超長雨水箱涵設計探討

羅佳潤

（中鐵二院（廣東）港航勘察設計有限責任公司）

0 引言

隨著我國基礎設施及城鎮化的快速推進，出于新區建設發展的迫切需要，在各地都建造了大量的城市排水設施。在這些排水設施當中，有各種市政雨水管、河道、市政雨水箱涵等。

市政雨水箱涵作為一種重要的城市排水設施,其在走向沿線匯聚了很多道路雨水管的接入，肩負著保障城市正常運轉的防洪排澇功能[1-2]。由于市政雨水箱涵一般設置于地下，檢修相比于敞開的河道相對麻煩，一旦市政雨水箱涵出現問題，對于城市居民的正常生活、社會秩序等都會造成嚴重的影響，因此有效保證市政雨水箱涵的結構安全及運營維護就顯得尤為重要。

1 項目概況

本項目位于成都，原規劃河道兼具景觀及排洪功能，由于河道全段所在位置處于該片區低洼地段，區域內匯入流量大，致使河道挖深深，河道開口頂寬大，放坡切入其東側臨近的綜合管廊及地鐵范圍，影響綜合管廊及地鐵的安全；且河道為生態河道，采用海綿城市理念，對水有下滲要求，下滲水對綜合管廊及地鐵存在安全隱患。

根據相關會議紀要敲定，該片區雨水通過設置雨水箱涵最終排入錦江，河道打造為寬淺的純景觀河道，不具備防洪排澇功能。

該雨水箱涵平面以控規平面為指導，在規劃綠地范圍內，結合同槽開挖的管廊與周邊地塊及道路邊界進行適當調整，使得雨水箱涵不影響周邊地塊、構筑物的基本使用，以及快速收集周邊規劃道路及地塊雨水。

本雨水箱涵為主要位于規劃綠地內，全長共計約2100m。（圖1）

圖1 雨水箱涵總體位置圖

2 設計要點探討

2.1 斷面、縱坡的設計

本雨水箱涵工程的平面位置確定相對固定，大部分是沿著同槽開挖的綜合管廊設施。重點是斷面和縱坡的確定，主要是依據防洪標準下確定的斷面，作為專業協同的一部分，水文計算必須與結構設計等相關專業深度協作，共同確定一個經濟、合理、能滿足防洪要求的橫、縱方案。在這個過程中，通常會涉及到幾個專業之間的來回往返互提條件。尤其是這種主要用于匯聚市政雨水管的雨水箱涵，在匯水面積上的計算不同于一般的河道匯流，如本項目，沿線有20 處的雨水管或過路涵洞接入，所以在水文計算上以市政雨水管的匯水面積計算各個點的匯流量更為合適，在某些段的橫斷面設置可以根據水文計算設置得更為科學合理，不同斷面的銜接通過漸變段來實現。如果第一個接入點與第二個接入點相距較遠，可以考慮采用雨水管直接敷設的方式來實現,不再設置雨水箱涵，從而實現節省投資的目的。

2.2 雨水管接入節點的設計

本項目沿線有20 處的雨水管或過路涵洞接入，接入平面及高程各不相同。根據雨水管接入的標高、管徑及位置，預留側壁接入口或在箱涵頂板設置落水井方便接入。

沿線在接入點設置落水井，兼有檢查井功能；標高小于涵頂標高的部分匯入點采用側壁銜接。落水井井高以高出景觀成型后的地面線1m 控制。

市政雨水管通過落水井接入雨水箱涵消力池段，當雨水管內的水流入雨水箱涵的時候，首先進入雨水箱涵的消力池。由于該消力池具備一定的深度，且消力池內有水的存在，對市政雨水管流入雨水箱涵的水實現一定的緩沖作用；當隨著沿線多處接入市政雨水箱涵的水逐漸增多，市政雨水箱涵內的水位增加，在雨水箱涵消力池內的水位也隨之增高，那么雨水管沖入雨水箱涵的水的沖刷逐步減少，由此實現消能，有效減輕雨水管接入雨水箱涵時的沖刷作用，達到保護雨水箱涵結構的效果；另外該落水井上部采用格柵蓋板，可以有效防止雨水箱涵內形成真空，產生不良后果，還可以通過該口投放檢修、清淤設備，方便維護；同時通過設置在側壁的檢修爬梯，還可以方便檢修人員出入；通過設置梯形消力池，在實現消能的同時，如果內部有水，而維護又需要通過機械設備時，可以從落水井口投入潛水泵抽水后，方便維護設備的運行通過；通過設置消力池內踏步墩及防滑扶手，可以方便維護人員在日常維護時不抽水即可安全通過消力池，如果是從該類節點通過檢修爬梯踏步下到市政雨水箱涵內，可以有安全的落腳點并往市政雨水箱涵縱深安全行進。（圖2、圖3）

圖2 落水井斷面示意圖

圖3 落水井平面示意圖

對于雨水管在最高洪水位標高以上接入的，更多的關注點是要放在雨水對箱涵的沖刷上，可以采用諸如本例中的消能池、或在進入箱涵前先行用雨水管設坡緩引的方式來實現；而對于在最高洪水位接入的，更多的關注點是要放在防止倒流的方向上，在設計上可以采用防倒流的相應構造、雨水管接入方向的角度去考慮。在兼具檢修功能的落水井設置上，要考慮投放檢修設備的方便，可以考慮設置在距離路口較近的綠地，方便設備的運輸及投放。

2.3 明渠段的設計

由于雨水箱涵終點排入下游景觀渠，最終排入錦江，為保證水質情況及防止雨水箱涵內形成負壓，產生不良后果，在沿線雨水箱涵埋深較小的位置設置了四段明渠。樁號段為：K0+460～K0+484、K1+118～K1+142、K1+528～K1+552、K1+838～K1+862（每段包含兩端各1.5m 箱涵暗涵段）。

明渠段箱涵結構頂板采用熱浸鍍鋅鋼格柵板，型號為G655/30/50W 。側壁均厚50cm，兩側2m 箱涵標準段頂板厚60m，底板在兩端各3.5m 范圍板厚60cm，其余均為50cm，底板漸變10cm。縱向側壁之間設置C40 鋼筋混凝土橫向支撐，支撐尺寸為50cm×50cm，縱向間距為3.4m、3.45m，豎向間距為3m，沿著側壁縱向設置高50cmx 寬100cm 的臥梁形成整體擋土（水）結構。側壁頂面高程以高于景觀設計地面1m 為控制標高。為滿足抗浮要求[3]，明渠段涵洞的底板向兩側延伸1.2m，增加覆土壓重。（圖4、圖5）

圖4 明渠段軸側圖一

圖5 明渠段軸側圖二

關于防止負壓的設計，可以綜合考慮沿線各處的節點，通過與大氣連通來實現；在井蓋的設置上，盡量考慮設置于綠地范圍內并采用透氣的井蓋。

3 結語

市政雨水箱涵的設計看似簡單，實則涉及方方面面需要嚴格考究。一旦在防洪排澇出現問題，將帶來嚴重的后果。因此，在對類似的雨水箱涵的設計中，建議：

⑴第一個接入點至第二個接入點之間的斷面的設計可以優先考慮采用雨水管連接，以減少工程量和造價；

⑵在沿線的市政雨水管接入中，要重視接入高差較大處的消能設計，可以參照本文提及的做法或以延長水流路徑，降低水力坡降、增加消能構造等方向做相應的設計；

⑶由于雨水箱涵通常斷面較大，如果產生負壓，可能造成不良后果，在設計中要間隔設置與地面大氣連通的措施，確保在運營中安全可靠。