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城市道路防內(nèi)澇及雨水排水系統(tǒng)設計布設
社會經(jīng)濟保持高速發(fā)展,有效推動了城市建設的快速發(fā)展,城市道路規(guī)模得以快速擴張,對交通運輸以及城市經(jīng)濟發(fā)展均發(fā)揮著關鍵性的影響和作用。針對城市道路,會受到外界環(huán)境因素產(chǎn)生的影響,尤其是雨水侵蝕,雨水若是長時間對城市道路產(chǎn)生侵蝕,地基受潛水影響作用,形成水分局部集中的情況,使穩(wěn)定性以及強度明顯降低,并引起局部路面破壞問題,對交通安全產(chǎn)生不利影響。鑒于此,城市道路設計期間,需對雨水排水系統(tǒng)采取科學合理設計,促使雨水排水能力得以有效提高,有效防止內(nèi)澇問題的同時,使內(nèi)部結構穩(wěn)定性以及強度得到充分保證,增加使用年限。所以,城市道路防內(nèi)澇及雨水排水設計的分析研究現(xiàn)實意義重大。
一、城市道路雨水排水系統(tǒng)構成及作用
1.明溝排水系統(tǒng)
針對城市道路,明溝排水結構形式,同公路邊溝排水存在明顯的相似性,區(qū)別則為城市道路不存在填土高度,匯水口同路面高度較為接近,且人行橫道等位置,設置有涵管與蓋板等構筑物,詳見圖1。
有關明溝排水系統(tǒng),泄水速度相對較快,工程造價相對低廉,且施工相對簡便。不過,較易發(fā)生堵塞問題,同道路交叉位置處理復雜,安全隱患同樣較大。因此,城市道路中,位于近郊等路段,或是平面交叉通行量不高的路段,明溝排水系統(tǒng)較為適用。
2.暗管排水系統(tǒng)
暗管排水系統(tǒng),涵蓋路邊溝、排水溝與集水井以及排水管。降雨情況下,雨水經(jīng)路面縱、橫坡形成匯流,流入至排水口與集水井,通過排水管網(wǎng),對雨水有效排出路界范圍。暗管排水系統(tǒng),埋設位于地面以下,不會對地面交通產(chǎn)生嚴重干擾影響。不過,維護便利性不高,且工程造價相對較高。
3.復合式排水系統(tǒng)
城市道路特殊路段,對復合式排水系統(tǒng)有著重要的應用,如下穿通道、分離式立交或是涵洞等,無法以重力自流方式完成有效排水,需要緊急排水等路段。當前,管狀排水系統(tǒng)與泵站相結合的方式使用較多。城市市區(qū)道路中,對此種組合方式有著重要應用,排水難度較高,或與泄水渠道距離較遠的情況下,能夠完成有效排水。管狀排水系統(tǒng)負責完成排水,泵站則主要提供動力輸出,必要情況下可設置應急泵站,工作流程詳見圖3。
4.雨水排水系統(tǒng)設計對城市防內(nèi)澇的作用影響
針對城市道路,雨水排水系統(tǒng)具體包括地面排水、地下排水以及道路結構內(nèi)排水?;诋斍芭潘到y(tǒng)類型分析,排水系統(tǒng)存在明顯的共同點,即對雨水采取末端控制,源頭消減以及中斷攔截還存在一定的不足,這也使引起內(nèi)涵的重要因素之一。此外,排水系統(tǒng)存在明顯的單一性,降雨天氣情況下,末端排水系統(tǒng)承受明顯較高的壓力,同樣對排水系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行產(chǎn)生不利影響。鑒于此,城市道路中,為避免內(nèi)澇頻繁出現(xiàn),務必重視對雨水排水系統(tǒng)采取科學合理設計,為城市道路防內(nèi)澇提供可靠保障。
二、城市道路防內(nèi)澇及雨水排水系統(tǒng)設計
1.工程概況
以某市新區(qū)城市主干路為例,城市道路為南北方向,長度、紅線寬度分別為189.73m、50m。本區(qū)雨水排水,以規(guī)劃及現(xiàn)狀河道為主。工程現(xiàn)場區(qū)域,地形相對平坦,且地面類型單一,地層結構并不復雜,保持分布連續(xù),厚度保持穩(wěn)定,屬一般沖洪積平原工程地質(zhì)區(qū)?,F(xiàn)場區(qū)域,地下水位保持介于0.9-2.6m,淺層水埋深相對較淺,以淡水為主,對混凝土不會產(chǎn)生腐蝕影響。
2.雨水排水設計內(nèi)容
基于新區(qū)道路規(guī)劃,雨水排水設計范圍以道路工程為主,雨水管道管位設計以道路中心線為主。其中,橫斷面管位,詳見圖4。針對雨水管道,包括A-E總計5段,雨水管道位置,詳見圖5。其中,有關C段,位于K0+473.120處,雨水管道管徑保持介于d500-d600mm,管道長度標準為203m。以C段為例,進行雨水排水設計,其他管道同C段保持相同。
3.道路排水管道系統(tǒng)設計
(1)管材、接口及施工設計
雨水管道埋設位置,位于車行道下方,因上部荷載形成的作用影響,管材需保證良好的承載力,以鋼筋混凝土管道為主。d500-d800mm范圍,以鋼筋混凝土承插口管(I級)為主,接口處選用橡膠圈;d1000-d1200mm范圍,以鋼筋混凝土承插口管(II級)為主,接口處則選用橡膠圈,嵌縫則選用聚硫密封膏。同時,輔材應當符合嚴格標準規(guī)范,雨水管道設計方面,以開槽施工方式為主。
(2)雨水管道基礎設計
雨水管道基礎,以C30砼為主,管道混凝土基礎下部,設置相應的墊層,以C10砼為主,厚度控制在200mm,寬度為管基外擴300mm,墊層下部位置,砂土密實度應當超過95%。檢查井兩側接口位置,下部混凝土基礎,對變形縫采取合理設置,縫寬控制在30mm,使用油浸木絲板對縫隙采取密實填充。雨水管道施工之前,基于施工標準規(guī)范,完成清表、碾壓處理,并采取換填、壓實處理,換填高度方面,超出雨水管道管頂標高50cm,之后可完成開槽施工。
(3)雨水檢查井設計
YB9井為沿河北路已設計檢查井(YB1),而YD6、D12井,以矩形90°三通混凝土雨水檢查井為主,而YE8、YE10,則以矩形90°四通混凝土雨水檢查井為主,YD13、YD14,以扇形90°混凝土雨水檢查井為主,YE15以扇形135°混凝土雨水檢查井為主。其他檢查井,針對d500mm管道,以φ1000mm圓形混凝土雨水檢查井為主;針對d600mm管道,則以φ1250mm圓形混凝土雨水檢查井為主;針對d800mm管道,則以φ1500mm圓形混凝土雨水檢查井為主;針對d1000mm管道,則以矩形直線混凝土雨水檢查井為主;針對檢查井,在井框蓋上,以φ 700mm重型球墨鑄鐵井框蓋為主,荷載標準方面,以超汽-20等級為標準,抗彎強度方面,需超過20MPa,抗壓強度方面,則需超過30MPa,彈性模量方面,需超過1.4× 103MPa,爬梯材料以塑鋼為主。檢查井蓋、雨水口篦子,需安裝設置相應的防盜鏈,檢查井則需安裝設置防護網(wǎng),距離井蓋位置距離為250mm,定期采取更換處理。檢查井設計期間,需對如下方面加以重點關注:第一,流槽選用C20砼為主,井基礎部分,以C30砼為主。混凝土墊層上,以C15砼為主,寬度為井基外擴30mm。有關檢查井,墊層下部位置,設置水泥穩(wěn)定砂礫,厚度控制300m,寬度為墊層外擴150mm。管線穿越井壁位置,通過瀝青油麻采取密實填充,迎水面位置,以聚硫密封膏完成封口處理,檢查井井底位置,同標準圖相比,下降5cm高度;第二,管道回填期間,以砂礫石為主,回填高度需準確控制,同道路結構層保持相平;第三,HDPE雙壁波管管口,在與檢查井進行連接上,以油麻與瀝青漆中介層做法為主,首先,對管壁外表面采取仔細徹底清理,保持干凈無雜物。其次,對瀝青漆采取均勻涂刷,以瀝青基浸泡處理過后的油麻,對管壁進行纏繞,并均勻撒上粗砂,之后完成固化,時間控制在24h。處理長度上,以井墻厚度為標準。最后,砌入檢查井,對井墻同管壁之間,通過瀝青油麻采取密實填充。
(4)雨水口設計
雨水口是城市排水系統(tǒng)的附屬構造物,是城市道路排水的重要組成部分,位于城市排水系統(tǒng)的起點。通常設置在距離城市道路、廣場、交叉口、路溝一定距離處,收集路面的雨水,然后通過連接管匯入人行道下的排水管渠??茖W合理布設雨水口,可以防止雨水漫過街道或造成街道積水和沉淀,妨礙交通或有害道路;否則,會造成城市道路的積水問題,甚至威脅人們的生命財產(chǎn)安全,因此,在城市排水管網(wǎng)設計中應考慮城市雨水流量的設計。
基于縱橫坡度、路面粗糙程度以及允許積水深度,結合道路縱斷面圖,對雨水口間距做出合理明確。有關雨水口,以偏溝式雙箅及多箅雨水口為主,雨水口篦子,需設置防盜鏈,深度H≤11m,內(nèi)、外壁需進行抹面處理,材料以水泥砂漿與防水劑為主,厚度控制在20mm。有關雙箅雨水口連接管,則以d300mmI級鋼筋砼承插口管為主,而多箅雨水口連接管,則以d400mmI級鋼筋砼承插口管為主,接口為主以橡膠圈為主,官底坡度i≥0.01?;A部分,以120°砼為主。雨水口及連接管混凝土基礎下部,設置相應的墊層,以C10砼為主,厚度控制在200mm,寬度為管基外擴300mm,墊層下部位置,砂土密實度應當超過95%。
雨水口的布設位置需要考慮多種影響因素,比如道路方向、周邊廣場以及建筑物、綠化情況、土壤情況等。原則上,應該設置在匯水點和截水點上,比如建筑物落水管的附近,道路低洼地帶,小區(qū)出入口等,不宜設置在分水點及道路轉彎曲線段、建筑物門口。
雨水系統(tǒng)排水不暢的原因大多是雨水口布置不當所致。城市道路雨水口間距宜在25m~50m之間,但根據(jù)排水工程相關規(guī)定,間距宜在30m~50m之間,由于實際規(guī)定范圍大,在實際布設過程中,通常會出現(xiàn)以下問題:
(1)在排水服務范圍內(nèi),與排水管線連接的雨水口數(shù)量太少,雨水口之間的距離過大。
(2)獨立的雨水口的泄水能力沒有按照設計標準進行設計,由于道路縱坡過大或者橫坡過小,導致雨水口的水頭高度太高或者太低,降低了泄水能力。
(3)由于布設位置不當,地表徑流不能快速流入雨水口,從而雨水口的集水能力不足,雨水口一般不設街角或最低道路高度,運行時間長,后期維護管理工作不到位,進入雨水雜物處理不及時,雨水口堵塞加重,雨水收集能力逐漸減弱。
(4)雨水口箅形選用不當,導致入水緩慢,泄水不足。
結論:
城市道路屬于交通安全順暢運行的關鍵載體,雨水會形成侵蝕影響,并引發(fā)內(nèi)澇問題。所以,城市道路設計期間,務必重視對雨水排水系統(tǒng)的科學合理設計,嚴格基于設計規(guī)范標準,確保設計的科學可行性。同時,基于城市具體情況,使雨水排水系統(tǒng)設計能夠充分滿足城市排水的實際需求,有效防范內(nèi)澇問題。此外,有關人員還需積極探索優(yōu)化設計,使雨水排水效果可以得到有效提高,以此保障城市道路安全順暢運行。
一、城市道路雨水排水系統(tǒng)構成及作用
1.明溝排水系統(tǒng)
針對城市道路,明溝排水結構形式,同公路邊溝排水存在明顯的相似性,區(qū)別則為城市道路不存在填土高度,匯水口同路面高度較為接近,且人行橫道等位置,設置有涵管與蓋板等構筑物,詳見圖1。
有關明溝排水系統(tǒng),泄水速度相對較快,工程造價相對低廉,且施工相對簡便。不過,較易發(fā)生堵塞問題,同道路交叉位置處理復雜,安全隱患同樣較大。因此,城市道路中,位于近郊等路段,或是平面交叉通行量不高的路段,明溝排水系統(tǒng)較為適用。
2.暗管排水系統(tǒng)
暗管排水系統(tǒng),涵蓋路邊溝、排水溝與集水井以及排水管。降雨情況下,雨水經(jīng)路面縱、橫坡形成匯流,流入至排水口與集水井,通過排水管網(wǎng),對雨水有效排出路界范圍。暗管排水系統(tǒng),埋設位于地面以下,不會對地面交通產(chǎn)生嚴重干擾影響。不過,維護便利性不高,且工程造價相對較高。
3.復合式排水系統(tǒng)
城市道路特殊路段,對復合式排水系統(tǒng)有著重要的應用,如下穿通道、分離式立交或是涵洞等,無法以重力自流方式完成有效排水,需要緊急排水等路段。當前,管狀排水系統(tǒng)與泵站相結合的方式使用較多。城市市區(qū)道路中,對此種組合方式有著重要應用,排水難度較高,或與泄水渠道距離較遠的情況下,能夠完成有效排水。管狀排水系統(tǒng)負責完成排水,泵站則主要提供動力輸出,必要情況下可設置應急泵站,工作流程詳見圖3。
4.雨水排水系統(tǒng)設計對城市防內(nèi)澇的作用影響
針對城市道路,雨水排水系統(tǒng)具體包括地面排水、地下排水以及道路結構內(nèi)排水?;诋斍芭潘到y(tǒng)類型分析,排水系統(tǒng)存在明顯的共同點,即對雨水采取末端控制,源頭消減以及中斷攔截還存在一定的不足,這也使引起內(nèi)涵的重要因素之一。此外,排水系統(tǒng)存在明顯的單一性,降雨天氣情況下,末端排水系統(tǒng)承受明顯較高的壓力,同樣對排水系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行產(chǎn)生不利影響。鑒于此,城市道路中,為避免內(nèi)澇頻繁出現(xiàn),務必重視對雨水排水系統(tǒng)采取科學合理設計,為城市道路防內(nèi)澇提供可靠保障。
二、城市道路防內(nèi)澇及雨水排水系統(tǒng)設計
1.工程概況
以某市新區(qū)城市主干路為例,城市道路為南北方向,長度、紅線寬度分別為189.73m、50m。本區(qū)雨水排水,以規(guī)劃及現(xiàn)狀河道為主。工程現(xiàn)場區(qū)域,地形相對平坦,且地面類型單一,地層結構并不復雜,保持分布連續(xù),厚度保持穩(wěn)定,屬一般沖洪積平原工程地質(zhì)區(qū)?,F(xiàn)場區(qū)域,地下水位保持介于0.9-2.6m,淺層水埋深相對較淺,以淡水為主,對混凝土不會產(chǎn)生腐蝕影響。
2.雨水排水設計內(nèi)容
基于新區(qū)道路規(guī)劃,雨水排水設計范圍以道路工程為主,雨水管道管位設計以道路中心線為主。其中,橫斷面管位,詳見圖4。針對雨水管道,包括A-E總計5段,雨水管道位置,詳見圖5。其中,有關C段,位于K0+473.120處,雨水管道管徑保持介于d500-d600mm,管道長度標準為203m。以C段為例,進行雨水排水設計,其他管道同C段保持相同。
3.道路排水管道系統(tǒng)設計
(1)管材、接口及施工設計
雨水管道埋設位置,位于車行道下方,因上部荷載形成的作用影響,管材需保證良好的承載力,以鋼筋混凝土管道為主。d500-d800mm范圍,以鋼筋混凝土承插口管(I級)為主,接口處選用橡膠圈;d1000-d1200mm范圍,以鋼筋混凝土承插口管(II級)為主,接口處則選用橡膠圈,嵌縫則選用聚硫密封膏。同時,輔材應當符合嚴格標準規(guī)范,雨水管道設計方面,以開槽施工方式為主。
(2)雨水管道基礎設計
雨水管道基礎,以C30砼為主,管道混凝土基礎下部,設置相應的墊層,以C10砼為主,厚度控制在200mm,寬度為管基外擴300mm,墊層下部位置,砂土密實度應當超過95%。檢查井兩側接口位置,下部混凝土基礎,對變形縫采取合理設置,縫寬控制在30mm,使用油浸木絲板對縫隙采取密實填充。雨水管道施工之前,基于施工標準規(guī)范,完成清表、碾壓處理,并采取換填、壓實處理,換填高度方面,超出雨水管道管頂標高50cm,之后可完成開槽施工。
(3)雨水檢查井設計
YB9井為沿河北路已設計檢查井(YB1),而YD6、D12井,以矩形90°三通混凝土雨水檢查井為主,而YE8、YE10,則以矩形90°四通混凝土雨水檢查井為主,YD13、YD14,以扇形90°混凝土雨水檢查井為主,YE15以扇形135°混凝土雨水檢查井為主。其他檢查井,針對d500mm管道,以φ1000mm圓形混凝土雨水檢查井為主;針對d600mm管道,則以φ1250mm圓形混凝土雨水檢查井為主;針對d800mm管道,則以φ1500mm圓形混凝土雨水檢查井為主;針對d1000mm管道,則以矩形直線混凝土雨水檢查井為主;針對檢查井,在井框蓋上,以φ 700mm重型球墨鑄鐵井框蓋為主,荷載標準方面,以超汽-20等級為標準,抗彎強度方面,需超過20MPa,抗壓強度方面,則需超過30MPa,彈性模量方面,需超過1.4× 103MPa,爬梯材料以塑鋼為主。檢查井蓋、雨水口篦子,需安裝設置相應的防盜鏈,檢查井則需安裝設置防護網(wǎng),距離井蓋位置距離為250mm,定期采取更換處理。檢查井設計期間,需對如下方面加以重點關注:第一,流槽選用C20砼為主,井基礎部分,以C30砼為主。混凝土墊層上,以C15砼為主,寬度為井基外擴30mm。有關檢查井,墊層下部位置,設置水泥穩(wěn)定砂礫,厚度控制300m,寬度為墊層外擴150mm。管線穿越井壁位置,通過瀝青油麻采取密實填充,迎水面位置,以聚硫密封膏完成封口處理,檢查井井底位置,同標準圖相比,下降5cm高度;第二,管道回填期間,以砂礫石為主,回填高度需準確控制,同道路結構層保持相平;第三,HDPE雙壁波管管口,在與檢查井進行連接上,以油麻與瀝青漆中介層做法為主,首先,對管壁外表面采取仔細徹底清理,保持干凈無雜物。其次,對瀝青漆采取均勻涂刷,以瀝青基浸泡處理過后的油麻,對管壁進行纏繞,并均勻撒上粗砂,之后完成固化,時間控制在24h。處理長度上,以井墻厚度為標準。最后,砌入檢查井,對井墻同管壁之間,通過瀝青油麻采取密實填充。
(4)雨水口設計
雨水口是城市排水系統(tǒng)的附屬構造物,是城市道路排水的重要組成部分,位于城市排水系統(tǒng)的起點。通常設置在距離城市道路、廣場、交叉口、路溝一定距離處,收集路面的雨水,然后通過連接管匯入人行道下的排水管渠??茖W合理布設雨水口,可以防止雨水漫過街道或造成街道積水和沉淀,妨礙交通或有害道路;否則,會造成城市道路的積水問題,甚至威脅人們的生命財產(chǎn)安全,因此,在城市排水管網(wǎng)設計中應考慮城市雨水流量的設計。
基于縱橫坡度、路面粗糙程度以及允許積水深度,結合道路縱斷面圖,對雨水口間距做出合理明確。有關雨水口,以偏溝式雙箅及多箅雨水口為主,雨水口篦子,需設置防盜鏈,深度H≤11m,內(nèi)、外壁需進行抹面處理,材料以水泥砂漿與防水劑為主,厚度控制在20mm。有關雙箅雨水口連接管,則以d300mmI級鋼筋砼承插口管為主,而多箅雨水口連接管,則以d400mmI級鋼筋砼承插口管為主,接口為主以橡膠圈為主,官底坡度i≥0.01?;A部分,以120°砼為主。雨水口及連接管混凝土基礎下部,設置相應的墊層,以C10砼為主,厚度控制在200mm,寬度為管基外擴300mm,墊層下部位置,砂土密實度應當超過95%。
雨水口的布設位置需要考慮多種影響因素,比如道路方向、周邊廣場以及建筑物、綠化情況、土壤情況等。原則上,應該設置在匯水點和截水點上,比如建筑物落水管的附近,道路低洼地帶,小區(qū)出入口等,不宜設置在分水點及道路轉彎曲線段、建筑物門口。
雨水系統(tǒng)排水不暢的原因大多是雨水口布置不當所致。城市道路雨水口間距宜在25m~50m之間,但根據(jù)排水工程相關規(guī)定,間距宜在30m~50m之間,由于實際規(guī)定范圍大,在實際布設過程中,通常會出現(xiàn)以下問題:
(1)在排水服務范圍內(nèi),與排水管線連接的雨水口數(shù)量太少,雨水口之間的距離過大。
(2)獨立的雨水口的泄水能力沒有按照設計標準進行設計,由于道路縱坡過大或者橫坡過小,導致雨水口的水頭高度太高或者太低,降低了泄水能力。
(3)由于布設位置不當,地表徑流不能快速流入雨水口,從而雨水口的集水能力不足,雨水口一般不設街角或最低道路高度,運行時間長,后期維護管理工作不到位,進入雨水雜物處理不及時,雨水口堵塞加重,雨水收集能力逐漸減弱。
(4)雨水口箅形選用不當,導致入水緩慢,泄水不足。
結論:
城市道路屬于交通安全順暢運行的關鍵載體,雨水會形成侵蝕影響,并引發(fā)內(nèi)澇問題。所以,城市道路設計期間,務必重視對雨水排水系統(tǒng)的科學合理設計,嚴格基于設計規(guī)范標準,確保設計的科學可行性。同時,基于城市具體情況,使雨水排水系統(tǒng)設計能夠充分滿足城市排水的實際需求,有效防范內(nèi)澇問題。此外,有關人員還需積極探索優(yōu)化設計,使雨水排水效果可以得到有效提高,以此保障城市道路安全順暢運行。
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