超长雨水箱涵设计探讨

罗佳润

（中铁二院（广东）港航勘察设计有限责任公司）

0 引言

随着我国基础设施及城镇化的快速推进，出于新区建设发展的迫切需要，在各地都建造了大量的城市排水设施。在这些排水设施当中，有各种市政雨水管、河道、市政雨水箱涵等。

市政雨水箱涵作为一种重要的城市排水设施,其在走向沿线汇聚了很多道路雨水管的接入，肩负着保障城市正常运转的防洪排涝功能[1-2]。由于市政雨水箱涵一般设置于地下，检修相比于敞开的河道相对麻烦，一旦市政雨水箱涵出现问题，对于城市居民的正常生活、社会秩序等都会造成严重的影响，因此有效保证市政雨水箱涵的结构安全及运营维护就显得尤为重要。

1 项目概况

本项目位于成都，原规划河道兼具景观及排洪功能，由于河道全段所在位置处于该片区低洼地段，区域内汇入流量大，致使河道挖深深，河道开口顶宽大，放坡切入其东侧临近的综合管廊及地铁范围，影响综合管廊及地铁的安全；且河道为生态河道，采用海绵城市理念，对水有下渗要求，下渗水对综合管廊及地铁存在安全隐患。

根据相关会议纪要敲定，该片区雨水通过设置雨水箱涵最终排入锦江，河道打造为宽浅的纯景观河道，不具备防洪排涝功能。

该雨水箱涵平面以控规平面为指导，在规划绿地范围内，结合同槽开挖的管廊与周边地块及道路边界进行适当调整，使得雨水箱涵不影响周边地块、构筑物的基本使用，以及快速收集周边规划道路及地块雨水。

本雨水箱涵为主要位于规划绿地内，全长共计约2100m。（图1）

图1 雨水箱涵总体位置图

2 设计要点探讨

2.1 断面、纵坡的设计

本雨水箱涵工程的平面位置确定相对固定，大部分是沿着同槽开挖的综合管廊设施。重点是断面和纵坡的确定，主要是依据防洪标准下确定的断面，作为专业协同的一部分，水文计算必须与结构设计等相关专业深度协作，共同确定一个经济、合理、能满足防洪要求的横、纵方案。在这个过程中，通常会涉及到几个专业之间的来回往返互提条件。尤其是这种主要用于汇聚市政雨水管的雨水箱涵，在汇水面积上的计算不同于一般的河道汇流，如本项目，沿线有20 处的雨水管或过路涵洞接入，所以在水文计算上以市政雨水管的汇水面积计算各个点的汇流量更为合适，在某些段的横断面设置可以根据水文计算设置得更为科学合理，不同断面的衔接通过渐变段来实现。如果第一个接入点与第二个接入点相距较远，可以考虑采用雨水管直接敷设的方式来实现,不再设置雨水箱涵，从而实现节省投资的目的。

2.2 雨水管接入节点的设计

本项目沿线有20 处的雨水管或过路涵洞接入，接入平面及高程各不相同。根据雨水管接入的标高、管径及位置，预留侧壁接入口或在箱涵顶板设置落水井方便接入。

沿线在接入点设置落水井，兼有检查井功能；标高小于涵顶标高的部分汇入点采用侧壁衔接。落水井井高以高出景观成型后的地面线1m 控制。

市政雨水管通过落水井接入雨水箱涵消力池段，当雨水管内的水流入雨水箱涵的时候，首先进入雨水箱涵的消力池。由于该消力池具备一定的深度，且消力池内有水的存在，对市政雨水管流入雨水箱涵的水实现一定的缓冲作用；当随着沿线多处接入市政雨水箱涵的水逐渐增多，市政雨水箱涵内的水位增加，在雨水箱涵消力池内的水位也随之增高，那么雨水管冲入雨水箱涵的水的冲刷逐步减少，由此实现消能，有效减轻雨水管接入雨水箱涵时的冲刷作用，达到保护雨水箱涵结构的效果；另外该落水井上部采用格栅盖板，可以有效防止雨水箱涵内形成真空，产生不良后果，还可以通过该口投放检修、清淤设备，方便维护；同时通过设置在侧壁的检修爬梯，还可以方便检修人员出入；通过设置梯形消力池，在实现消能的同时，如果内部有水，而维护又需要通过机械设备时，可以从落水井口投入潜水泵抽水后，方便维护设备的运行通过；通过设置消力池内踏步墩及防滑扶手，可以方便维护人员在日常维护时不抽水即可安全通过消力池，如果是从该类节点通过检修爬梯踏步下到市政雨水箱涵内，可以有安全的落脚点并往市政雨水箱涵纵深安全行进。（图2、图3）

图2 落水井断面示意图

图3 落水井平面示意图

对于雨水管在最高洪水位标高以上接入的，更多的关注点是要放在雨水对箱涵的冲刷上，可以采用诸如本例中的消能池、或在进入箱涵前先行用雨水管设坡缓引的方式来实现；而对于在最高洪水位接入的，更多的关注点是要放在防止倒流的方向上，在设计上可以采用防倒流的相应构造、雨水管接入方向的角度去考虑。在兼具检修功能的落水井设置上，要考虑投放检修设备的方便，可以考虑设置在距离路口较近的绿地，方便设备的运输及投放。

2.3 明渠段的设计

由于雨水箱涵终点排入下游景观渠，最终排入锦江，为保证水质情况及防止雨水箱涵内形成负压，产生不良后果，在沿线雨水箱涵埋深较小的位置设置了四段明渠。桩号段为：K0+460～K0+484、K1+118～K1+142、K1+528～K1+552、K1+838～K1+862（每段包含两端各1.5m 箱涵暗涵段）。

明渠段箱涵结构顶板采用热浸镀锌钢格栅板，型号为G655/30/50W 。侧壁均厚50cm，两侧2m 箱涵标准段顶板厚60m，底板在两端各3.5m 范围板厚60cm，其余均为50cm，底板渐变10cm。纵向侧壁之间设置C40 钢筋混凝土横向支撑，支撑尺寸为50cm×50cm，纵向间距为3.4m、3.45m，竖向间距为3m，沿着侧壁纵向设置高50cmx 宽100cm 的卧梁形成整体挡土（水）结构。侧壁顶面高程以高于景观设计地面1m 为控制标高。为满足抗浮要求[3]，明渠段涵洞的底板向两侧延伸1.2m，增加覆土压重。（图4、图5）

图4 明渠段轴侧图一

图5 明渠段轴侧图二

关于防止负压的设计，可以综合考虑沿线各处的节点，通过与大气连通来实现；在井盖的设置上，尽量考虑设置于绿地范围内并采用透气的井盖。

3 结语

市政雨水箱涵的设计看似简单，实则涉及方方面面需要严格考究。一旦在防洪排涝出现问题，将带来严重的后果。因此，在对类似的雨水箱涵的设计中，建议：

⑴第一个接入点至第二个接入点之间的断面的设计可以优先考虑采用雨水管连接，以减少工程量和造价；

⑵在沿线的市政雨水管接入中，要重视接入高差较大处的消能设计，可以参照本文提及的做法或以延长水流路径，降低水力坡降、增加消能构造等方向做相应的设计；

⑶由于雨水箱涵通常断面较大，如果产生负压，可能造成不良后果，在设计中要间隔设置与地面大气连通的措施，确保在运营中安全可靠。