天壽路廣深鐵路橋涵內澇成因分析及治理措施

溫智慧

(廣州市水務規劃勘測設計研究院,廣東 廣州 510640)

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天壽路廣深鐵路橋涵內澇成因分析及治理措施

溫智慧

(廣州市水務規劃勘測設計研究院,廣東 廣州 510640)

天壽路鐵路橋底段近年來頻繁出現水浸現象,積水最深時達到70 cm左右,嚴重影響交通通行,被列為廣州市重點整治的“水浸街”之一。該文通過對天壽路鐵路橋底段周邊地形情況、排水管道及管理運行等方面的情況進行分析,總結出了導致水浸出現的原因,并提出了相關治理措施,現部分措施已經實施,且取得了一定的成效。

天壽路橋涵；內澇；原因分析；治理措施

1 內澇點概況

天壽路廣深鐵路橋涵,中間為兩孔箱涵,東西兩側各為一孔箱涵,該處地面高程約為12.5 m,而周邊路面高程均在13～15 m之間,地勢低洼,降水時,周邊地勢較高處雨水大量匯入,加之東莞莊路口污水管在降雨時不斷往外反涌污水并流入到匝道中,進一步增加了匝道的排水負擔(見圖1)。在2013年到2015年的幾場暴雨中匝道均發生了嚴重水浸現象,水浸深度最深時達到600～700 mm,嚴重影響橋底道路的機動車、行人通行,其中東側匝道水浸情況尤為嚴重[1]。

圖1 天壽路水浸點位置示意

根據現場搶險人員介紹,匝道內積水很難從匝道內集水口排出,每逢降雨均需配備4～8臺水泵機專職人員到現場進行搶險,但現場沒有強排通道,搶險工作主要還是依靠臨時掀開周邊井蓋排水為主,積水經常在雨后1～2 h方能退去,而當周邊排水管滿管時,即使采用水泵也無法排除匝道內的積水(見圖2)。

圖2 橋底水浸現場情況

2 周邊排水設施情況

該段匝道周邊存在3段相關排水管線[1],分別是天壽路橋底排水支管、廣園路北側污水管、東莞莊路橫穿鐵路匯入獵德涌的排水主干渠。各管具體情況如下(見圖3)：

天壽路轉廣園路匝道在靠近人行道路邊鋪設有 D 300 的UPVC排水支管,該支管接入天壽路底D 500排水管由北往南匯入到天潤路渠箱,最后將雨水排至獵德涌,排水路徑較長。根據廣州市排水設施管理中心進行的管網檢測結果,匝道下雨水管存在淤積情況,局部管道坍塌變形。

圖3 現狀排水管網示意

東莞莊路及粵墾路片區污水由北往南排往粵墾路路口D 1 000排污管中,該截污管先接入廣園路北側D 600排污管中,最后再匯入獵德涌泄洪渠截污渠箱中(3.5 m×2 m)。根據廣州市排水設施管理中心進行的管網檢測結果,廣園東路北側D 600污水管淤塞非常嚴重,下雨時容易造成污水往路面大量外涌。根據現狀管線資料,廣園路北側D600污水管井蓋頂高程相差不大,但涌水范圍集中在D 1 000管接D 600管附近的2個井,沒有出現沿線反涌現象,可以推斷污水反涌現象與下游進入合流渠箱后的水位頂托無關,經查找污染源相關資料發現上游東莞莊路有兩段雨水管(管徑分別為D 400及D 300)錯接入現有污水管。

東莞莊路及粵墾路片區雨水現狀主干管起端于燕嶺路DN 400,在銀定塘后街為DN 800管道和1.5 m×1.5 m渠箱,在粵墾路渠箱尺寸變為3.5 m×2.0 m,過廣深鐵路后,排入獵德涌,尺寸為4.9 m×1.9 m,出口設置有截污堰,根據廣州市排水設施管理中心進行的管網檢測結果該段渠箱運行情況較好,局部存在淤積情況。

3 內澇原因分析

3.1 內澇點匯水區域及排水體制

天壽路廣深鐵路橋涵水浸區域及周邊相關排水范圍如圖4所示,匯水面積共計約為1.14 hm2。

圖4 天壽路匝道匯水范圍示意

依據區域現狀排水管線摸查成果,天壽路匝道范圍內排水按雨污分流制考慮。

3.2 雨水量相關設計標準參數

1) 排水管渠過流能力[2]

根據《室外排水設計規范》(GB 50014—2006)(2014版)排水管渠流量的計算公式：

Q=Av

式中Q為設計流量，m3/s；A為水流有效斷面面積m2；v為流速，m/s。

排水管渠的流速計算公式：

式中v為流速，m/s；R為水力半徑，m；I為水力坡降；n為粗糙系數。

2) 雨水量計算公式

根據《室外排水設計規范》(GB 50014—2006)(2014版),雨水量按目前我國普遍采用的公式進行計算：

Qs=qψF

式中Qs為雨水設計流量，L/s；q為設計暴雨強度，L/(s·hm2)；ψ為徑流系數,根據《室外排水設計規范》(GB 50014—2006)(2011版),本區域周邊均為硬化水泥路面,徑流系數取0.90；F為匯水面積hm2,本工程取為1.14 hm2。

其中,設計暴雨強度根據設計重現期P和設計降雨歷時t確定。

3) 設計暴雨強度

式中 P為設計重現期，年；q為設計暴雨強度，L/(s·hm2)；t為降雨歷時，min,t=t1+mt2；按《室外排水設計規范》(GB50014-2006)(2014版),地面降水時間t1一般采用5～15min。本工程地面降水時間取為10min；明渠折減系數m為1.2,暗管折減系數取為2；t2按設計情況擬合確定。

4) 有關參數的確定

① 設計重現期

根據《廣州市雨水系統總體規劃(2008—2020年)》，獵德涌分區規劃暴雨重現期取5a。本項目位于獵德涌流域,重現期按5a取定。

② 降雨歷時

降雨歷時t按以下公式計算：

t=t1+mt2

式中 t1為地面集水時間,取10min；t2為管內流行時間；m為折減系數,取1.2～2.0。

3.3 雨水量計算(見表1)

表1 規劃雨水量計算

3.4 現狀排水設施的排水能力分析

本次復核基于以下條件：

1) 管道沒有堵塞,損壞；

2) 最小坡度滿足大于0.002的規范要求；

3) 雨水管在滿流時最小流速滿足大于0.75m/s的規定。

表2 現狀D 300雨水管過流能力計算

由計算結果可知現狀雨水管過流能力不滿足要求(見表2)。

3.5 內澇成因分析

1) 匝道內地勢低洼,降水時周邊地勢較高地帶雨水大量匯入,原有排水管道管徑較小,難以滿足現狀排水需要；

2) 匝道內管道存在淤積現象,且集水口較少,路面積水較難匯入；

3) 下游天壽路下雨水管局部存在損壞現象(具體位置可參考《廣州市天壽路部分排水管網檢測簡報》廣州市排水設施管理中心,2012.5.23),造成雨水排放不夠順暢；

4) 粵墾路路口污水管淤積嚴重,且存在大管(D1 000)接小管(D600)問題,降水時導致大量污水反涌至路面,匯入匝道中,加劇了匝道內的水浸情況。

4 內澇治理措施

4.1 治理措施

根據現場實際情況,本次計劃修復周邊管道,保證水流通暢,防止管內水體外涌,同時在地勢低洼處修建截水溝,將高水及低水系統分開,減少地勢低洼地帶的排水壓力。

同時在該水浸區域附近新建小型排澇泵站一座,用于將聚集在天壽路橋涵底的雨水排入河涌,并通過增設部分排水設施以提高該區域降雨期間的排澇能力。

遠期建議對周邊排水管道進行系統的排查,對錯接漏接、大管套小管的現象進行改造[3]。

4.2 工程規模及投資

1) 截水溝

① 截水溝尺寸

考慮到工程位于交通主干道,平時車流量較大,截水溝尺寸需考慮對交通的影響。本次截水溝按500mm(寬)×600mm(深)考慮,截水溝采用整體預制,蓋板采用Q235鍍鋅鋼材,厚度為65mm,可承受車輛荷載為40～50t。預制截水溝施工時需預先在路面切出1.1m×0.9m的溝槽,澆筑100mm厚C15砼找平層后,再將預制構件放入溝槽中,兩側回填C40砼充實,路面用細瀝青找平。蓋板與支座角鋼焊接牢固,不可掀開,每隔10m預留1片蓋板(帶鉸銷防盜裝置)作清疏用,設計成可翻式,可翻啟閉角為110°。蓋板耐久性高,清疏養護方便,工程具有可實施性。

② 截水溝截留能力分析

根據設計方案,主要對截流溝進行計算：

表3 新建截流溝過流能力計算

根據計算結果可知, 截流溝過流能力為197.60L/s(已按規范要求預留200mm的超高，見表3)。

2) 排澇泵站

按以上計算成果,遭遇5年一遇暴雨時,周邊區域匯水量約為489.78L/s,在現有排水管道正常運行(清疏完成),并新建截水溝渠的情況下,仍將有236.53L/s的水量匯入天壽路橋涵底,該部分水量考慮采用泵排方式進行排干。泵站抽排流量計算如表4所示。

表4 泵站抽排流量計算 L/s

由表4可知,設計泵站流量需≥0.237m3/s,設計選用2臺水泵,流量較小時可單獨啟動1臺水泵,高峰流量時2臺水泵同時啟動,單泵的流量為 0.125m3/s,泵站總流量為 0.25m3/s。

3) 工程投資

該方案需新建小型排澇泵站一座,新建截水溝總長約132m,新建磚砌雨水檢查井3座,新建D600鋼筋砼雨水管長約25m,新建DN400壓力鋼管長約300m,工程總投資約為220萬元。

4.3 工程方案可實施性及實施順序建議

天壽路及廣園東路為交通主干道,白天交通繁忙,截水溝工程采用預制形式,安裝較為方便迅速,可以安排在夜間車輛較少的時間段進行施工,封閉部分車道分段進行,具有較強的可實施性。

新建泵站位于鐵路及高架橋周邊,工程實施具有一定的難度,同時需要新增一定的用地,該部分用地需與相關部門進行溝通協調,工程實施受限制因素較多。

考慮工程的緊急程度及可實施性,治理方案分為以下兩個工程方案實施,第一階段先行實施截流溝工程,第二階段再進行泵站工程。

4.4 工程實施效果

第一階段截水溝工程現已實施完成,工程完成后,天壽路橋底的水浸現象得到了較大程度的改善,在工程完成后的幾場大雨中均未再出現令交通出現中斷的現象,車輛可正常通行(如圖5)。下一階段通過小型強排泵站建設,遠期對周邊錯接管道進行改造,將能較為徹底地解決天壽路鐵路橋底的水浸現象。

圖5 第一階段工程實施后現場相片

5 結語

天壽路橋涵底匝道水浸問題主要是由于地勢低洼,外水涌入,而現有管道過流能力不足且部分管道存在淤積或坍塌現象所致。通過新建截水溝、泵站等工程措施,將高水及低水系統分開,減少地勢低洼地帶的排水壓力,將能有效改善該區域的水浸問題。遠期建議對周邊整個排水系統進行摸查分析,對錯接漏接,大管套小管等問題進行改造,同時，加強日常的維護管養,以便早日達到徹底解決該區域水浸問題的目標[4]。

內澇治理是一個系統工程,治理方案應建立在翔實的現場摸查及現狀管網分析的基礎上。方案應具備較強的針對性及可操作性,可以較好較徹底的解決小片區域內的內澇問題；同時整治過程中需做到工程措施與非工程措施并重,才能治標治本,從根源上消除及預防水浸隱患。

[1] 廣州市水務規劃勘測設計研究院.天壽路右轉廣園東路匝道底內澇治理分析報告[R].廣州：廣州市水務規劃勘測設計研究院,2015．

[2] 室外排水設計規范(2014版)：GB50014—2006[S].北京：中國計劃出版社,2015．

[3] 馬元廷,趙平.海珠涌流域內澇成因分析及治理措施[J].廣東水利水電,2014(10):17-20．

[4] 董初升,張華江.慈溪市西部內澇成因及整治對策 [J].浙江水利水電專科學校學報,2003,15(3):9-11．

(本文責任編輯 王瑞蘭)

Analysis of the causes and control measures of TianShou Road at the bottom of the Guangzhou Shenzhen railway Bridgein Waterlogging

WEN Zhihui

(GUANGZHOU MUNTCIPAL INSTITUTE OF WATER AFFAIRS INVESTIGATION & DESING)

In recent years, waterlogging phenomenon appeared at the bottom of the Railway Bridge in Tianshou Road frquently, the deepest water even reached 70cm which seriously affected the traffic, so it was listed as one of the "flooding street" of rectification. This article summed up the cause of waterlogging by analyzing the surrounding terrain situation, drainage situation, operation management and other aspects at the bottom of the Railway Bridge in Tianshou Road, and also put forward relevant governance measures. Some measures have been implemented and have made some progress．

TianShou Road at the bottom of the railway Bridgein；Waterlogging；Analysis of the causes；Control measures

2015-11-18;

2015-12-04

溫智慧(1985),本科,工程師,從事水利工程及市政排水工程設計工作。

U44

B

1008-0112(2016)01-0027-04