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对室外排水管渠和附属构筑物设计的一些思考
摘要:《室外排水设计标准》明确了排水管渠和附属构筑物的设计原则,但需设计师根据实际情况具体分析。排水管渠设置于绿化带时需综合考虑管养维护和绿化景观之间的协调;排水管渠出水口防潮门应综合考虑;检查井间距、沉泥槽设置应结合雨污水、接户管及当地清淤、管养水平进行综合考虑;雨水口设置形式应结合绿化专业统筹考虑,雨水口及雨水口连接管应进行过流能力分析计算。
关键词:排水管渠;出水口;检查井间距;沉泥槽;雨水口
1概述
为保证及时有效地收集、输送、排除雨水,保证排水系统正常运行,在排水系统上除设置管渠以外,还需设置一些必要的附属构筑物。
排水管渠附属构筑物主要有检查井、跌水井、水封井、雨水口、出水口、截流设施等,排水管渠及附属构筑物的合理设置,对排水工程的造价和使用功能影响较大,需须给予充分的重视。
笔者结合《室外排水设计标准》(GB50014—2021)、多年设计经验及日常管养维护习惯和水平,对室外排水管渠和附属构筑物的设计有一些思考和研究。
2对室外排水管渠和附属构筑物设计的思考
2.1对排水管渠管位的思考
《室外排水设计标准》(GB50014—2021)5.1.2条规定:管渠平面位置和高程应根据地形、土质、地下水位、道路情况、原有的和规划的地下设施、施工条件及养护管理方便等因素综合考虑确定,并应与源头减排设施和排涝除险设施的平面和竖向设计相协调,且应符合下列规定:排水管宜沿城镇道路敷设,并与道路中心线平行,宜设在快车道以外。
5.1.2条文解释:一般情况下,管渠布置应与其他地下设施综合考虑。排水管渠宜布置在道路人行道、绿化带或慢车道下,尽量避开快车道,如不可避免时,应充分考虑检查井对行车以及管道施工维护等对交通和路面的影响。
笔者于2016-2017年负责了《昆明主城排水管网系统清淤除障项目西片》约1060km排水管网清淤除障设计及后期服务工作,在项目实施过程中发现,有部分排水管网设置于绿化带下方,因绿化植被长势较好,部分检查井无法找到或找到后因管网清淤除障对绿化造成了较大破坏;也有部分绿化,因下方排水管道埋深较浅,绿化长势受限。
笔者认为,在可能的情况下,排水管道应尽量避免设置于绿化带下方,如确实无法避让,应综合考虑排水管渠覆土厚度、绿化乔木、地被种类,确保排水管道与绿化工程之间的合理衔接和避让。
2.2对排水管渠出水口标高的思考
《室外排水设计标准》(GB50014—2021)5.1.13条规定:当排水管渠出水口受水体水位顶托时,应根据地区重要性和积水所造成的后果,设置防潮门、闸门或泵站等设施。
关于本条规定,很多给排水设计师对“出水口受水位顶托”存在误解,认为只要管底标高低于收纳水体防洪水位便是“受顶托”,以至于在设计或施工图审查过程中,常要求管底标高高于防洪水位,如果不满足要求时,便要求设置潮门、闸门或泵站等措施。
理论上,只要排水管的设计水位(雨水管为管顶高程、污水管为设计充满度对应水位)高于或等于排水水体的洪水位即可。
另一方面,当设计水位低于排放水体的洪水位时,应当慎用防潮门。因市政排水管管道顶面多为市政道路,且市政道路设计标高必然是大于片区水体防洪水位的,因此应当按照内涝要求,按照压力流进行校核,校核在最不利情况下是否会出现内涝,如最不利情况下不会出现内涝,则可不进行特殊处理;如设置了潮门,则应进行水力计算分析,分析潮门(水头损失)对排水的影响。
2.3对排水管渠检查井间距的思考
《室外排水设计标准》(GB50014—2021)5.4.4条规定:检查井在直线管段的最大间距应根据疏通方法等的具体情况确定,在不影响街坊接户管的前提下,宜按表1的规定取值。无法实施机械养护的区域,检查井的间距不宜大于40m。
通过《昆明主城排水管网系统清淤除障项目西片》项目,笔者发现,现状市场上多以机械清淤为主,如高压水枪冲洗、绞车清淤等,但昆明市现状排水检查井间距大多偏小(约25m),与标准约定的最大间距偏差较大,不仅不利于机械清淤,还导致检查井井盖过多,投资增大。
笔者认为,排水工程检查井间距应根据雨污水及不同工况区别对待。对于污水管道,在排水流速满足要求的前提下,如沿线无接户管,建议按照标准的上限值进行设置。对于雨水管道,应结合道路纵坡、雨水口间距和接户管综合考虑,原则上雨水检查井应与雨水口、接户管对应设置;当道路纵坡大于2%时,可适当增大雨水检查井间距,当道路纵坡小于2%时,应适当减小检查井间距。
2.4对排水管渠沉泥槽设置的思考
《室外排水设计标准》(GB50014—2021)5.4.16条规定:在排水管道每隔适当距离的检查井内、泵站前一检查井内和每一个街坊接户井内,宜设置沉泥槽并考虑沉积淤泥的处理处置。
因标准中未明确具体间隔多远设置沉泥槽,因此设计师多按照“隔1设1”、“隔2设1”甚至全部设置沉泥槽(昆明市部分设计院雨水检查井全部设置沉泥槽),但现状排水管网多以机械清淤,过多的沉泥井反而不利于清淤。
笔者认为,设置沉泥槽的目的是便于从检查井中用工具清除管道内的污泥,污水管道设置沉泥槽后容易导致厌氧发酵,产生臭气,不建议设置沉泥槽;雨水管道应该根据清淤方式和管道纵坡综合考虑,当以机械清淤时,可适当增大沉泥槽设置间距,当以人工清淤为主时,应适当降低沉泥槽的间距;当管道纵坡大,不易淤积时,可适当增大沉泥槽间距,当管道纵坡小,易淤积时,应适当减小沉泥槽间距。
2.5对雨水口设置的思考
《室外排水设计标准》(GB50014—2021)5.7.1条规定:雨水口的形式、数量和布置,应按汇水面积所产生的流量、雨水口的泄水能力和道路形式确定。
雨水口的形式主要有立箅式和平箅式两类。平箅式雨水口水流通畅,但暴雨时易被树枝等杂物堵塞,影响收水能力。立箅式雨水口不易堵塞,但有的城镇因逐年维修道路,路面加高,使立箅断面减小,影响收水能力。各地可根据具体情况和经验确定适宜的雨水口形式。
现阶段,云南省多以平箅式雨水口为主,对于设置下凹式绿地的道路,按照海绵城市建设要求,多采用溢流式雨水口。根据标准,雨水口形式选取应结合具体情况择优选取,对于道路树种以落叶植物为主的,应当借鉴上海等发达城市经验,选用立箅式或联合式(含立箅式和平箅式)等不易堵塞的雨水口;对于设置下凹式绿地的,因雨水口设置于绿化带内,易被草木堵塞,雨水口内应当设置截污框并定期清理。
再者,因路面雨水汇流至雨水口的集流时间一般较短,径流量较大,但常规排水管网设计过程中只注重排水主管的水力计算,往往忽视了对雨水口和雨水口连接管过流能力的分析,容易出现因雨水口或雨水口连接管过流能力不足导致路面积水,但排水主管道尚未满负荷运行的情况。
3结论
《室外排水设计标准》明确了各种管渠及构筑物的设置原则和方法,但实际过程中,还需本着因地制宜的原则进行设计,如排水管渠管位、出水口、检查井间距、沉泥槽、雨水口等的设置结合当地管养维护水平和习惯进行综合分析。

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