敲定，該片區(qū)雨水通過設(shè)置雨水箱涵最終排入錦江，河道打造為寬淺的純景觀河道，不具備防洪排澇功能。

該雨水箱涵平面以控規(guī)平面為指導(dǎo)，在規(guī)劃綠地范圍內(nèi)，結(jié)合同槽開挖的管廊與周邊地塊及道路邊界進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使得雨水箱涵不影響周邊地塊、構(gòu)筑物的基本使用，以及快速收集周邊規(guī)劃道路及地塊雨水。

本雨水箱涵為主要位于規(guī)劃綠地內(nèi)，全長共計(jì)約2100m。（圖1）

圖1 雨水箱涵總體位置圖

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

2.1 斷面、縱坡的設(shè)計(jì)

本雨水箱涵工程的平面位置確定相對固定，大部分是沿著同槽開挖的綜合管廊設(shè)施。重點(diǎn)是斷面和縱坡的確定，主要是依據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)下確定的斷面，作為專業(yè)協(xié)同的一部分，水文計(jì)算必須與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等相關(guān)專業(yè)深度協(xié)作，共同確定一個經(jīng)濟(jì)、合理、能滿足防洪要求的橫、縱方案。在這個過程中，通常會涉及到幾個專業(yè)之間的來回往返互提條件。尤其是這種主要用于匯聚市政雨水管的雨水箱涵，在匯水面積上的計(jì)算不同于一般的河道匯流，如本項(xiàng)目，沿線有20 處的雨水管或過路涵洞接入，所以在水文計(jì)算上以市政雨水管的匯水面積計(jì)算各個點(diǎn)的匯流量更為合適，在某些段的橫斷面設(shè)置可以根據(jù)水文計(jì)算設(shè)置得更為科學(xué)合理，不同斷面的銜接通過漸變段來實(shí)現(xiàn)。如果第一個接入點(diǎn)與第二個接入點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，可以考慮采用雨水管直接敷設(shè)的方式來實(shí)現(xiàn),不再設(shè)置雨水箱涵，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省投資的目的。

2.2 雨水管接入節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目沿線有20 處的雨水管或過路涵洞接入，接入平面及高程各不相同。根據(jù)雨水管接入的標(biāo)高、管徑及位置，預(yù)留側(cè)壁接入口或在箱涵頂板設(shè)置落水井方便接入。

沿線在接入點(diǎn)設(shè)置落水井，兼有檢查井功能；標(biāo)高小于涵頂標(biāo)高的部分匯入點(diǎn)采用側(cè)壁銜接。落水井井高以高出景觀成型后的地面線1m 控制。

市政雨水管通過落水井接入雨水箱涵消力池段，當(dāng)雨水管內(nèi)的水流入雨水箱涵的時候，首先進(jìn)入雨水箱涵的消力池。由于該消力池具備一定的深度，且消力池內(nèi)有水的存在，對市政雨水管流入雨水箱涵的水實(shí)現(xiàn)一定的緩沖作用；當(dāng)隨著沿線多處接入市政雨水箱涵的水逐漸增多，市政雨水箱涵內(nèi)的水位增加，在雨水箱涵消力池內(nèi)的水位也隨之增高，那么雨水管沖入雨水箱涵的水的沖刷逐步減少，由此實(shí)現(xiàn)消能，有效減輕雨水管接入雨水箱涵時的沖刷作用，達(dá)到保護(hù)雨水箱涵結(jié)構(gòu)的效果；另外該落水井上部采用格柵蓋板，可以有效防止雨水箱涵內(nèi)形成真空，產(chǎn)生不良后果，還可以通過該口投放檢修、清淤設(shè)備，方便維護(hù)；同時通過設(shè)置在側(cè)壁的檢修爬梯，還可以方便檢修人員出入；通過設(shè)置梯形消力池，在實(shí)現(xiàn)消能的同時，如果內(nèi)部有水，而維護(hù)又需要通過機(jī)械設(shè)備時，可以從落水井口投入潛水泵抽水后，方便維護(hù)設(shè)備的運(yùn)行通過；通過設(shè)置消力池內(nèi)踏步墩及防滑扶手，可以方便維護(hù)人員在日常維護(hù)時不抽水即可安全通過消力池，如果是從該類節(jié)點(diǎn)通過檢修爬梯踏步下到市政雨水箱涵內(nèi)，可以有安全的落腳點(diǎn)并往市政雨水箱涵縱深安全行進(jìn)。（圖2、圖3）

圖2 落水井?dāng)嗝媸疽鈭D

圖3 落水井平面示意圖

對于雨水管在最高洪水位標(biāo)高以上接入的，更多的關(guān)注點(diǎn)是要放在雨水對箱涵的沖刷上，可以采用諸如本例中的消能池、或在進(jìn)入箱涵前先行用雨水管設(shè)坡緩引的方式來實(shí)現(xiàn)；而對于在最高洪水位接入的，更多的關(guān)注點(diǎn)是要放在防止倒流的方向上，在設(shè)計(jì)上可以采用防倒流的相應(yīng)構(gòu)造、雨水管接入方向的角度去考慮。在兼具檢修功能的落水井設(shè)置上，要考慮投放檢修設(shè)備的方便，可以考慮設(shè)置在距離路口較近的綠地，方便設(shè)備的運(yùn)輸及投放。

2.3 明渠段的設(shè)計(jì)

由于雨水箱涵終點(diǎn)排入下游景觀渠，最終排入錦江，為保證水質(zhì)情況及防止雨水箱涵內(nèi)形成負(fù)壓，產(chǎn)生不良后果，在沿線雨水箱涵埋深較小的位置設(shè)置了四段明渠。樁號段為：K0+460～K0+484、K1+118～K1+142、K1+528～K1+552、K1+838～K1+862（每段包含兩端各1.5m 箱涵暗涵段）。

明渠段箱涵結(jié)構(gòu)頂板采用熱浸鍍鋅鋼格柵板，型號為G655/30/50W 。側(cè)壁均厚50cm，兩側(cè)2m 箱涵標(biāo)準(zhǔn)段頂板厚60m，底板在兩端各3.5m 范圍板厚60cm，其余均為50cm，底板漸變10cm。縱向側(cè)壁之間設(shè)置C40 鋼筋混凝土橫向支撐，支撐尺寸為50cm×50cm，縱向間距為3.4m、3.45m，豎向間距為3m，沿著側(cè)壁縱向設(shè)置高50cmx 寬100cm 的臥梁形成整體擋土（水）結(jié)構(gòu)。側(cè)壁頂面高程以高于景觀設(shè)計(jì)地面1m 為控制標(biāo)高。為滿足抗浮要求[3]，明渠段涵洞的底板向兩側(cè)延伸1.2m，增加覆土壓重。（圖4、圖5）

圖4 明渠段軸側(cè)圖一

圖5 明渠段軸側(cè)圖二

關(guān)于防止負(fù)壓的設(shè)計(jì)，可以綜合考慮沿線各處的節(jié)點(diǎn)，通過與大氣連通來實(shí)現(xiàn)；在井蓋的設(shè)置上，盡量考慮設(shè)置于綠地范圍內(nèi)并采用透氣的井蓋。

3 結(jié)語

市政雨水箱涵的設(shè)計(jì)看似簡單，實(shí)則涉及方方面面需要嚴(yán)格考究。一旦在防洪排澇出現(xiàn)問題，將帶來嚴(yán)重的后果。因此，在對類似的雨水箱涵的設(shè)計(jì)中，建議：

⑴第一個接入點(diǎn)至第二個接入點(diǎn)之間的斷面的設(shè)計(jì)可以優(yōu)先考慮采用雨水管連接，以減少工程量和造價(jià)；

⑵在沿線的市政雨水管接入中，要重視接入高差較大處的消能設(shè)計(jì)，可以參照本文提及的做法或以延長水流路徑，降低水力坡降、增加消能構(gòu)造等方向做相應(yīng)的設(shè)計(jì)；

⑶由于雨水箱涵通常斷面較大，如果產(chǎn)生負(fù)壓，可能造成不良后果，在設(shè)計(jì)中要間隔設(shè)置與地面大氣連通的措施，確保在運(yùn)營中安全可靠。