淺談市政道路排水設計要點

祁楚

0 引言

隨著城市建設發(fā)展越來越快，城市排水問題日益凸顯，已經成為一件關系國計民生的大事，市政排水工程是城市基礎設施建設的最重要組成部分，也是城市水污染防治和排澇、防洪的骨干工程。市政排水工程能及時排除城市地面雨水，收集和轉輸生活污水和工業(yè)廢水，防止城市水環(huán)境受到污染。因此，做好市政排水的規(guī)劃和設計，可以大大提高人居環(huán)境，實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。本文結合海綿城市理念，通過合理科學的排水設計，確保排水系統(tǒng)能夠高效運行，達到建設和諧生態(tài)道路的目的。

1 工程概況

《廣州南站商務區(qū)東新高速以東保障房周邊市政道路工程及附屬設施項目》位于南站核心區(qū)東邊，東新高速以東，漢溪大道以南，興業(yè)大道以北區(qū)域。項目包括6 條新建市政道路，分別為規(guī)劃一路至規(guī)劃六路，規(guī)劃紅線寬度20～58m，設計速度30～60km/h。本項目的建設是完善南站周邊地區(qū)路網，建設市政排水等相關基礎設施，方便保障性住房居民的生活。

2 城市市政排水管道設計

2.1 設計原則

城市市政排水管道設計應以規(guī)劃為依據(jù)，從全局出發(fā)，綜合考慮社會效益、環(huán)境效益和經濟效益，近期和遠期工程的需求相結合。在設計中一般遵循以下原則：

（1）采取雨污分流的排水體制，充分利用地形地勢，雨水就近排入水體，控制埋深。結合地塊功能、道路路幅等合理布置排水管線；

（2）管材選用充分考慮經濟、使用安全、施工方便等要素，合理選材；

（3）管線高程設計結合道路豎向標高，考慮排水與其它管線的相對位置，合理布置管道標高，既便于周圍小區(qū)雨污水納入，又避免與其它管線發(fā)生沖突；

（4）“高水高排，低水低排”設計原則。

2.2 設計標準及參數(shù)

2.2.1 雨水設計標準

以《廣州市排水管理辦法實施細則》（穗水[2013]10號）、《番禺區(qū)排水工程規(guī)劃》及《室外排水設計標準》（GB 50014-2021）為依據(jù)，在綜合調查研究國內外先進城市的雨水設計重現(xiàn)期標準的基礎上，結合廣州市的實際情況，確定本項目新建雨水管道重現(xiàn)期。

根據(jù)《廣州巿排水工程技術管理規(guī)定》，新建項目、新建區(qū)域和成片改造區(qū)域設計重現(xiàn)期一般不小于5 年，本項目含新建道路，故本工程設計重現(xiàn)期取5 年，即P=5。暴雨強度計算采用廣州市番禺區(qū)單一重現(xiàn)期暴雨強度公式：

式中：ψ—徑流系數(shù)。

徑流系數(shù)按地塊覆蓋情況定：服務范圍內，采用綜合徑流系數(shù)ψ=0.70，其中道路、各種屋面徑流系數(shù)ψ=0.9；綠地徑流系數(shù)ψ=0.1～0.20。

F—匯水面積（hm）

2.2.2 污水設計標準

規(guī)劃污水量科學的預測是合理確定污水管道系統(tǒng)、中途泵站規(guī)模及污水處理廠規(guī)模最重要的前提和基礎，本項目污水預測方法采用不同建設性質用地指標法。具體指標見《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282-2016）。

地下水滲入量一般取決于污水管道系統(tǒng)材料、管道連接方式、管線所處位置的水文地質條件和土壤的滲透性能。不同城市、不同區(qū)域、不同管道系統(tǒng)地下水的滲入量不同。本工程地下水滲入量取10%。

根據(jù)《廣州巿排水工程技術管理規(guī)定》對雨污分流制排水工程要求，新建污水管道應當采用3 倍的旱流污水量復核管道滿流情況下過流能力。本設計污水管最小管徑為500mm。

污水管道設計充滿度按排水設計規(guī)范的規(guī)定設計，按不同管徑分別采用0.55～0.75。污水管在設計充滿度下最小流速Vmin=0.6m/s，非金屬管道最大流速Vmax=5m/s。

3 雨水系統(tǒng)設計

3.1 雨水管道布置

本工程雨水設計在對有關資料分析理解、深入研究后，在規(guī)劃指導下，提出合理設計方案。本著技術可行、造價經濟、近遠期相結合的設計原則，對排水系統(tǒng)進行優(yōu)化，使其設計更為合理。根據(jù)《室外排水設計標準》，道路寬度超過40m 宜雙側布置排水管道，結合雨水規(guī)劃，本次設計考慮新建雨水管，收納水體為現(xiàn)狀河涌，分段進行排放。

考慮規(guī)劃河涌的建設時序暫不明確以及現(xiàn)狀謝石分洪渠是否廢除問題，結合近遠期情況，規(guī)劃一路樁號K0+040～K0+180 路段，雨水近期自東向西就近排入現(xiàn)狀謝石分洪渠，遠期待謝石分洪渠廢除、規(guī)劃河涌建成后，該段雨水自西向東就近排入規(guī)劃河涌；規(guī)劃一路樁號K0+210～K0+470路段，近期雨水自東向西排入現(xiàn)狀謝石分洪渠，遠期待謝石分洪渠廢除，直接連通規(guī)劃一路K0+520 下游的雨水管道，雨水一起排入現(xiàn)狀海棠沙涌。

雨水管道采用管頂平接，道路兩側每隔90m 布置一根d600～800 預埋管。雨水管采用Ⅱ級鋼筋混凝土排水管，橡膠圈承插接口。雨水管渠每隔30m 設置檢查井，檢查井采用預制鋼筋砼檢查井，配重型球墨鑄鐵井蓋，并且具備防沉降、防盜、防跳、防噪聲的功能。雨路口布置應以道路專業(yè)的路口豎向圖位置為準，施工時道路最低點處必須設置雨水口。雨水口采用雙箅平入式雨水口，雨水口連接管道管徑為d300，坡度為i=0.01。雨水口設置在相應檢查井上游1～2m 處，順流水方向接入雨水檢查井。

3.2 雨水徑流控制

本項目屬于城鎮(zhèn)公共道路，道路實施范圍內雨水徑流控制，非機動車道采用透水混凝土，人行道采用透水砼磚、下沉式綠地、建設生態(tài)樹池等低影響開發(fā)技術措施，吸納并滯留雨水，從而有效削減地表徑流量及徑流污染負荷，保護和改善城市生態(tài)環(huán)境。

3.3 內澇防治設計

按《室外排水設計標準》（GB 50014-2021）第3.2.4B條及（穗規(guī)函〔2015〕3848 號）文的要求進行內澇防治設計的內容。依據(jù)《廣州市中心城區(qū)排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃》，該項目所在區(qū)域屬于廣州南站商務區(qū)，因此內澇防治設計標準采用20 年一遇24h 暴雨不成災，并用50 年一遇24h 暴雨校核。

按照P=50 年，屏山河潮水位7.5m 推算，道路中一條車道積水深度不超過15cm 控制。經校核，本次道路設計標高平均為8.5m，所需排除的最大徑流量為5 177.62l/s，經驗算流速為2.42m/s，在管線允許過流能力范圍內，排水系統(tǒng)設計符合防洪排澇標準要求。

本次項目采用“滲、蓄、排”等綜合措施，使廣州南站商務區(qū)能有效應對不低于50 年一遇的暴雨。

4 污水系統(tǒng)設計

4.1 污水管道布置

本工程污水管道布置根據(jù)《廣州南站地區(qū)控制性詳細規(guī)劃調整》、廣州市番禺水務股份有限公司意見，以及現(xiàn)場管線探測等情況，由于漢溪大道現(xiàn)狀污水管道埋深較淺，且管徑偏小，污水主要沿規(guī)劃四路往南排入鐘韋路現(xiàn)狀d1 500 污水主干管，最后排入鐘村污水處理廠。經與保障房地塊和相交道路污水設計銜接，預留污水接駁口，并核算傳輸污水流量。

污水管道采用管頂平接，道路兩側每隔90m 布置一根d500 預埋管。本次設計規(guī)劃四路西側污水管道為頂管施工段，設計工作井內徑φ7 000mm，接收井內徑φ4 500mm，中間井內徑φ2 500mm，頂管施工接口方式采用的是鋼承口承插式橡膠圈接口。頂管段污水干管道直徑d=1 000mm，設計管道埋深約8～9m，頂管接收井及工作井的深度約9m，根據(jù)地質勘查報告，頂管頂進范圍內大部分為沖積層淤泥質土，其主要特點是呈流塑～軟塑，承載力低，工程力學差，在長期受荷情況下會產生較大的沉降變形，未經處理不得以其作為擬建道路持力層，作為開挖土體，自穩(wěn)能力差，應采取一定的支護措施、地基處理措施。

4.2 污水管道過河涌段設計

根據(jù)《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》（GB 50289-2016）4.1.8，在其他河道下面敷設工程管線，其頂部高程應在河道底設計高程0.5m 以下；再結合《室外排水設計標準》（GB 50014-2021）5.11.2 第三條規(guī)定倒虹管的管頂距規(guī)劃河底距離不宜小于1.0m，通過航運河道時，其位置和管頂距規(guī)劃河底距離應與當?shù)睾竭\管理部門協(xié)商確定，并設置標識，遇沖刷河床應考慮防沖措施。部分新建污水管需穿越現(xiàn)狀河涌時，應先對比上下游管頂標高與現(xiàn)狀河涌涌底標高的高差值，按照有關規(guī)范采取倒虹吸通過或直接在河底敷設通過，并要進行相關的抗浮驗算。

5 排水管材的選用

根據(jù)《廣州市水務局關于進一步明確排水工程建設要求的通知》（穗水規(guī)劃﹝2017﹞79 號），本工程排水管材選用如下：

（1）頂管管段采用Ⅲ級鋼筋混凝土管，鋼承口承插式橡膠圈接口；開挖段承接石洲東路DN1 000 污水主管段采用Ⅲ級鋼筋混凝土管，承插式橡膠圈接口；

（2）過河涌段污水采用鋼管；其余開挖管段排水管道均采用Ⅱ級鋼筋混凝土管，橡膠圈接口；

（3）海綿設施雨水管網采用UPVC 管。塑料管材埋深小于6m，管道環(huán)剛度不小于8.0KN/m。

Ⅱ級鋼筋混凝土排水管管徑d ≤1 200 時采用承插管，橡膠圈接口，d ＞1 200 時為企口管，橡膠圈接口。

根據(jù)《廣州市水務局關于推廣使用廣州市水務工程混凝土管質量監(jiān)管系統(tǒng)的通知》（穗水質安﹝2017﹞11 號），混凝土管材應按要求植入帶有唯一識別碼的芯片。

鋼管及管件進行防腐前需進行除銹，采用噴砂除銹質量等級應達到Sa2.5 級，人工除銹質量等級應達到St3.0 級，其質量標準符合《涂覆涂料前鋼材表面處理表面清潔度的目視評定第一部分：未涂覆過的鋼材表面和全面清除原有涂層后的鋼材表面的銹蝕等級和處理等級》（GB/T 8923.1-2011）規(guī)定。埋地管道外壁采用環(huán)氧煤瀝青特加強級防腐，具體做法及要求見《埋地鋼質管道環(huán)氧煤瀝青防腐層技術標準》（SY/T0447-2014）；地上鋼管防腐采用先涂無機富鋅底漆二道，再涂聚氨酯面漆二道。內壁采用水泥砂漿襯里，其制作質量應符合《鋼質管道水泥砂漿襯里技術標準》（SY/T 0321-2016）標準。

6 檢查井及其他附屬構筑物

排水管道主管管徑d ≤1 200mm 的檢查井采用預制裝配式鋼筋混凝土檢查井，設計應符合相關規(guī)范驗收要求。雨水管道d 大于1 200mm 檢查井采用現(xiàn)澆混凝土檢查井。排水檢查井底部結構下降0.5m 即作為沉砂井使用。本次設計規(guī)劃四路西側污水管道采取頂管施工，頂管工作井內砌井凈尺寸為2m×2m，內含2 個閘槽；頂管接收井內砌筑井凈尺寸為φ1 600mm，頂管中間井的凈尺寸為φ2 000mm。

井蓋、井座采用重型帶鉸鏈球墨鑄鐵井蓋井座，配球墨鑄鐵防盜井環(huán)蓋，井蓋需具備降噪、防盜、彈性緊鎖功能，如圖1 所示。檢查井蓋的設計應符合《廣州市井蓋設施建設技術規(guī)范》（DBJ 440100/T 160-2013）。人行道及綠化帶下采用輕型井蓋（設計荷載250KN），行車道下采用重型井蓋（設計荷載400KN）。按照《廣州城市道路井蓋建設實施指引》規(guī)定，安全防墜網采用球墨鑄鐵防墜網。

圖1 可調式防沉降防盜井蓋構造

雨水口采用混凝土平式雙箅雨水口，設置在車行道下，采用《廣州市預制裝配式鋼筋混凝土雨水口標準圖集》中的混凝土平式雙箅雨水口，如圖2 所示，井圈及箅子采用球墨鑄鐵，車行道上承壓等級采用D400，井蓋設施應符合廣州市地方技術規(guī)范《井蓋設施建設技術規(guī)范》（DBJ 440100/T 160-2013）[要求，箅子表面高程應比設計道路路面低30mm。

圖2 雨水口

7 海綿城市設計

海綿城市理念已經成為市政排水設計要點之一，在市政道路排水設計中融入海綿城市理念，能夠保障城市交通和排水系統(tǒng)共同發(fā)展，達到建設和諧生態(tài)道路的目的。

本項目非機動車道采用透水混凝土（如圖3 所示），人行道采用透水砼磚，下沉式綠地（如圖4 所示）、建設生態(tài)樹池等低影響開發(fā)技術措施，吸納并滯留雨水，從而有效削減地表徑流量及徑流污染負荷，保護和改善城市生態(tài)環(huán)境。具體如下：

圖3 透水鋪裝

（1）對有條件的區(qū)域通過路緣石開口等措施，將路面雨水收集至下沉式綠地或生態(tài)樹池消納處理，再排放入雨水管網。

（2）道路人行鋪裝采用透水磚，非機動車道采用透水水泥混凝土。

（3）本工程機動車道兩側綠化采用下沉式綠地或建設生態(tài)樹池，規(guī)劃二路、規(guī)劃三路、規(guī)劃四路、規(guī)劃六路退縮性綠化帶作為下沉式綠地使用。下沉式綠地低于車行道路面15cm，并設置10cm 左右高的溢流式雨水口；將溢流雨水口設置在下沉式綠地內，機動車道雨水沿道路排向兩側下沉式綠地，當下沉式綠地的蓄水深度大于10cm 時，雨水可以通過溢流口進入市政雨水檢查井；生態(tài)樹池的原理類似，也是將機動車道雨水先排往生態(tài)樹池，雨水在樹池滲濾管中，起到調蓄作用，最后排入市政雨水檢查井。

利用下沉式綠地滲透、建設生態(tài)樹池、凈化道路雨水，道路低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的實際年徑流總量控制率大于70%，道路排水綜合設計重現(xiàn)期標準達到5 年一遇。由于有效利用了道路雨水，可有效降低綠化帶綠化需水量。項目年徑流污染削減量大于50%（以SS 計），減少了因徑流污染而帶來的城市水環(huán)境污染，保護和改善城市生態(tài)環(huán)境，力爭打造華南濱海超大城市海綿建設典范，建設山水共生的嶺南生態(tài)宜居都市。

圖4 下沉式綠地

8 結論

市政道路排水工程設計，應以規(guī)劃為依據(jù)，從全局出發(fā)，綜合考慮社會效益、環(huán)境效益和經濟效益，近期和遠期工程的需求相結合；雨水系統(tǒng)設計需結合現(xiàn)狀，充分利用已有的管（渠）設施，因地制宜、全面規(guī)劃、合理布局，盡量維持現(xiàn)狀河涌走向；雨水分區(qū)的劃分應遵循高低水分開、內外水分開、主客水分開、蓄排結合、分散出口、就近排放的原則；對系統(tǒng)的排水體制選擇、排水走向、管道尺寸、管材選用、管位布置等進行優(yōu)化，使排水系統(tǒng)設計更為經濟合理；排水設計融合海綿城市理念，為整個生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)和環(huán)境保護奠定了堅實的基礎。