薛百良

（北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司，北京市 100037）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，基坑工程也在向深、大、難等方向發(fā)展。在發(fā)達城市，尤其北京、上海等超大城市，這就對深基坑工程的施工提出了更高的要求[1]。

隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加速推進，城市規(guī)模越來越大，作為城市擴張的重要配套設施，排水管網(wǎng)的設計尤為重要，排水管網(wǎng)設計的科學性和合理性是城市正常運行的重要保證。近年來，暴雨引起的城市內澇問題頻發(fā)，暴露出排水管網(wǎng)設計面臨的諸多問題：不結合實際情況選取設計標準；管道泄水能力不滿足實際需求；忽略管道埋深對其他工程的影響；管道豎向交叉時的解決方式不合理；排水構筑物布置不合理；初期雨水污染綠化帶植物等。因此我們需要不斷優(yōu)化設計，提高設計質量。

雄安站是雄安新區(qū)連接國家鐵路網(wǎng)的交通節(jié)點，高鐵站片區(qū)是昝崗組團乃至雄安新區(qū)率先開發(fā)建設的區(qū)域，區(qū)域規(guī)劃用地面積4.90 km2。作為配套建設的基礎設施，片區(qū)排水管網(wǎng)系統(tǒng)工程分兩期實施。排水系統(tǒng)采用初期雨水截流式的雨污分流制。本文通過對雄安新區(qū)高鐵站片區(qū)排水管網(wǎng)設計過程中遇到的問題進行總結，歸納出排水管網(wǎng)設計過程中需要關注的細節(jié)及要點，為排水管網(wǎng)的設計提供參考。

1 設計要點

1.1 合理選擇設計標準

《室外排水設計標準》規(guī)定了不同城市不同區(qū)域的雨水管渠設計標準。根據(jù)規(guī)范并結合《雄安站樞紐片區(qū)控制性詳細規(guī)劃》要求，雄安高鐵站片區(qū)雨水管道設計暴雨重現(xiàn)期取5 a 一遇，緊鄰高鐵站周邊道路雨水管道按10 a 一遇標準設計。然而一些城市的核心區(qū)、功能區(qū)、開發(fā)區(qū)經(jīng)常采用同一種標準[1]。甚至一些城市的排水管網(wǎng)都是直接取規(guī)范的下限來設計，這就導致設計排水能力偏小，預留的排水余量不足，造成內澇頻發(fā)。排水管網(wǎng)的設計應具有前瞻性，要根據(jù)城市規(guī)模及區(qū)域功能定位并結合城市的氣候條件及歷史數(shù)據(jù)，考慮為城市發(fā)展留有余量，合理選擇設計重現(xiàn)期。

1.2 匯水分區(qū)的劃分

根安高鐵站片區(qū)地形較為平緩，劃分匯水分區(qū)時，多按照路網(wǎng)對角線等分的原則進行劃分。根據(jù)匯水分區(qū)給地塊預留了雨污水檢查井，方便后期地塊接入。后期施工時發(fā)現(xiàn)一些地塊開發(fā)完成后地形并不平整，甚至存在較大高差，這就導致一部分預留排水接口并沒有雨污水匯入，一部分預留管道卻流量負荷過大，設計與實際存在較大偏差，導致排水管道的管徑及坡度設計不合理。

對角線四等分劃分匯水分區(qū)的方式在地勢平坦的區(qū)域是具有可行性的，但對于地塊高差較大時就不再適用。因此在劃分匯水區(qū)域時，應收集相關資料，根據(jù)地形條件與地塊開發(fā)單位相配合，確定水流方向及檢查井預留位置，使設計更合理。

1.3 管道泄水能力的校核

在雄安高鐵站片區(qū)雨水管網(wǎng)的設計中，根據(jù)選定的設計重現(xiàn)期、暴雨強度公式、降雨歷時及地塊的匯水面積等參數(shù)計算地塊的雨水設計流量，根據(jù)此流量給地塊預留雨水排出管，按此流量疊加進行下游管線的水力計算。此方法看似合理，卻忽略了地塊之間的差異，在后期配合中發(fā)現(xiàn)某地塊事實上為下沉廣場，按照規(guī)范該區(qū)域設計重現(xiàn)期應取50 a，而該區(qū)域面積較大，設計降雨量已遠遠大于預留的管道及臨近干管的泄水能力，且該地塊距河流較遠，沒有條件直接排河，故只能放大下游管線的管徑及坡度，這不僅對下游管線產(chǎn)生巨大影響，也影響了其他專業(yè)及沿線其他工程的進度。因此，我們在進行管道水力計算時，要全面了解地塊的相關信息，及時掌握管道沿線的較大集中流量的匯入情況，科學合理得進行管道水力計算。

同理，對于市內下穿立交地道，如積水不能重力排除，建議按照50 a 一遇的重現(xiàn)期設置排水泵站，水泵供電采用一級負荷，并應設置可靠的雨水排出口。若排入市政雨水管道，要校核管道的泄水能力。

1.4 考慮管道埋深對相關工程的影響

排水管道沿路布置時，應按照道路管線綜合的設計成果進行布線。在滿足管道排水能力的基礎上，盡可能利用地勢，通過重力流排放雨污水，力求使管線長度最短，管道埋深最小，但也要為遠期工程預留條件。

高鐵站片區(qū)道路下除了有市政管線外，還規(guī)劃有縱橫交錯的地下綜合管廊、纜線管廊、地鐵、地下過街通道及地下商業(yè)等建筑。設計中雨污水管線與管廊碰撞時有發(fā)生，而雨污水管線的標高，往往是其他地下工程的埋深的控制因素，埋深直接關系著工程的建設成本。因此在進行雨污水管線的設計時，一定要考慮相關工程，對于標高上無法避開的盡量選擇雨污水管線繞行，減少整個項目的建設成本，對于同期建設的地下工程，應與相關設計密切配合，有條件的盡可能在施工前做出各項工程的BIM 模型，檢查碰撞。

1.5 合理布置排水構筑物

雨污水檢查井盡量設在非動車道或人行道上，機動車道上設置井蓋不僅影響景觀效果，還容易造成交通事故，如無法避免時，應根據(jù)道路交通圖，使檢查井蓋避開汽車輪跡線，避免井蓋遭碾壓。根據(jù)圖集選檢查井型號時需要明確適用條件，對于超出圖集適用范圍的檢查井（管徑過大、埋深過深、不良地質條件等）,需要由結構專業(yè)進行單獨設計，這一點常被設計人忽略。干管埋深過深時（埋深大于5 m），若采用管頂平接來布置地塊預留管，會導致預留管埋深過深，不經(jīng)濟（一般埋深1.5～2 m 即可滿足地塊需求），可以適當抬高預留管標高，接入井可考慮做成跌水井。

雨水口布置除滿足規(guī)范要求的間距外，應設在道路的最低點。相交路口需按照道路的交叉口豎向圖在低點布置。高鐵站片區(qū)出現(xiàn)施工完后發(fā)現(xiàn)，雨水口實際并不是在道路實際最低點，造成路面積水。因此，在施工前要根據(jù)道路最終豎曲線及交叉口豎向設計核實，確保雨水口位于道路、交叉口實際最低點。在施工交底時向施工方介紹清楚雨水口布置原則，當?shù)缆肥┕づc圖紙不一致時，應聯(lián)系設計方，根據(jù)實際情況做出調整。

根據(jù)片區(qū)控規(guī)，本片區(qū)雨水年徑流總量控制率不低于85%，雨水徑流污染削減率不小于80%。為滿足海綿要求，本項目在機非隔離綠化帶中設有溢流雨水口。而綠化帶寬度多為2.5 m，其下還敷設有路燈及信號燈的電力通信線纜、手孔井及燈桿基礎、綠化噴灌的再生水管及取水井、市政消火栓及閥門井等，這些管線的埋深均在1.5 m 范圍內，因此在平面及豎向上難免會出現(xiàn)交叉碰撞的現(xiàn)象，尤其在路口最為明顯。建議各相關專業(yè)合圖后出一張局部的平剖面詳圖，共同約定出設置在綠化帶內各種管線及構筑物的布置原則，相互避讓，以免出現(xiàn)各種構筑物避讓不開，無法施工的情況。

1.6 雨污水管線豎向交叉的解決辦

設計中雨污水管線豎向交叉時，首先應考慮降低或者抬高某種管線的標高，通過設置跌水井的方式避免交叉，這種方式有一定的局限性，壓低管道埋深會可能導致下游管道的埋深過深，甚至要增設提升泵站，增加建設成本。

另一種方式是在保證管道泄水能力不變的情況下，通過調整管道的管徑及坡度來避免豎向交叉，如管徑d2000、坡度0.001，滿流的鋼筋混凝土管的泄流量約為4 810 L/s（流速1.5 m/s）。同時，管徑2 500 mm×1 000 mm，坡度0.002 5，滿流的矩形方溝的泄流量為4 850 L/s（流速1.94 m/s）,兩種管徑豎向高度差1m,但流量大致相同，因此可通過這種管徑變換來避免交叉。

若前兩種方式均無法解決豎向交叉時，可以通過設置倒虹吸井或交匯井的方式來解決。污水管穿越河道或者障礙物時多用倒虹吸井，利用連通器的原理，通過兩頭高差來使水流自動繞過障礙物流向下游[2]。雄安高鐵站片區(qū)污水管穿越河道時均采用這種方式。由于倒虹吸管易堵塞，倒虹管數(shù)量不少于兩條，且要保證倒虹吸管的流速大于進水管的流速（不小于0.9 m/s）。

交匯井的工作原理與倒虹吸井類似，因雨水管管徑較大，一般是截斷雨水管，使污水管整根從雨水檢查井中穿過，被污水管遮擋的過水斷面，通過降低井底增加空間來彌補，保證雨水管道的排水能力滿足設計值。這種方式結構較簡單，便于維護管理。

1.7 分期建設工程做銜接

雄安高鐵站片區(qū)市政排水管網(wǎng)分兩期建設，在做一期工程時為遠期工程預留條件，一般會在施工終止線附近預留檢查井或延伸管，此處建議伸出施工分界線外2 m，管端頭用砂漿灰砌磚封堵。若預留在施工終止線上或施工終止線以內，在遠期工程施工時需要對已完成的道路進行破除才能接管，這會造成資源浪費，也增加了施工難度。

對于下游管線未施工，但上游管線需要投入使用的情況，需要根據(jù)需求建設過渡期臨時排水管，待規(guī)劃下游管線施工后再進行導接。

1.8 初期雨水污染問題

對于初期雨水尚沒有明確的定義，一般指一場降雨前15min 的降雨量，或者降雨前6～8 mm 的降雨量[3]?？紤]到機動車道重金屬污染、油污等有機污染物及融雪劑等無機污染物，初期雨水水質差，若直接排入下沉式綠化帶內，會對植物造成損害。筆者建議采用雙雨水口的形式（具體連接形式見圖1、圖2），人行道和非機動車道雨水通過開口路沿石流入下沉綠地，機動車道一側路沿石不開口，雨水由機動車道邊的環(huán)保雨水口直接排入雨水管道，不進入下沉綠地。

圖1 雨水口布置橫剖面示意圖（道路紅線寬度不小于40 m）

圖2 雨水口布置橫剖面示意圖（道路紅線寬度不小于40 m）

雨水管收集的初期雨水被設置在排河口處的初雨截留井截流后排入規(guī)劃雨水調蓄池，并在雨后排入污水管網(wǎng)，最終排入片區(qū)污水處理廠，具體流程見圖3。

圖3 海綿型道路技術路線圖

3 總結及建議

排水管網(wǎng)作為城市重要的基礎設施，其設計的合理性直接影響著我們的日常生活。在進行管網(wǎng)設計時要以上位規(guī)劃為依據(jù)，充分掌握基礎資料，理論聯(lián)系實際地開展設計工作。設計中要與相關專業(yè)密切配合，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。從實際使用效果出發(fā)去想問題，積極使用新技術新工藝，力求使整個排水工程的工程量最小、能耗最底、占用空間最小、水流最通暢，取得良好的經(jīng)濟及環(huán)境效益。