市政道路排水管道布置的主要影響因素及設(shè)計(jì)方案淺析

鐘 玲

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司廈門分公司，福建 廈門 361000）

市政雨水管道的作用是排除市政道路雨水，將上游地塊的雨水轉(zhuǎn)輸至下游水系，避免片區(qū)產(chǎn)生內(nèi)澇；市政污水管道收集地塊污水轉(zhuǎn)輸至下游，最終排至污水處理廠處理，避免源頭污水造成環(huán)境污染。

1 示例項(xiàng)目工程概況

同翔高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)垵大道（溪東路至蓮溪段）工程位于廈門市翔安區(qū)內(nèi)厝片區(qū)，為新建城市主干路，道路全長(zhǎng)2.63km，樁號(hào)范圍K1+150～K3+780，道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬度為43m，其中中分帶寬度5m、非機(jī)動(dòng)車道寬度2.5m、人行道寬度2.5m。道路與規(guī)劃塘寧路、規(guī)劃內(nèi)厝路、規(guī)劃根嶺路等6 個(gè)路口交叉。道路紅線范圍內(nèi)布置的工程管線及構(gòu)筑物有雨水管、重力污水管、給水管、燃?xì)夤堋⒅兴?、壓力污水管、景觀補(bǔ)水管、纜線溝、高壓電力管廊、過(guò)路涵洞等。

2 影響排水管道布置的主要因素及設(shè)計(jì)方案

2.1 片區(qū)市政規(guī)劃

片區(qū)市政專項(xiàng)規(guī)劃是市政排水管道設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，市政規(guī)劃規(guī)定了道路斷面形式、管道布置種類、綜合管線管位，劃分了片區(qū)排水分區(qū)，明確了受納水體、提升泵站、污水處理廠站位置，且對(duì)排水管道的管徑、流向、管坡等均有控制性要求。片區(qū)規(guī)劃的變更對(duì)排水管道的設(shè)置產(chǎn)生極大的影響。

示例項(xiàng)目所在片區(qū)為高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，片區(qū)規(guī)劃在設(shè)計(jì)階段不斷更新完善。在初設(shè)階段，根據(jù)當(dāng)時(shí)的市政專項(xiàng)規(guī)劃，雨水管、重力污水管、燃?xì)夤苤甭穹笤O(shè)，給水管、中水管、壓力污水管、通信管和低壓電力管納入綜合管廊市政艙，高壓電力管道納入綜合管廊高壓艙。在施工圖階段，根據(jù)地塊招商開(kāi)發(fā)情況等原因，片區(qū)綜合管廊專項(xiàng)規(guī)劃、市政專項(xiàng)規(guī)劃進(jìn)行調(diào)整，原綜合管廊變更為高壓電力管廊，新增一道纜線溝和景觀補(bǔ)水管。高壓電力管納入電力管廊中，低壓電力管和通信管設(shè)置在纜線溝中；給水管、中水管、污水壓力管和景觀補(bǔ)水管直埋敷設(shè)，導(dǎo)致道路紅線內(nèi)管位緊張，排水管道敷設(shè)空間被壓縮。圖1 為初步設(shè)計(jì)管位標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖、圖2 為施工圖管位標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖。

圖1 初步設(shè)計(jì)管位標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

設(shè)計(jì)應(yīng)在管位空間有限的情況下根據(jù)相關(guān)規(guī)范合理設(shè)置排水管道管位。排水管道的管徑、流向、管坡按照最新市政專項(xiàng)規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，在滿足規(guī)劃控制的管徑和高程的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)。

規(guī)劃的變更不僅影響排水管道的管位，還可能導(dǎo)致相交路網(wǎng)排水管道接入需求的變化。初設(shè)階段，示例項(xiàng)目?jī)?nèi)厝路交叉口為T 字路口，在道路南側(cè)預(yù)埋d500 雨水管供地塊使用。施工圖設(shè)計(jì)階段，根據(jù)最新市政專項(xiàng)規(guī)劃，內(nèi)厝路交叉口調(diào)整為十字路口，南側(cè)新增規(guī)劃根嶺路，根嶺路設(shè)計(jì)d1 000 雨水管道接入內(nèi)垵大道雨水系統(tǒng)。根據(jù)規(guī)劃調(diào)整內(nèi)容設(shè)計(jì)對(duì)沿線雨水管道流量和高程進(jìn)行復(fù)核，將原設(shè)計(jì)d500 雨水橫穿支管修改為d1 000，降低橫穿支管高程，滿足根嶺路雨水管的接入需求，以保障雨水系統(tǒng)排放的可靠性和安全性。

2.2 其他新建工程管線及構(gòu)筑物

在道路橫斷面有限的條件下，道路如需要布置較多的工程管線或較大尺寸的構(gòu)筑物，設(shè)計(jì)要綜合考慮排水管線的平面管位布置和豎向高程設(shè)計(jì)，以符合規(guī)范所要求的與其他管線或構(gòu)筑物之間的最小安全凈距要求，條件受限時(shí)可采取必要的安全措施，減少其最小安全凈距。由于大尺寸構(gòu)筑物對(duì)排水管線橫穿管布置影響較大，橫穿支管埋深增大會(huì)導(dǎo)致排水干管埋深和造價(jià)增加，因此，在排水設(shè)計(jì)過(guò)程中需要同其他管線專業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，確保排水管線及其他管線的設(shè)置合理、經(jīng)濟(jì)、安全。

示例項(xiàng)目紅線內(nèi)管位緊張，可充分利用中分帶布置管線。排水管道埋深較大，受喬木和灌木影響較小，將沿線雨水管設(shè)置在中分帶南側(cè)，距道路中心線1m，中分帶北側(cè)設(shè)置景觀補(bǔ)水管；重力污水管設(shè)置在道路南側(cè)非機(jī)動(dòng)車道下，距離車行道邊線3.5m，盡量少占用南側(cè)人非道下管位。

示例項(xiàng)目設(shè)置的纜線溝結(jié)構(gòu)高度為2.15m，埋深約2.33m，纜線溝上方無(wú)排水管通過(guò)的空間，排水橫穿支管可從纜線溝底部通過(guò)。排水橫穿支管與纜線溝凈距控制在15cm 以上，覆土保持在2.3m 以上，此覆土深度可滿足周邊地塊排水管的接入需求。其他直埋管線如給水管、燃?xì)夤堋⑽鬯畨毫芎椭兴芫鶠榉侵亓α鞴艿?，管徑較小，排水管頂2.3m 的豎向空間可滿足各綜合管線最小覆土的要求。電力管廊結(jié)構(gòu)高度為3.7m，該類電力管廊結(jié)構(gòu)高度較大，宜埋設(shè)在排水橫穿支管以下，避免雨水管道和重力污水管道因橫穿支管埋深過(guò)大導(dǎo)致排水干管埋深過(guò)大。

此外，道路沿線設(shè)置了6 道過(guò)路涵洞，根據(jù)現(xiàn)狀溝渠情況，其中2 座箱涵結(jié)構(gòu)尺寸高度較大，排水管道埋設(shè)高程易與涵洞高程沖突，在日常設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合涵洞設(shè)置情況及時(shí)調(diào)整排水管道設(shè)計(jì)。

2.3 片區(qū)地形

重力流排水管道的排水動(dòng)力為重力勢(shì)能，管道需要以一定的坡度敷設(shè)才能保證排水通暢。沿線排水管道坡度大于道路縱坡時(shí)，管道埋深不斷增大，工程造價(jià)相應(yīng)增加；坡度與道路縱坡一致時(shí)，同規(guī)格排水管道埋深一致，埋深僅在下游管徑增大時(shí)有所增加。片區(qū)地形是影響市政道路縱坡的重要因素，道路縱坡一般沿現(xiàn)狀地形設(shè)計(jì)，以減少填挖方量。雨水管道和重力污水管道管坡應(yīng)盡可能與道路縱坡相一致。

片區(qū)地形對(duì)排水分區(qū)的劃分起決定性作用。排水分區(qū)的劃分應(yīng)根據(jù)片區(qū)地形地貌，以重力排水為主，壓力提升為輔。雨水、污水匯水流域劃分具有相似性，主要影響因素為地形，次要因素為現(xiàn)狀水系、用地性質(zhì)等。依據(jù)片區(qū)地形劃分匯水流域和排水分區(qū)可使雨污水最大程度排出，區(qū)域匯水就近排往市政排水管道。

示例項(xiàng)目所在片區(qū)整體地形北高南低，道路以北大部分匯水和道路以南部分匯水需要通過(guò)本道路下雨污水管道排除，管道轉(zhuǎn)輸流量大。

設(shè)計(jì)雨水管道沿道路敷設(shè)就近排入沿線既有水系及涵洞，雨水主管尺寸d600～d2 000mm。設(shè)計(jì)起點(diǎn)～K1+880 段雨水主管順坡排至縱斷低點(diǎn)K1+248.861 處雨水箱涵；K1+880～K2+660 段雨水主管順坡排至縱斷低點(diǎn)K2+655 處設(shè)計(jì)改溝；K2+680～K3+200 段雨水主管沿順坡排至縱斷低點(diǎn)K2+680 處現(xiàn)狀溝渠；K3+200～設(shè)計(jì)終點(diǎn)段雨水主管順坡敷設(shè)至K3+660 處后逆坡排至設(shè)計(jì)終點(diǎn)處現(xiàn)狀蓮溪，其中K3+660～設(shè)計(jì)終點(diǎn)段雨水管道因條件限制，設(shè)計(jì)采用較小的管坡逆坡敷設(shè)。項(xiàng)目中除逆坡敷設(shè)的雨水管外，雨水管坡與道路縱坡盡量保持一致，減少管道埋深。

重力污水干管采用單側(cè)布管，管徑為d300～d600mm。設(shè)計(jì)起點(diǎn)～K1+820 段污水主管排往起點(diǎn)處內(nèi)垵大道一期（美上路至溪東路段）設(shè)計(jì)污水管，最終經(jīng)內(nèi)田污水泵站提升后進(jìn)入內(nèi)田污水再生處理廠處理；樁號(hào)K1+880～K2+680 地勢(shì)較低，若設(shè)置污水管道，往西、東兩個(gè)方向排水都為逆坡排水，考慮道路兩側(cè)無(wú)污水排放需求，此路段不設(shè)置污水管道；K2+706～設(shè)計(jì)終點(diǎn)段污水主管收集周邊地塊污水后排入內(nèi)厝污水泵站，其中K2+706～K3+209 段污水管道逆坡敷設(shè)，設(shè)計(jì)采用規(guī)范允許的最小管坡。

2.4 地塊排水需求及相交路網(wǎng)排水管道接入需求

無(wú)論何種用地屬性的地塊都有雨水排水需求，地塊雨水的匯水量、流向與片區(qū)匯水流域相關(guān)，應(yīng)根據(jù)匯水面積、設(shè)計(jì)重現(xiàn)期和綜合徑流系數(shù)計(jì)算地塊雨水流量。不同用地屬性的地塊污水排水需求不同，需根據(jù)地塊人口數(shù)量或用水規(guī)模計(jì)算污水量。綠地、公園、倉(cāng)儲(chǔ)等用地污水量較小，污水地塊接戶管間距可適當(dāng)放大；居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、文教區(qū)和工業(yè)區(qū)的排污量較大，污水地塊接戶管間距縮小布置。

示例項(xiàng)目道路北側(cè)主要為規(guī)劃居住、商業(yè)和文教用地，南側(cè)主要為規(guī)劃工業(yè)用地，每隔100～120m 左右設(shè)置預(yù)留雨水橫穿管和污水橫穿管，便于周邊地塊排水接入。樁號(hào)K1+880～K2+680 地勢(shì)較低，北側(cè)地塊現(xiàn)狀為農(nóng)田，遠(yuǎn)期規(guī)劃有后坑水庫(kù)，道路兩側(cè)排污需求小。此路段不設(shè)置污水管道，路側(cè)排水戶可通過(guò)周邊現(xiàn)狀污水管道排污。道路沿線主要有霞美、塘頭、后坑、上塘等村莊，目前，該片區(qū)已規(guī)劃有村莊污水處理排放系統(tǒng)，在村莊污水系統(tǒng)下游處預(yù)留污水接口，村莊污水可接入本道路排放。

排水管道盡量與各交叉口現(xiàn)狀或規(guī)劃管線順接，管道平面、豎向設(shè)計(jì)兼顧工程分期實(shí)施需要。示例項(xiàng)目起點(diǎn)為內(nèi)垵大道一期的終點(diǎn)，設(shè)計(jì)污水管道接入一期工程的已建污水管道，污水管道出口高程根據(jù)已建污水管內(nèi)底高程控制。示例項(xiàng)目有6 個(gè)交叉路口，每個(gè)交叉口均有排水管道接入。雨污水管道承接相交道路上游排水，管徑及設(shè)計(jì)高程均結(jié)合上游排水管道的設(shè)計(jì)參數(shù)確定，確保上游排水管順利接入。

2.5 紅線范圍內(nèi)的現(xiàn)狀構(gòu)筑物

新建城市道路紅線范圍內(nèi)往往存在一些現(xiàn)狀管線或構(gòu)筑物，現(xiàn)狀管線或構(gòu)筑物在平面或豎向位置上易與排水管道產(chǎn)生交叉，限制排水管道的平面布置及豎向高程。設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡可能經(jīng)濟(jì)合理地布置排水管道，新建避讓已建，不得影響現(xiàn)狀構(gòu)筑物安全運(yùn)行。

示例項(xiàng)目南側(cè)沿線存在多座高壓鐵塔，其中K1+682 樁號(hào)8#鐵塔、K3+187 樁號(hào)14#鐵塔和K3+495 樁號(hào)15#鐵塔現(xiàn)狀塔基高程較高，均設(shè)有擋墻防護(hù)，擋墻侵占南側(cè)部分人行道。設(shè)計(jì)污水管管位距離鐵塔基礎(chǔ)較近，若按標(biāo)準(zhǔn)路段管位施工無(wú)法滿足最小安全凈距要求，存在安全隱患。為避免污水管施工對(duì)道路南側(cè)現(xiàn)狀高壓鐵塔造成不良影響，綜合考慮道路管位橫斷面布置情況，在上述鐵塔段污水管繞行至南側(cè)車行道下，與現(xiàn)狀高壓鐵塔保持安全距離。

K3+200～設(shè)計(jì)終點(diǎn)段雨水出水口位于蓮溪，出水口下游附近有一座現(xiàn)狀水閘。在早期設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)雨水排出口距離下游現(xiàn)狀水閘較近。后續(xù)設(shè)計(jì)時(shí)，為保障水閘安全，雨水排出口往蓮溪上游調(diào)整10m，盡量遠(yuǎn)離現(xiàn)狀水閘排放，并在排水口處設(shè)置擋墻、河底鋪砌等加固措施，減緩對(duì)蓮溪的沖刷，保障水閘安全運(yùn)行。

3 影響排水管道布置的其他因素

影響市政道路排水管道設(shè)計(jì)的因素很多，除上述介紹的主要因素外，還有道路地質(zhì)情況、地下水的高程、當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度、海綿設(shè)施的布置等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的各種條件具體問(wèn)題具體分析，優(yōu)化排水管道設(shè)計(jì)，使排水管道的布置經(jīng)濟(jì)合理。

4 結(jié)語(yǔ)

影響排水管道設(shè)計(jì)的因素是相互制約的，片區(qū)地形影響了地塊的排水流域，地塊排水流域是排水規(guī)劃編制的基礎(chǔ)，排水規(guī)劃對(duì)片區(qū)路網(wǎng)的高程、各綜合管線的布置及高程起到控制作用。在解決影響排水管道設(shè)計(jì)因素帶來(lái)的各種問(wèn)題時(shí)應(yīng)綜合考慮設(shè)計(jì)方案，有時(shí)多種問(wèn)題可通過(guò)一項(xiàng)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)解決。在排水工程設(shè)計(jì)過(guò)程中全面考慮問(wèn)題，合理布置排水管道系統(tǒng)，才能保障市政道路、周邊地塊乃至整個(gè)片區(qū)水系的排水通暢性，減少內(nèi)澇，避免面源污染，構(gòu)建更好的水生態(tài)環(huán)境。