市政排水工程優化設計案例分析

侯 深 貞

(太原市市政工程設計研究院,山西 太原 030002)

1 項目背景

太原市雙塔北路(五龍口街—朝陽街)位于建設路東側，距離為500 m，緊鄰火車站東廣場，為太原市區火車站東側的南北向道路，現狀雙塔北路(五龍口街—朝陽街)為地面道路, 道路紅線寬度30 m，雙向四車道。隨著迎澤大街東延及火車站東廣場工程的建設，為了實現迎澤大街與雙塔北路之間的西向南的右轉及南向西的左轉，太原市雙塔北路(五龍口街—朝陽街)道路改造工程提上日程。

本次雙塔北路改造工程通過下穿迎澤大街的方式來分流至朝陽街的交通流。雙塔北路由地道及地面道路組成，地道由4條道路組成，分別為東幅地道、西幅地道、人非地道、匝道；地面道路由12條道路組成。標準段道路紅線寬度30 m。

雙塔北路周邊地勢特點：由于東山地區地勢較高，東西向相交道路縱坡較大(大于2%)，火車站東廣場區域成為地勢低洼區域，雨季時常發生內澇災害，給人民生命財產構成安全隱患。特別是本次雙塔北路改造工程采用下穿地道的形式，給火車站東廣場周邊的排水安全帶來更為嚴峻的挑戰。

2 設計標準及參數

2.1 雨水

暴雨強度公式：

雨水設計重現期：P=5年。

徑流系數：綜合徑流系數地面φ=0.7。

2.2 污水

人口密度700人/hm2，污水排放量標準為120 L/(cap·d)。

3 工程設計方案

雙塔北路(五龍口街—朝陽街)現狀雨水管線保留及廢除方案：由于現狀雨水管線年代久遠，現行GB 50014—2006室外排水設計規范(2016版)提高了雨水管渠設計標準，故本次設計擬全部廢除。

雙塔北路(五龍口街—朝陽街)現狀污水管線保留及廢除方案：結合道路工程設計，受地道平面位置、高程及打樁支護的影響，本次設計擬廢除地道影響范圍內現狀污水管線；其余段污水管線保留現狀。

3.1 雨水工程

3.1.1東山客水攔截方案

由于東山地區地勢較高，東西向相交道路縱坡較大(大于2%)，火車站東廣場區域成為地勢低洼區域，受淹風險較大。本次改造工程充分考慮客水的攔截措施，具體方案如下：

1)通過增設雨水口、橫截溝、邊溝等措施，加強雙塔北路東側南北向道路如東峰路、太行路等收集地面雨水的能力,實現高水高排,避免對下游系統的沖擊。

2)為避免雨水沿道路匯入地道，在雙塔北路與東西向相交道路如五龍口街、郝家溝街、朝陽街等交叉路口設置橫截溝，攔截客水，排入地面雨水系統。同時在交叉路口布置收水帶蓋板邊溝，加強路口收水能力，避免積水。橫截溝攔截雨水及邊溝收水均排入地面雨水系統。

3.1.2地面雨水排除方案

依據現狀地勢及本次道路改造工程設計豎向，五龍口南巷對應位置為道路設計低點，故本次設計雨水管線以五龍口南巷為界，分別由北向南、由南向北匯合至五龍口南巷橫穿雙塔北路接入全地下調蓄池，最終經泵站抽排入南沙河。泵站出水壓力管線沿本次雙塔北路敷設，至朝陽街交叉口南側接入重力流雨水管線，繼續沿雙塔北路向南自排入南沙河。

3.1.3地道雨水排除方案

在地道道路兩側設置收水邊溝，邊溝坡度與地道坡度一致，在地道最低點設置橫截溝。雨水經邊溝、橫截溝收集后，排入地道下方敷設的d600雨水管，進入東廣場地道泵房，經提升后排入南沙河。

3.2 污水工程

本次設計污水管線起點朝陽街，由南向北接入五龍口街現狀污水管線，最終進入楊家堡污水處理廠。設計中對現狀存在的合流管線(如東西向相交道路等)進行雨污分流改造，保證雨水、污水分別按其功能接入設計雨水、污水管線。

4 工程優化設計思路分析

4.1 雨水收集設施的布設

結合地形特點及道路豎向設計，合理布置雨水口(雙篦、多篦)、橫截溝、邊溝等雨水收集設施，使地面雨水快速及時收集排除。具體如下：道路縱坡平緩段(坡度小于0.02)，可采取設置雨水口的形式排除，局部易積水地段適當加密雨水口；道路縱坡較大段(坡度大于0.02)，可采取設置橫截溝、邊溝的形式排除；地道內雨水通過設置邊溝的形式排除。

4.2 排水管線的平面及豎向設計

本工程地道4條、地面道路12條，道路設計復雜，且道路紅線寬度僅為30 m，給管線的布置帶來諸多困難。本次排水管線設計中主要從地塊排水需求、地道位置及高程情況、施工難易程度等方面，對排水管線的趟數、管位、斷面、高程進行優化設計：

1)排水管線的趟數在滿足地塊排水需求的前提下，數量盡可能減少，為其他市政管線的敷設創造條件。

2)排水管線管位的選擇一方面便于施工，另一方面節約高程，減少管線的交叉，減少管線的埋深。

3)排水管線斷面的設計結合地道高程及排水需求一并考慮，可以選擇圓形斷面或矩形斷面，結合地道結構設計采用上方掛方涵或下方掛方涵的形式，使管涵及地道結構更安全，設計更為合理。

4)排水管線高程的設計結合現狀管線高程及遠期規劃預留統籌考慮，豎向設計上留有充足的余地。

4.3 排水安全性

雨水收集設施的設置數量、位置；雨水管線的斷面；排水檢查井的設置位置等對排水安全性具有重要影響。

1)雨水收集設施應結合道路豎向設計，設置于道路低點；雨水收集設施的型式結合周邊地形特點，水流匯集特性進行選擇，可采用雨水口、橫截溝、邊溝等型式，使地面雨水快速收集至雨水管線中，保證地道及路面排水安全。

2)雨水管線的斷面設計適當考慮客水的影響及雨水調蓄功能，保證排水安全。

3)排水檢查井的設置位置應避開地道段，同時設置于道路地面標高較高的位置，防止地面冒水現象的發生，對地道安全構成威脅。

5 結語

本工程從項目建設的背景出發，通過對太原市雙塔北路(五龍口街—朝陽街)改造工程排水工程方案的設計，從雨水收集設施的布設、排水管線的平面與豎向設計及排水安全性等方面，介紹了設計地道工程等較為復雜工程時，排水工程優化設計思路，為今后排水工程設計提供思路上的指引效應。