在役橋梁橋面徑流收集處理系統建設管理與技術研究

杜欽欽，儲曉文，黃官平，吳華軍，何建斌

(1.杭州市公路管理服務中心，浙江 杭州 310004；2.杭州國益路橋經營管理有限公司，浙江 杭州 310004)

隨著環保意識的不斷增強，飲用水源的保護問題成為社會關注的重點。同時，應危化品車輛在交通事故中出現危化品泄漏而威脅飲用水源安全的事件層出不窮。根據環發[2007]184號文對跨越飲用水水源二級保護區、準保護區和Ⅱ類以上水體的橋梁提出了設置橋面徑流收集處理的要求。但對于在公路運輸中扮演重要角色的大量在役橋梁的徑流改造具有很大難度，也缺少相關經驗。本文以2座運營橋梁的橋面徑流收集處理系統的改造升級為背景，探索在已運營橋梁上增設或改造橋面徑流收集系統建設技術、管理經驗，并進一步研究交通穿越水源地問題的防治措施。

1 工程介紹

杭州某高速公路大橋跨越一級飲用水源保護區，為連續預應力箱梁及T梁結構，橋梁全長3 126 m，全寬26 m，建成于2003年。該橋在建設時配備了排水系統，在跨錢塘江段橋面的雨水通過泄水孔和排水管直排至兩側江堤內的當地水系中。徑流系統改建工程采用雨污合流方式，根據計算水文分析計算和水力計算，進行分段收集雨污合流的排水方案，利用既有泄水孔增設縱向排水管，將全橋水中區分為四個路段，并在路段末設置4對8個集水沉淀池。建成后，橋面徑流經泄水孔、縱向排水管收集至集水沉淀池沉淀后排入地方水系，遇危化品泄漏時關閉集水沉淀池出水閥門截留污水。

杭州市某大橋跨越錢塘江，地屬二級飲用水源保護區，結構形式為雙獨塔等跨單索面預應力混凝土斜拉橋，全橋長5 700 m，主橋長1 280 m，寬29.5 m，最大跨徑168 m，于1996年建成。目前大橋為城市快速路網的過江關鍵節點，限制黃牌貨車通行，日均交通流量10萬余輛，流量巨大。因建設年代較早，原橋橋面徑流均采用直排方式排除雨水。原橋結構無縱坡，且橋長較長，大橋兩側又為城市交通要道有限高要求，故縱向排水管道無法有效找坡，雨水不能經縱向管道自流至兩岸水池。徑流系統改造采用雨污分流方式，新增系統利用既有泄水孔，并按照橋梁橫坡方向于低側增設縱向集水管，在橋墩處設置垂直排水管并在縱橫管三通處設置電子閥，大橋兩岸各增設1處集水池。建成后橋面雨水通過縱向管網和橋墩處垂直管道直排，當危化品泄漏時關閉電子閥使污水排入兩側集水池內。

2 橋面徑流特點

(1)成分復雜，來源眾多。降雨形成的橋面徑流中含有雨水及在橋面沉積的各種類型車輛排放尾氣中所攜帶的污染物、汽車輪胎磨損的微粒、車架上粘帶的泥土、車輛制動時散落的污染物及車輛運行工況不佳時泄漏的油料等，甚至是突發性危化品泄漏事故現場的危化品。主要污染成分有COD、SS、油類、表面活性劑、重金屬及其他無機鹽類。COD、SS均可能高達數千mg/L，容易超出允許直接排放水體的標準。

(2)排放標準無明確規定。《污水綜合排放標準》指明污水為在生產和生活中排放水的總稱，主要針針對點源(生活污水和工業廢水)進行的規定，公路路面徑流為降雨和路面沖刷形成的面源污染，而當前對面源污染排放尚且沒有明確要求。

(3)突發性和不確定性大。橋面徑流具有敞開性、面積廣的特點，公路多遠離城市，信息滯后，管理難度大。降水或橋面有毒有害物質泄漏(滴漏)是隨機事件，發生的時間和有毒有害物質的種類均具有突發性和不確定性。

3 系統方案設計

(1)收集系統方案選擇。橋面徑流收集方案的設計，需結合主體結構合理確定徑流收集方式、管道材料、雨水口布置。對于千米級的特大橋梁，還需綜合考慮抗風、抗震、抗裂和維修養護等問題。對于新建橋梁收集方案選擇的余地較多，基本有溢流管、漫流管和明渠收集為主，在高速公路橋梁上明渠收集的應用較多。對已運營橋梁，選擇的范圍較小，基本只能依靠原有泄水孔加縱向排水管實現收集。案例中高速公路橋較長且橫穿三江口，橋梁中間有江心島可設置水池，橋梁上部結構為T梁和變截面箱梁，結構構件較好，可進行植筋掛管，故將集水管分段收集，并采用質量較好的聚乙烯實壁管吊架安裝作為縱向排水管道。另一座大橋橋面無縱坡，且橋梁較長，橋梁為單鎖面斜拉橋，橋梁結構預應力管道較多，植筋深度不宜過深，排水管管徑及管道自身重量要控制，在雨水水量較大時無法保障排水及時易造成橋面積水，同時該橋為城市快速路網，路面保潔力度大，污染來源相對少，故采用雨污分流方案，并采用重量較輕的PCV管作為縱向排水管。

(2)處理系統方案選擇。路面徑流污染物在降雨后30 min內污染物濃度較高，降雨30 min后含量逐漸降低，降雨后期污染物濃度很低。集水沉淀池方案的污水收集容量根據降雨30 min的橋面徑流量計算。集水沉淀池由左、右幅排水管、出水管(鋼混凝土排水管)、緩沖池(1#)、隔油池(2#)、沉淀池(3#～6#)等組成(如圖1所示)，出水管設自動閥門一組。上述幾個池兼具集水池、截流池功能。正常時出水管閥門開啟，使水池處于排空狀態；降雨時水流經緩沖池、隔油池、沉淀池、集水池等多級處理后排出。為進一步增加沉淀效果，緩沖池中增設沉淀劑(聚合氯化鋁)。應急時關閉出水管閥門，使污染水體保存于集水池內。

圖1 集水沉淀池平面圖

4 施工要點分析

(1)縱向集水管鋪設。因橋面交通流量巨大，盡量避免占道或減少占道施工。江面部分采用掛籃或橋檢車施工，臨時占用硬路肩，并實行多點同步施工，縮短施工工期。先拼裝安裝水管吊架，隨后排水管鋪設施工。PE管采用熱熔連接，先在地面進行放樣、加工和拼接，再用汽車吊起吊安裝、續接。江心島等有陸地部分采用搭設腳手架制作施工平臺，再進行吊架及水管鋪設。

(2)集水沉淀池施工。集水沉淀池設置于橋下公路用地內，現場探勘后發現水池表面土層為回填土且有部分建筑垃圾。水池基礎采用天然地基擴大基礎，基礎施工時應放坡開挖，并挖除回填土至持力層然后進行墊層及水池結構。水池底板及側壁采用C30混凝土防水等級P8，施工時做好施工縫防滲漏處理。水池混凝土澆筑前應核對各類預埋件的設置情況并控制好保護層厚度，混凝土澆筑完成后加強養生，防止水池側壁開裂。

(3)地面排水溝渠施工。橋面徑流經集水沉淀池處理后通過地面排水溝渠引排至地方水系。為節省用地，面排水溝渠設置在大橋橋下。公路橋梁往往地處郊外，容易出現建筑垃圾偷到回填等現象，對排水溝施工造成困難。案例中高速公路橋的水渠底標高位于回填土層，施工時發現該土層空隙較大，極易滲水，且周邊有農場和魚塘等生產生活設施。故水渠改用混凝土水溝以防止滲漏，同時在施工時加強過程監管，保障混凝土澆筑質量。

5 總 結

運營橋梁增設或改造橋面徑流收集處理系統存在橋梁結構多樣、方案選擇局限性大，交通條件復雜、施工作業難度大等特點，應從徑流特點、系統整體設計、管道選型、收集處理池方案設計、交通管控要求等多方面考慮，同時做好施工期間的動態設計，以真正實現保護環境的功能。