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        太原半坡東街及都司街雨水頂管設(shè)計方案分析

        2022-01-18 11:26:28強(qiáng),李
        山西建筑 2022年2期
        關(guān)鍵詞:東街雨水管半坡

        侯 強(qiáng),李 欣

        (1.太原市市政工程設(shè)計研究院,山西 太原 030002; 2.太原市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院,山西 太原 030002)

        近年來,府西街、半坡東街等道路,每逢太原降雨,均有不同程度的積水。半坡東街、都司街雨水方涵除(府西街—半坡北巷)段外均于二十世紀(jì)五六十年代修建,年代較為久遠(yuǎn),淤積嚴(yán)重,標(biāo)準(zhǔn)低、過流量不足,經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查多為合流,同時都司街方涵末端與水西關(guān)街D3 500 mm雨水管未完全連通。半坡東街現(xiàn)狀方涵斷面為B×H=2 400 mm×1 500 mm,都司街現(xiàn)狀方涵斷面為2孔B×H=2 400 mm×1 400 mm?,F(xiàn)因市政排水管網(wǎng)逐年完善改造,路面硬化,匯水面積、徑流系數(shù)增大、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)提高、末端連通等原因,致使現(xiàn)有管涵過流量嚴(yán)重不足,同時現(xiàn)狀方涵局部為雨污合流,需進(jìn)行雨污分流改造,故對半坡東街、都司街排水管線進(jìn)行改造。

        1 工程概況

        半坡東街、都司街位于太原市府西街和水西關(guān)街之間,南北走向,道路規(guī)劃紅線寬度為20 m。其中,現(xiàn)狀半坡東街起點為府西街,終點為羊市街,長度560 m,現(xiàn)狀車行道寬7 m;都司街起點為羊市街,終點為水西關(guān)街,長度400 m,現(xiàn)狀車行道寬12 m。本次半坡東街、都司街雨水工程設(shè)計路由為半坡北巷到水西關(guān)街,從半坡北巷至羊市街,羊市街東折入都司街,沿都司街至水西關(guān)街然后西折至水西關(guān)街1號井。全長約913.5 m。

        2 現(xiàn)場條件分析

        半坡東街(府西街—半坡北巷)為2013年實施工程,該段雨水方涵斷面為B×H=3 400 mm×1 600 mm,坡度為1.5‰;羊市街(半坡東街—都司街)段現(xiàn)狀雨水方涵斷面為2孔B×H=2 400 mm×1 500 mm,坡度為0.8‰,為半坡東街、都司街預(yù)留規(guī)劃斷面因客觀原因未實施,仍然是舊的,斷面小、埋深淺的雨水方涵;供熱公司先于道路和排水管線改造,對都司街供熱管線完成更新,敷設(shè)于機(jī)動車道內(nèi),擠占了規(guī)劃的雨水方涵和污水管位置;現(xiàn)狀道路路面7 m~12 m,現(xiàn)狀地下管線密集,有電力排管、電力管溝,自來水、熱力管線;周邊建筑老舊,部分沿街建筑侵占入道路紅線,拆遷困難,附近高層建筑有殘聯(lián)大廈,都司廣場等。

        3 依據(jù)的排水規(guī)劃

        根據(jù)太原市城鄉(xiāng)規(guī)劃局《關(guān)于水西關(guān)街改造雨水工程方案的規(guī)劃意見》(2016年),半坡東街、都司街雨水排除由城南退水渠系統(tǒng)調(diào)整為水西關(guān)街泵排系統(tǒng),通過新建斷面為B×H=2 700 mm×1 800 mm-2根D3 500 mm的雨水管涵,雨水由東向西至汾河公園接入水西關(guān)街泵站進(jìn)水閘門井,提升后排入汾河,泵站規(guī)模24 m3/s。

        本項目符合批準(zhǔn)的太原市城市總體規(guī)劃、最新的規(guī)劃意見,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了工程設(shè)計。

        4 工程設(shè)計

        根據(jù)相關(guān)規(guī)劃和方案批復(fù)意見,半坡東街,都司街雨水排除為水西關(guān)街泵排系統(tǒng),最終由水西關(guān)街泵站抽排入汾河。半坡東街(半坡北巷—羊市街)現(xiàn)狀雨水方涵斷面為B×H=2 400 mm×1 500 mm,都司街現(xiàn)狀雨水方涵斷面為2孔B×H=2 400 mm×1 500 mm,坡度約0.8‰,均建于20世紀(jì)50年代,多為合流,破損老化嚴(yán)重,淤積嚴(yán)重,過流量不足,經(jīng)資料分析及現(xiàn)場調(diào)查,本次設(shè)計廢除半坡東街、都司街原有雨水方涵,切斷與南海街雨水管涵的聯(lián)系,確保雨水能順利進(jìn)入水西關(guān)街系統(tǒng)。本次按照新的雨水排水標(biāo)準(zhǔn),重新設(shè)計[1]。

        4.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)

        排水體制采用雨、污分流制[2]。

        暴雨強(qiáng)度計算公式:

        其中,雨水設(shè)計重現(xiàn)期:P=3 a,暴雨強(qiáng)度q的單位L/(s·hm2)。

        徑流系數(shù):ψ綜合=0.65。

        4.2 工藝方案比選

        根據(jù)最新的排水標(biāo)準(zhǔn)要求,充分利用羊市街、水西關(guān)街末端接管點高程以及避讓現(xiàn)狀管線高程交叉,提出以下方案:方案一:雨水排除采用方涵斷面形式,大開挖施工,經(jīng)計算,半坡東街?jǐn)嗝娉叽鐬锽×H=2孔3 800 mm×1 600 mm,坡度約0.8‰,埋深為2.45 m~2.83 m;都司街?jǐn)嗝娉叽鐬?孔B×H=2 400 mm×1 500 mm,坡度為3.0‰,埋深為4.24 m~7.86 m。此方案高程條件苛刻,方涵坡度受限。由于道路狹窄、管線密集、方涵斷面較大,開挖空間不足,地下水位高等原因需做專項支護(hù)。同時考慮到周邊建筑老舊,供熱和電力排管、管溝要保留利用,實施難度大,對周邊建筑影響危害較大。方案二:雨水排除采用圓管斷面形式。主線采用頂管施工,轉(zhuǎn)輸上游雨水,經(jīng)計算,半坡東街、都司街雨水管管道均采用D3 000 mm雨水管,坡度為1.5‰~2.0‰,埋深為8.42 m~9.09 m。此方案主線頂管施工,水力條件較好,可以改善上游和整個區(qū)域排水水力條件,對周邊建筑影響較小。但局部需做工作、接收井,同時在工作、接收井附近涉及到管線改遷。但整體頂管對周邊建筑影響較小,同時配合做好周邊老舊建筑的沉降監(jiān)測,做好應(yīng)急預(yù)案。

        4.3 工藝方案確定

        考慮到現(xiàn)狀道路較窄,地下管線密集,方涵斷面尺寸較大,供熱和電力排管、管溝要保留利舊,周邊建筑多為老舊小區(qū)等因素,如果采用大斷面雨水方涵開挖施工,實施難度大,對周邊建筑影響較大,因此本次雨水設(shè)計推薦方案二,采用主線D3 000 mm頂管。

        4.4 工藝方案設(shè)計

        1)平面布置。根據(jù)管線綜合規(guī)劃,本次設(shè)計半坡東街雨水管位于路中以西2 m,都司街雨水管位于道路路中。

        主線雨水管線設(shè)計起點位于半坡東街與半坡北巷交叉口,在現(xiàn)狀B×H=3 400 mm×1 600 mm方涵處設(shè)置智慧分流井一座,分流原方涵內(nèi)污水后,布置工作井,沿道路由北向南頂管,至半坡東街、羊市街路口,東折后至羊市街都司街路口,然后沿都司街由北向南頂管至都司街水西關(guān)街路口,西折后接入水西關(guān)現(xiàn)狀D3 500 mm雨水井。

        智慧分流井通過下開式堰門、限流閘門、超聲波液位計以及一整套液壓、電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。通過雨量和水位控制,實現(xiàn)小雨時,污水和初期雨水均收集進(jìn)入污水系統(tǒng),大雨時,保證雨水不進(jìn)入現(xiàn)狀污水系統(tǒng),不影響現(xiàn)狀污水系統(tǒng)的正常運行以及保證周邊建筑不發(fā)生倒灌。

        為保證主線收集上游轉(zhuǎn)輸來水,主線頂管段需與半坡東街現(xiàn)狀B×H=3 400 mm×1 600 mm,羊市街B×H=2 400 mm×1 500 mm、水西關(guān)街B×H=2 700 mm×1 400 mm雨水方涵連通。本次設(shè)計管徑為D3 000 mm,總長度為913.5 m。其中半坡東街段D3 000 mm,L=460 m,羊市街段L=53 m,都司街段L=385 m,水西關(guān)街段D3 000 mm,L=15.5 m。為保證主線收集上游轉(zhuǎn)輸來水,主線頂管段需與半坡東街現(xiàn)狀B×H=3 400 mm×1 600 mm,羊市街2 400 mm×1 500 mm、水西關(guān)街2 700 mm×1 400 mm雨水方涵連通。本次設(shè)計管徑D3 000 mm,總長度為913.5 m。其中半坡東街段D3 000 mm,L=460 m,羊市街段L=53 m,都司街段L=385 m,水西關(guān)街段D3 000 mm,L=15.5 m。

        2)豎向設(shè)計。雨水管線設(shè)計坡度盡量與道路同坡。設(shè)計高程主要受末端水西關(guān)街D3 500 mm雨水管高程、上下游接管點高程等控制。雨水管埋深在8.42 m~9.09 m,縱坡1.5‰~2.0‰。

        4.5 頂管結(jié)構(gòu)

        1)沉井設(shè)計[3]。頂管井采用沉井設(shè)計。其中,Y-1,Y-3和Y-6采用矩形工作井,尺寸為9.6 m×5.6 m,Y-2和Y-7采用矩形接收井,尺寸為6.5 m×4.8 m,Y-4采用圓形接收井,直徑為6.5 m,Y-5采用圓形工作井,直徑為9.6 m。

        2)頂管圍護(hù)設(shè)計[4]。沉井支護(hù)采用樁徑600 mm,間距350 mm,搭接250 mm的高壓旋噴樁,最外側(cè)旋噴樁內(nèi)插HW-400型鋼,插一跳一。采用雙管法工藝,水泥漿液壓力大于25 MPa,流量大于30 L/min,氣流壓力大于0.7 MPa。采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥,水灰比(質(zhì)量比)0.8~1.2之間,可根據(jù)實際情況適當(dāng)加入外加劑及摻合料。

        具體工作井、接收井結(jié)構(gòu)圍護(hù)見圖1~圖4。

        5 結(jié)語

        目前該工程已實施完工,雨季運行良好。本工程的實施對完善水西關(guān)街雨水系統(tǒng)和整個區(qū)域的排水安全起著至關(guān)重要的作用;同時本工程是緊跟新規(guī)范新標(biāo)準(zhǔn),改善管涵水力條件,滿足新時代城市排水防澇要求的必要舉措;本工程通過起端和沿線設(shè)置智慧截留井進(jìn)行雨污分流改造,是解決區(qū)域雨污分流,減少污水入河道,改善人居和生態(tài)環(huán)境的有效措施;解決歷史遺留問題,徹底解決關(guān)鍵節(jié)點“卡脖子”問題。

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