平原地區(qū)特大型橋梁橋面徑流收集處理設計

1、    平原地區(qū)特大型橋梁橋面徑流收集處理設計    王磊仝凱徐鳳娟胡婕摘 要：常熟至嘉興高速公路沿線跨越澄湖、白蜆湖、三白蕩、太浦河等敏感水體，針對跨越上述水體的特大型橋梁橋面徑流污染控制，創(chuàng)新性設計了雨水管+水渠的雙管方式收集初期雨水，并設置沉淀隔油池對初期橋面徑流進行處理。關鍵詞：平原地區(qū)；高速公路；特大型橋梁；橋面徑流；收集處理：u443 文獻標志碼：a ：2095-2945（2017）36-0083-031 設計背景由初期雨水形成的公路徑流污染負荷高且難以控制，主要含有油類、重金屬、懸浮顆粒物等特征污染物。當路線靠近水源保護地、清水通道等具有較

2、高功能等級的地表水體，公路徑流的直接排放會對受納水體造成污染破壞；同時敏感水域路段一旦發(fā)生危險品運輸事故，危險泄漏物可能直接排入水域，嚴重破壞水生生態(tài)環(huán)境，甚至導致城市供水中斷、大規(guī)模人群疏散等社會性突發(fā)事件。隨著近年來省內(nèi)交通工程建設的飛速發(fā)展，公路建設及運營對敏感地表水域的影響受到社會各界的廣泛關注。2007年交通部與原國家環(huán)保局184號文件關于加強公路規(guī)劃和建設環(huán)境影響評價工作的通知中明確規(guī)定：“對跨越飲用水源二級保護區(qū)、準保護區(qū)和二類以上水體的公路建設項目，在確保安全和技術可行的前提下，對初期雨水形成的公路徑流進行收集處理，防范危險化學品運輸帶來的環(huán)境風險”。2 工程概況常嘉高速公路路

3、線起自蘇昆太和蘇滬高速公路交叉設置的 直樞紐，在搖籃圩附近止于蘇浙省界。路線長度約28.452公里。全線采用平原微丘區(qū)雙向六車道高速公路標準建設，設計速度120km/h，設計汽車荷載等級采用公路-i級，路基寬度34.5m。公路沿線地區(qū)水系發(fā)達，途經(jīng)澄湖、白蜆湖、三白蕩、太浦河等眾多敏感地表水體。水面以上橋梁長度約8.9km，占路線總長約30%。水體功能區(qū)劃等級高，環(huán)保要求嚴格。其中，澄湖、白蜆湖和三白蕩等3個列入江蘇省湖泊保護名錄的淺水湖泊，太浦河做為上海市、浙江嘉善市重要水源地，水質要求高。項目跨敏感水域特大型橋梁徑流收集系統(tǒng)，存在匯水面積廣、雨水輸送量大、管道布置限制條件多等設計難點，常規(guī)

4、設計難以兼顧環(huán)境保護、排水迅速、外形美觀、行車安全、管理方便、經(jīng)濟合理等多重指標要求，本項目創(chuàng)新性采用了雨水管+水渠的雙管收集方案來實現(xiàn)雨水輸送量大，管道布置難度大，橋梁景觀要求高等諸多功能要求。3 總體原則（1）確保橋梁范圍內(nèi)降水產(chǎn)生的橋面徑流能夠及時通暢的排走，保證橋面不積水。（2）對橋面初期雨水進行收集處理，并保證一定的危險事故廢水收集儲存能力。（3）收集處理前期初期雨水（污染物濃度較大），排放后期干凈雨水。（4）減少管道和水渠對橋梁外立面景觀影響，最大程度保證橋梁景觀效果。4 設計方案4.1 收集范圍根據(jù)地形分布及橋梁結構，收集范圍及長度如下：澄湖特大橋：全橋收集，總長度為3630m。

5、白蜆湖特大橋：全橋收集，收集長度為2732m。三白蕩特大橋：兩側大堤范圍內(nèi)收集，總收集長度1120m。太浦河特大橋：兩側大堤范圍內(nèi)收集，總收集長度1292m。4.2 水力計算橋面徑流收集系統(tǒng)設計首先要確定設計流量q，它決定了系統(tǒng)的規(guī)模和收集能力。q應按下列公式計算：（式1）式中：q-設計流量（l/s）；q-設計暴雨強度（l/（s·hm2）；-徑流系數(shù)，取0.9；f-匯水面積（hm2）。本項目位于蘇州地區(qū)，根據(jù)蘇州地區(qū)暴雨強度公式：式中：q-設計暴雨強度（l/（s·hm2）；p-設計降雨重現(xiàn)期（a）；t-設計降雨歷時（min）。設計降雨歷時t可依據(jù)下式確定：t=t1+mt2

6、（式3）式中：t-設計降雨歷時（min）；t1-地面集水時間（min）；t2-管渠內(nèi)流行時間（min）；m-延緩系數(shù)，暗管m=1。其中，t1可按下式計算確定：（式4）式中：t1-坡面匯流歷時（min）；ls-坡面流的長度（m）；is-坡面流的坡度；m1-地表粗糙系數(shù)，瀝青路面、水泥混凝土路面m1=0.013。根據(jù)公路排水設計規(guī)范（jtg/td33-2012）規(guī)定，國內(nèi)高速公路排水設計的降雨重現(xiàn)期p=5年，太浦河水質要求較高，按暴雨重現(xiàn)期p=100年進行計算，其他參數(shù)的取值參見設計規(guī)范。根據(jù)各橋梁的水力學計算結論，如在橋梁翼緣板下懸掛單根雨水管，所需管徑達到dn400和dn500，太浦河要求懸掛

7、dn600雨水管，所需管徑非常大，市場上難以買到且管道安裝難度大，管道支架要求高，對橋梁結構影響較大。4.3 徑流收集方案對國內(nèi)現(xiàn)有特大型橋梁收集方案進行調(diào)研，結合本項目特點，并考慮后期維護方便，進行多方案比選后，綜合特大橋梁雨水輸送量大，管道布置難度大，橋梁景觀要求高等要求，創(chuàng)新性設計采用懸掛雨水管+雨水渠的雙管收集方案。其中一根設置在翼緣板下，另外一根設置在外側兩個箱梁之間，均采用懸掛支架固定。在兩跨連接處，用橫管互通兩根雨水管道。外側雨水管可采用常規(guī)dn250及以下管徑的管道，減輕自重。內(nèi)側雨水管可根據(jù)各橋梁水力計算確定。掛管收集方式詳見圖1所示。雨水管+水渠收集方案既可滿足雨水收集的水

8、力學計算要求，同時，外側管徑控制在dn315以內(nèi)，吊桿支架固定，施工難度、景觀、對橋梁主體結構影響等均較小。內(nèi)側水渠置于橋梁箱體之間，距粱體頂部預留一定空間，因水渠為開放式，便于后期清洗和維護。各特大橋橋面徑流收集方式匯總詳見表2所示。4.4 徑流處理方案橋面徑流收集后進入橋下兩側設置的橋面徑流收集處理設施。處理設施的設計，綜合考慮了隔油與沉淀，另一方面，對于危險化學品運輸事故造成的消防污水，該裝置可起到收集、暫時儲存的作用，為贏得救援時間、減輕危化品運輸事故造成的環(huán)境風險提供有力保障。各特大橋處理水池及容積匯總詳見表3所示。為了方便管理和維護，池型采用平流式結構，為了在平流式池型中創(chuàng)造良好穩(wěn)

9、定的流態(tài)，在細化進出口堰的基礎上，增加了布水墻；通過隔油設計，實現(xiàn)了隔油沉淀一體化，高程布置滿足重力排放，兼顧排放去向選擇，沉淀隔油池結構示意圖詳見圖2所示。5 結束語常嘉高速公路對跨敏感水域的橋梁進行了橋面徑流收集，避免橋梁徑流直接排入敏感水域，污染水體。創(chuàng)新性提出對跨澄湖等特大型橋梁采取了雨水管+水渠的雙管收集方案，既可滿足雨水收集的水力學計算要求，又能解決管道布置難度大，橋梁景觀要求高，對橋梁主體結構影響小等諸多問題。沉淀隔油池的設計滿足對橋面徑流的隔油與沉淀作用，并能兼顧危險化學品運輸事故廢水的收集、暫時儲存作用，可有效減輕?；愤\輸事故造成的環(huán)境風險。參考文獻：1左曉俊，傅大放，等.不同類型降雨公路徑流中顆粒粒徑及污染物的分布特性j.東南大學學報（自然科學版），2011，41（2）：411-415.2周海燕.高速公路橋面徑流處理方法的探討j.公路交通技術應用技