平原地区特大型桥梁桥面径流收集处理设计

1、    平原地区特大型桥梁桥面径流收集处理设计    王磊仝凯徐凤娟胡婕摘 要：常熟至嘉兴高速公路沿线跨越澄湖、白蚬湖、三白荡、太浦河等敏感水体，针对跨越上述水体的特大型桥梁桥面径流污染控制，创新性设计了雨水管+水渠的双管方式收集初期雨水，并设置沉淀隔油池对初期桥面径流进行处理。关键词：平原地区；高速公路；特大型桥梁；桥面径流；收集处理：u443 文献标志码：a ：2095-2945（2017）36-0083-031 設计背景由初期雨水形成的公路径流污染负荷高且难以控制，主要含有油类、重金属、悬浮颗粒物等特征污染物。当路线靠近水源保护地、清水通道等具有较

2、高功能等级的地表水体，公路径流的直接排放会对受纳水体造成污染破坏；同时敏感水域路段一旦发生危险品运输事故，危险泄漏物可能直接排入水域，严重破坏水生生态环境，甚至导致城市供水中断、大规模人群疏散等社会性突发事件。随着近年来省内交通工程建设的飞速发展，公路建设及运营对敏感地表水域的影响受到社会各界的广泛关注。2007年交通部与原国家环保局184号文件关于加强公路规划和建设环境影响评价工作的通知中明确规定：“对跨越饮用水源二级保护区、准保护区和二类以上水体的公路建设项目，在确保安全和技术可行的前提下，对初期雨水形成的公路径流进行收集处理，防范危险化学品运输带来的环境风险”。2 工程概况常嘉高速公路路

3、线起自苏昆太和苏沪高速公路交叉设置的 直枢纽，在摇篮圩附近止于苏浙省界。路线长度约28.452公里。全线采用平原微丘区双向六车道高速公路标准建设，设计速度120km/h，设计汽车荷载等级采用公路-i级，路基宽度34.5m。公路沿线地区水系发达，途经澄湖、白蚬湖、三白荡、太浦河等众多敏感地表水体。水面以上桥梁长度约8.9km，占路线总长约30%。水体功能区划等级高，环保要求严格。其中，澄湖、白蚬湖和三白荡等3个列入江苏省湖泊保护名录的浅水湖泊，太浦河做为上海市、浙江嘉善市重要水源地，水质要求高。项目跨敏感水域特大型桥梁径流收集系统，存在汇水面积广、雨水输送量大、管道布置限制条件多等设计难点，常规

4、设计难以兼顾环境保护、排水迅速、外形美观、行车安全、管理方便、经济合理等多重指标要求，本项目创新性采用了雨水管+水渠的双管收集方案来实现雨水输送量大，管道布置难度大，桥梁景观要求高等诸多功能要求。3 总体原则（1）确保桥梁范围内降水产生的桥面径流能够及时通畅的排走，保证桥面不积水。（2）对桥面初期雨水进行收集处理，并保证一定的危险事故废水收集储存能力。（3）收集处理前期初期雨水（污染物浓度较大），排放后期干净雨水。（4）减少管道和水渠对桥梁外立面景观影响，最大程度保证桥梁景观效果。4 设计方案4.1 收集范围根据地形分布及桥梁结构，收集范围及长度如下：澄湖特大桥：全桥收集，总长度为3630m。

5、白蚬湖特大桥：全桥收集，收集长度为2732m。三白荡特大桥：两侧大堤范围内收集，总收集长度1120m。太浦河特大桥：两侧大堤范围内收集，总收集长度1292m。4.2 水力计算桥面径流收集系统设计首先要确定设计流量q，它决定了系统的规模和收集能力。q应按下列公式计算：（式1）式中：q-设计流量（l/s）；q-设计暴雨强度（l/（s·hm2）；-径流系数，取0.9；f-汇水面积（hm2）。本项目位于苏州地区，根据苏州地区暴雨强度公式：式中：q-设计暴雨强度（l/（s·hm2）；p-设计降雨重现期（a）；t-设计降雨历时（min）。设计降雨历时t可依据下式确定：t=t1+mt2

6、（式3）式中：t-设计降雨历时（min）；t1-地面集水时间（min）；t2-管渠内流行时间（min）；m-延缓系数，暗管m=1。其中，t1可按下式计算确定：（式4）式中：t1-坡面汇流历时（min）；ls-坡面流的长度（m）；is-坡面流的坡度；m1-地表粗糙系数，沥青路面、水泥混凝土路面m1=0.013。根据公路排水设计规范（jtg/td33-2012）规定，国内高速公路排水设计的降雨重现期p=5年，太浦河水质要求较高，按暴雨重现期p=100年进行计算，其他参数的取值参见设计规范。根据各桥梁的水力学计算结论，如在桥梁翼缘板下悬挂单根雨水管，所需管径达到dn400和dn500，太浦河要求悬挂

7、dn600雨水管，所需管径非常大，市场上难以买到且管道安装难度大，管道支架要求高，对桥梁结构影响较大。4.3 径流收集方案对国内现有特大型桥梁收集方案进行调研，结合本项目特点，并考虑后期维护方便，进行多方案比选后，综合特大桥梁雨水输送量大，管道布置难度大，桥梁景观要求高等要求，创新性设计采用悬挂雨水管+雨水渠的双管收集方案。其中一根设置在翼缘板下，另外一根设置在外侧两个箱梁之间，均采用悬挂支架固定。在两跨连接处，用横管互通两根雨水管道。外侧雨水管可采用常规dn250及以下管径的管道，减轻自重。内侧雨水管可根据各桥梁水力计算确定。挂管收集方式详见图1所示。雨水管+水渠收集方案既可满足雨水收集的水

8、力学计算要求，同时，外侧管径控制在dn315以内，吊杆支架固定，施工难度、景观、对桥梁主体结构影响等均较小。内侧水渠置于桥梁箱体之间，距粱体顶部预留一定空间，因水渠为开放式，便于后期清洗和维护。各特大桥桥面径流收集方式汇总详见表2所示。4.4 径流处理方案桥面径流收集后进入桥下两侧设置的桥面径流收集处理设施。处理设施的设计，综合考虑了隔油与沉淀，另一方面，对于危险化学品运输事故造成的消防污水，该装置可起到收集、暂时储存的作用，为赢得救援时间、减轻危化品运输事故造成的环境风险提供有力保障。各特大桥处理水池及容积汇总详见表3所示。为了方便管理和维护，池型采用平流式结构，为了在平流式池型中创造良好稳

9、定的流态，在细化进出口堰的基础上，增加了布水墙；通过隔油设计，实现了隔油沉淀一体化，高程布置满足重力排放，兼顾排放去向选择，沉淀隔油池结构示意图详见图2所示。5 结束语常嘉高速公路对跨敏感水域的桥梁进行了桥面径流收集，避免桥梁径流直接排入敏感水域，污染水体。创新性提出对跨澄湖等特大型桥梁采取了雨水管+水渠的双管收集方案，既可满足雨水收集的水力学计算要求，又能解决管道布置难度大，桥梁景观要求高，对桥梁主体结构影响小等诸多问题。沉淀隔油池的设计满足对桥面径流的隔油与沉淀作用，并能兼顾危险化学品运输事故废水的收集、暂时储存作用，可有效减轻危化品运输事故造成的环境风险。参考文献：1左晓俊，傅大放，等.不同类型降雨公路径流中颗粒粒径及污染物的分布特性j.东南大学学报（自然科学版），2011，41（2）：411-415.2周海燕.高速公路桥面径流处理方法的探讨j.公路交通技术应用技