基于海綿城市理念的市政道路給排水設(shè)計(jì)

王亞楠 姚樹國

東營海利豐志成工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司 山東 東營 257000

引言

長期以來，雨水積澇一直是我國市政道路施工中所要面對的重要問題，其根本原因在于：一是現(xiàn)有的給排水體系不夠科學(xué)，致使公路總體上沒有足夠的排洪能力。二是綠地覆蓋度低，導(dǎo)致城區(qū)用地沒有足夠的蓄水功能，導(dǎo)致路面硬化，道路積水等一系列問題，影響了整個(gè)市政項(xiàng)目的整體品質(zhì)。將“海綿城市”概念引入到城市道路的給水與排水工程中，有利于提高給水與排水工程的適應(yīng)性。近年來，各地都在積極進(jìn)行著“海綿城市”的概念的構(gòu)建和普及，在城市中，加快了有機(jī)融合給排水建設(shè)與海綿城市理念的速度。

1 市政道路給排水設(shè)計(jì)應(yīng)用海綿城市理念的重要作用

1.1 有利于提升城市防洪防澇能力

當(dāng)面臨連綿不斷的雨季時(shí)，由于排水量大、水流急，如果城市的市政道路排水功能不好，就會在人行道上形成大量的積水，為汽車和行人帶來很大的不便，會對交通系統(tǒng)造成極大的影響。同時(shí)，長期的大片水漬，對路面的品質(zhì)造成影響，嚴(yán)重的話，甚至?xí)斐陕访娉两怠⒈浪㈤_裂等嚴(yán)重后果，從而增加了出現(xiàn)交通事故的概率。將海綿城市的概念引入到市政道路的給排水設(shè)計(jì)工作中，可以有效地、合理地收集雨水，進(jìn)而提高了城市的抗洪防洪效果[1]。

1.2 對城市環(huán)境的改進(jìn)

近年來，我國城鎮(zhèn)的迅速發(fā)展，使一些地區(qū)的生態(tài)問題得到了不同程度的改善。加強(qiáng)對城市的給排水進(jìn)行規(guī)劃，有利于促進(jìn)交通和排水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，同時(shí)也可以促進(jìn)城市的健康、綠色和可持續(xù)發(fā)展。在目前的情況下，各種事實(shí)都表明，將海綿城市概念融入城市建設(shè)當(dāng)中，是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流的必然選擇。為此，我國也出臺了有關(guān)的政策和法規(guī)，加速了城市給排水設(shè)計(jì)工程與海綿城市概念的深度結(jié)合，在提高城市環(huán)境質(zhì)量的前提下，為市民創(chuàng)造更加舒適的生活環(huán)境。

1.3 有助于提高降水的利用效率

在過去城市道路的給排水管網(wǎng)的規(guī)劃中，沒有注意到對已規(guī)劃好的雨洪資源的重新使用，造成了對雨洪資源的極大浪費(fèi)。海綿城市理念強(qiáng)調(diào)并注重對雨水資源進(jìn)行回收，然后進(jìn)行利用，通過對雨水資源進(jìn)行有效的儲存，并將經(jīng)過凈化后的雨水資源供應(yīng)到工業(yè)生產(chǎn)和城市居民中，既可以對雨水資源進(jìn)行高效地利用，又可以避免自然資源的浪費(fèi)，還可以對城市水資源進(jìn)行補(bǔ)充，緩解城市水資源緊缺的問題，幫助城市的建設(shè)與發(fā)展。

2 分析市政道路給排水工程設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1 整體管路設(shè)計(jì)過于陳舊

結(jié)合我國大部分城市道路給排水發(fā)展現(xiàn)狀來看，仍體現(xiàn)在整體的管道設(shè)計(jì)過于陳舊，導(dǎo)致這種情況最重要的因素是地下排水管道已經(jīng)建造了很長的一段時(shí)間，沒有得到足夠的維護(hù)。直到在城市道路上發(fā)生了積水的情況，人們才開始注意到了對排水管道的維護(hù)和管理。但是，在進(jìn)行維護(hù)的過程中，也只是停留在了表層，沒有辦法對排水管道進(jìn)行徹底的維護(hù)和檢修。所以，當(dāng)遇到了大雨時(shí)，很容易導(dǎo)致多次積水的情況發(fā)生。另外，在整個(gè)排水管道的設(shè)計(jì)和規(guī)劃中，很難將細(xì)節(jié)表現(xiàn)出來，因?yàn)槠渚W(wǎng)絡(luò)布局非常繁雜，這也給維護(hù)和管理帶來了一些困難，從而給城市的總體發(fā)展帶來了不利的影響，一旦發(fā)生了城市內(nèi)澇，嚴(yán)重者甚至是會威脅到居民的人身安全[2]。

2.2 受自然因素影響

在市政道路給排水工程設(shè)計(jì)過程中，為了給城市提供更好的排水系統(tǒng)服務(wù)，為市民創(chuàng)造一個(gè)良好的市政環(huán)境，將市政道路給排水設(shè)計(jì)的優(yōu)勢充分利用起來，可以有效地提高水資源的利用率，將雨水轉(zhuǎn)換為其他的水資源，對于自然環(huán)境中的雨水天氣導(dǎo)致的洪澇災(zāi)害，可以將多余的積水排出。但因?yàn)楦髯鞘兴幍牡赜蚓哂幸欢ǖ奶厥庑裕云渌艿淖匀灰氐挠绊懸矔尸F(xiàn)出很大的差別，所以，市政道路給排水工程建設(shè)具有一致性，很難與各座城市的自然環(huán)境相適應(yīng)，如果在沒有對該城市所處區(qū)域的自然狀況進(jìn)行全面的認(rèn)識之前，就開始對其進(jìn)行給排水規(guī)劃，那么最后的設(shè)計(jì)方案也無法將其高質(zhì)量的落地執(zhí)行。在城市的市政建設(shè)過程中，各個(gè)區(qū)域的自然情況是不一樣的，所以在進(jìn)行給排水工程的設(shè)計(jì)時(shí)，必須要將其與本地的環(huán)境情況相聯(lián)系，只有在全方位的了解下，才能夠更好地發(fā)揮市政道路給排水的作用。

2.3 市政管理缺乏規(guī)范性

與目前大多數(shù)的城市城建發(fā)展?fàn)顩r相聯(lián)系，可以看出，地下排水系統(tǒng)的建設(shè)狀況十分復(fù)雜。此外，在產(chǎn)業(yè)市場發(fā)展過程中，對給排水系統(tǒng)的建筑和建筑材料的品質(zhì)也缺少健全的管理，所以在后期的排水系統(tǒng)建設(shè)中，很可能會產(chǎn)生一些質(zhì)量問題。在長時(shí)間的積水排放的情況下，很難實(shí)現(xiàn)地下支撐，整個(gè)的排水排放系統(tǒng)的使用壽命比較低。同時(shí)，市政給排水系統(tǒng)缺少健全的管理，因?yàn)楸ｐB(yǎng)和管理不及時(shí)而導(dǎo)致的排水系統(tǒng)泄漏，甚至是出現(xiàn)積水的情況，都會對城市居民的生活用水產(chǎn)生很大的影響。

3 基于海綿城市理念的市政道路給排水設(shè)計(jì)分析

3.1 頂管施工技術(shù)在城市給排水工程中的應(yīng)用

從技術(shù)的角度來看，在具體的運(yùn)用中，頂管施工技術(shù)的關(guān)鍵在于使用專門的頂管機(jī)械，按照坡道的需要，對施工的管道進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚⑵渫七M(jìn)到地下，從而在地下構(gòu)成一個(gè)交叉性的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這種技術(shù)也被稱為非挖掘管道鋪設(shè)技術(shù)，在它的實(shí)際應(yīng)用中，表現(xiàn)出了以下的優(yōu)勢：其一，在管道工程施工的過程中，不需要挖掘作業(yè)的環(huán)節(jié)，從而大大地減少了施工人員的工作量，并且還可以避免對周圍的植被與土地資源的破壞。第二，這一技術(shù)能夠被有效地用于需要穿越地表的建筑物或管線工程的鋪設(shè)，維護(hù)施工；第三，相較于傳統(tǒng)開挖敷設(shè)施工，頂管施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中所需時(shí)間更短、工程成本更低；在進(jìn)行頂管施工前，要根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況以及周圍的情況，制定出一套較為科學(xué)的頂進(jìn)施工方案，例如測量、鋪設(shè)導(dǎo)軌等，在后續(xù)的工作中，要對頂管頂入的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行合理的計(jì)算，從而保證項(xiàng)目的順利進(jìn)行。注漿工序是頂管法中最重要的工序，是頂管法中長距離頂進(jìn)所必需的，而注漿物料的性質(zhì)又會對中長距離頂進(jìn)的效果產(chǎn)生重要影響。在注漿時(shí)，應(yīng)根據(jù)已有的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對注漿器的土壓、減阻泥漿注漿量、推進(jìn)速度等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保證注漿時(shí)能夠?qū)Φ孛娴淖冃芜M(jìn)行有效的控制[3]。

3.2 BIM技術(shù)在給排水線路總圖設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

總圖是一個(gè)總體的方案，它可以引導(dǎo)各個(gè)參與方一起來完成建設(shè)項(xiàng)目，而BIM技術(shù)在初步設(shè)計(jì)中能夠搭建出一個(gè)比較完善的工程結(jié)構(gòu)。將BIM技術(shù)運(yùn)用到市政道路給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其目的是利用Civil3D軟件建立市政道路給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的平面圖形，并進(jìn)行整體設(shè)計(jì)中的土方量的計(jì)算。并且可以將設(shè)計(jì)模型具體化，然后輸入到Re-vit中，并給予材料界面效果，最終與市政道路給排水線等有關(guān)的建筑結(jié)合，就可以顯示出一個(gè)整體的工程結(jié)構(gòu)。

3.3 后期控制

在市政給排水項(xiàng)目中，管線防水在最后一步尤其是在最后一步，通常采用分項(xiàng)驗(yàn)收來達(dá)到施工控制與防水效果。其中，給排水管道的淤泥清除，管道的疏通，端口的處理等等。①對管線中的淤泥進(jìn)行清除，必須符合規(guī)定，比如管線中沒有任何障礙物，沒有任何沉積物，也沒有任何其他的雜物，并且在管線清除完畢之后，還要做好工程驗(yàn)收的工作。②管線試通是整個(gè)施工過程中最為重要的環(huán)節(jié)，管線試通實(shí)驗(yàn)主要是在管線試穿階段進(jìn)行的。一般來說，市政給排水道試穿管段的準(zhǔn)則是：市政給排水管道試穿管段標(biāo)準(zhǔn)是管道與待插管材質(zhì)及直徑相同，同時(shí)其長度需大于3m。在給排水管道防泄漏施工的后期，需要展開系統(tǒng)試壓，對漏電管段進(jìn)行檢查，保證所有管段都是符合標(biāo)準(zhǔn)的，在系統(tǒng)試壓形成的早期，需要及時(shí)展開分段試壓。通過灌水試驗(yàn)，可以準(zhǔn)確地找出漏水的確切部位，以便及時(shí)地進(jìn)行檢修。如果是因?yàn)楣艿辣旧淼牟牧隙a(chǎn)生的泄漏，就需要進(jìn)行替換，如果是因?yàn)槭┕ざa(chǎn)生的泄漏，就需要馬上采取有針對性的對策，并且在其修復(fù)之后還要持續(xù)進(jìn)行測試，以防止管道泄漏。在城市供水、排水項(xiàng)目的后期運(yùn)行中，要強(qiáng)化對管線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性管理，并對管線的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。引入地下網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，可以達(dá)到城市給排水防泄漏的目的，從而有效地對城市中復(fù)雜的城市給排水管道進(jìn)行管理。并且，在對地下網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行空間度量的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了對管線的碰撞分析，最小路徑分析，交叉分析等功能。

3.4 綠化帶的設(shè)計(jì)

基于海綿城市理念，綠地的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是：①在多雨季節(jié)，要進(jìn)行合適的雨水滲透工作，并對雨水進(jìn)行初步過濾，以確保雨水的潔凈程度可以滿足城市生產(chǎn)活動的用水需要。②所設(shè)計(jì)的綠地必須具有某種集水作用，并與具有較好抗?jié)B性的物質(zhì)相配合，從而使得經(jīng)過引流的降雨得以實(shí)現(xiàn)。③在綠地系統(tǒng)的規(guī)劃中，要根據(jù)不同的城市環(huán)境條件，采取相應(yīng)的引導(dǎo)措施，保證雨水的流量在某種程度上有規(guī)律。另外，在綠地之上，還應(yīng)該適當(dāng)?shù)夭贾媒涤陮?dǎo)向裝置，以保證天然降雨的引導(dǎo)和收集更加流暢[4]。

3.5 路面與結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水設(shè)計(jì)

在市政道路的給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，路面的寬度以及狹窄度將與路面排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊密相連，并對其結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。從更深層次上進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)鋪裝的寬度是一個(gè)不易變化的定向因子。因此，城市管理機(jī)構(gòu)需要根據(jù)具體的環(huán)境，制定出各種解決辦法或者決定，從而保證城市污水處理體系的平穩(wěn)和正常運(yùn)行。另外，對于較寬的路面，應(yīng)該著重考慮與海綿城市的概念相融合，在左右兩邊建立一個(gè)中寬的雨口，這個(gè)雨口的建設(shè)可以有效縮短在水面上所耗費(fèi)的周轉(zhuǎn)時(shí)間，極大地降低城市排水時(shí)間，避免了表層積水過多等一系列的問題。

除此之外，在路面及結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水設(shè)計(jì)過程中，可在道路兩側(cè)等距離設(shè)置集中化的集水口，以提高整體排水速度，減少雨水對城市道路路面所造成的沖擊。反之，在市政道路路面比較狹窄的時(shí)候，應(yīng)該考慮結(jié)合路面單坡排水功能，并結(jié)合具體需要，設(shè)置橫管，以便可以及時(shí)排出積水。

此外，從“海綿城市”概念下的市政道路的給水設(shè)計(jì)的原理出發(fā)，應(yīng)該側(cè)重于市政道路的滲透性。因此，在市政道路上，如果有較大的裂縫，將會引起嚴(yán)重的排水障礙，更有可能引起雨水滲入表層，導(dǎo)致污染破壞。所以，各個(gè)區(qū)域的市政部門都要更加詳細(xì)地對目前的城市道路規(guī)劃狀況進(jìn)行分析，并制定相應(yīng)的防范措施，特別是要對工程中所需的混凝土等物質(zhì)的質(zhì)量問題進(jìn)行嚴(yán)格的管理，防止出現(xiàn)路面開裂的問題。此外，更要與海綿城市理念相融合，在路面與結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水的設(shè)計(jì)中，將雨水凈化系統(tǒng)納入其中，不斷擴(kuò)大排水面積，將大量的雨水導(dǎo)入到道路兩邊的地面排水系統(tǒng)中，避免這些雨水進(jìn)入到地下，對周圍環(huán)境造成污染破壞[5]。

4 結(jié)束語

綜上所述，在目前的市政道路排水設(shè)計(jì)工作中，將生態(tài)海綿城市的構(gòu)建技術(shù)與其相結(jié)合，既能全面體現(xiàn)出海綿城市的協(xié)調(diào)性、開放性和綠色性，又能使其真正發(fā)揮出對雨水的高效使用。作為當(dāng)今生態(tài)文明建設(shè)的一項(xiàng)主要措施，海綿城市不但能夠解決目前存在的路面積水問題，還能夠有效地提高目前城市中人們的居住環(huán)境，同時(shí)還能夠在某種意義上促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展和發(fā)展，讓城市能夠更好地吸引更多的資金，從而提高城市的建設(shè)水平。這就要求相關(guān)技術(shù)工作者把它運(yùn)用到目前的市政道路的排水系統(tǒng)中去，從而更好地促進(jìn)城市的市政道路的發(fā)展。