祁楚

0 引言

随着城市建设发展越来越快，城市排水问题日益凸显，已经成为一件关系国计民生的大事，市政排水工程是城市基础设施建设的最重要组成部分，也是城市水污染防治和排涝、防洪的骨干工程。市政排水工程能及时排除城市地面雨水，收集和转输生活污水和工业废水，防止城市水环境受到污染。因此，做好市政排水的规划和设计，可以大大提高人居环境，实现城市的可持续发展。本文结合海绵城市理念，通过合理科学的排水设计，确保排水系统能够高效运行，达到建设和谐生态道路的目的。

1 工程概况

《广州南站商务区东新高速以东保障房周边市政道路工程及附属设施项目》位于南站核心区东边，东新高速以东，汉溪大道以南，兴业大道以北区域。项目包括6 条新建市政道路，分别为规划一路至规划六路，规划红线宽度20～58m，设计速度30～60km/h。本项目的建设是完善南站周边地区路网，建设市政排水等相关基础设施，方便保障性住房居民的生活。

2 城市市政排水管道设计

2.1 设计原则

城市市政排水管道设计应以规划为依据，从全局出发，综合考虑社会效益、环境效益和经济效益，近期和远期工程的需求相结合。在设计中一般遵循以下原则：

（1）采取雨污分流的排水体制，充分利用地形地势，雨水就近排入水体，控制埋深。结合地块功能、道路路幅等合理布置排水管线；

（2）管材选用充分考虑经济、使用安全、施工方便等要素，合理选材；

（3）管线高程设计结合道路竖向标高，考虑排水与其它管线的相对位置，合理布置管道标高，既便于周围小区雨污水纳入，又避免与其它管线发生冲突；

（4）“高水高排，低水低排”设计原则。

2.2 设计标准及参数

2.2.1 雨水设计标准

以《广州市排水管理办法实施细则》（穗水[2013]10号）、《番禺区排水工程规划》及《室外排水设计标准》（GB 50014-2021）为依据，在综合调查研究国内外先进城市的雨水设计重现期标准的基础上，结合广州市的实际情况，确定本项目新建雨水管道重现期。

根据《广州巿排水工程技术管理规定》，新建项目、新建区域和成片改造区域设计重现期一般不小于5 年，本项目含新建道路，故本工程设计重现期取5 年，即P=5。暴雨强度计算采用广州市番禺区单一重现期暴雨强度公式：

式中：ψ—径流系数。

径流系数按地块覆盖情况定：服务范围内，采用综合径流系数ψ=0.70，其中道路、各种屋面径流系数ψ=0.9；绿地径流系数ψ=0.1～0.20。

F—汇水面积（hm）

2.2.2 污水设计标准

规划污水量科学的预测是合理确定污水管道系统、中途泵站规模及污水处理厂规模最重要的前提和基础，本项目污水预测方法采用不同建设性质用地指标法。具体指标见《城市给水工程规划规范》（GB 50282-2016）。

地下水渗入量一般取决于污水管道系统材料、管道连接方式、管线所处位置的水文地质条件和土壤的渗透性能。不同城市、不同区域、不同管道系统地下水的渗入量不同。本工程地下水渗入量取10%。

根据《广州巿排水工程技术管理规定》对雨污分流制排水工程要求，新建污水管道应当采用3 倍的旱流污水量复核管道满流情况下过流能力。本设计污水管最小管径为500mm。

污水管道设计充满度按排水设计规范的规定设计，按不同管径分别采用0.55～0.75。污水管在设计充满度下最小流速Vmin=0.6m/s，非金属管道最大流速Vmax=5m/s。

3 雨水系统设计

3.1 雨水管道布置

本工程雨水设计在对有关资料分析理解、深入研究后，在规划指导下，提出合理设计方案。本着技术可行、造价经济、近远期相结合的设计原则，对排水系统进行优化，使其设计更为合理。根据《室外排水设计标准》，道路宽度超过40m 宜双侧布置排水管道，结合雨水规划，本次设计考虑新建雨水管，收纳水体为现状河涌，分段进行排放。

考虑规划河涌的建设时序暂不明确以及现状谢石分洪渠是否废除问题，结合近远期情况，规划一路桩号K0+040～K0+180 路段，雨水近期自东向西就近排入现状谢石分洪渠，远期待谢石分洪渠废除、规划河涌建成后，该段雨水自西向东就近排入规划河涌；规划一路桩号K0+210～K0+470路段，近期雨水自东向西排入现状谢石分洪渠，远期待谢石分洪渠废除，直接连通规划一路K0+520 下游的雨水管道，雨水一起排入现状海棠沙涌。

雨水管道采用管顶平接，道路两侧每隔90m 布置一根d600～800 预埋管。雨水管采用Ⅱ级钢筋混凝土排水管，橡胶圈承插接口。雨水管渠每隔30m 设置检查井，检查井采用预制钢筋砼检查井，配重型球墨铸铁井盖，并且具备防沉降、防盗、防跳、防噪声的功能。雨路口布置应以道路专业的路口竖向图位置为准，施工时道路最低点处必须设置雨水口。雨水口采用双箅平入式雨水口，雨水口连接管道管径为d300，坡度为i=0.01。雨水口设置在相应检查井上游1～2m 处，顺流水方向接入雨水检查井。

3.2 雨水径流控制

本项目属于城镇公共道路，道路实施范围内雨水径流控制，非机动车道采用透水混凝土，人行道采用透水砼砖、下沉式绿地、建设生态树池等低影响开发技术措施，吸纳并滞留雨水，从而有效削减地表径流量及径流污染负荷，保护和改善城市生态环境。

3.3 内涝防治设计

按《室外排水设计标准》（GB 50014-2021）第3.2.4B条及（穗规函〔2015〕3848 号）文的要求进行内涝防治设计的内容。依据《广州市中心城区排水（雨水）防涝综合规划》，该项目所在区域属于广州南站商务区，因此内涝防治设计标准采用20 年一遇24h 暴雨不成灾，并用50 年一遇24h 暴雨校核。

按照P=50 年，屏山河潮水位7.5m 推算，道路中一条车道积水深度不超过15cm 控制。经校核，本次道路设计标高平均为8.5m，所需排除的最大径流量为5 177.62l/s，经验算流速为2.42m/s，在管线允许过流能力范围内，排水系统设计符合防洪排涝标准要求。

本次项目采用“渗、蓄、排”等综合措施，使广州南站商务区能有效应对不低于50 年一遇的暴雨。

4 污水系统设计

4.1 污水管道布置

本工程污水管道布置根据《广州南站地区控制性详细规划调整》、广州市番禺水务股份有限公司意见，以及现场管线探测等情况，由于汉溪大道现状污水管道埋深较浅，且管径偏小，污水主要沿规划四路往南排入钟韦路现状d1 500 污水主干管，最后排入钟村污水处理厂。经与保障房地块和相交道路污水设计衔接，预留污水接驳口，并核算传输污水流量。

污水管道采用管顶平接，道路两侧每隔90m 布置一根d500 预埋管。本次设计规划四路西侧污水管道为顶管施工段，设计工作井内径φ7 000mm，接收井内径φ4 500mm，中间井内径φ2 500mm，顶管施工接口方式采用的是钢承口承插式橡胶圈接口。顶管段污水干管道直径d=1 000mm，设计管道埋深约8～9m，顶管接收井及工作井的深度约9m，根据地质勘查报告，顶管顶进范围内大部分为冲积层淤泥质土，其主要特点是呈流塑～软塑，承载力低，工程力学差，在长期受荷情况下会产生较大的沉降变形，未经处理不得以其作为拟建道路持力层，作为开挖土体，自稳能力差，应采取一定的支护措施、地基处理措施。

4.2 污水管道过河涌段设计

根据《城市工程管线综合规划规范》（GB 50289-2016）4.1.8，在其他河道下面敷设工程管线，其顶部高程应在河道底设计高程0.5m 以下；再结合《室外排水设计标准》（GB 50014-2021）5.11.2 第三条规定倒虹管的管顶距规划河底距离不宜小于1.0m，通过航运河道时，其位置和管顶距规划河底距离应与当地航运管理部门协商确定，并设置标识，遇冲刷河床应考虑防冲措施。部分新建污水管需穿越现状河涌时，应先对比上下游管顶标高与现状河涌涌底标高的高差值，按照有关规范采取倒虹吸通过或直接在河底敷设通过，并要进行相关的抗浮验算。

5 排水管材的选用

根据《广州市水务局关于进一步明确排水工程建设要求的通知》（穗水规划﹝2017﹞79 号），本工程排水管材选用如下：

（1）顶管管段采用Ⅲ级钢筋混凝土管，钢承口承插式橡胶圈接口；开挖段承接石洲东路DN1 000 污水主管段采用Ⅲ级钢筋混凝土管，承插式橡胶圈接口；

（2）过河涌段污水采用钢管；其余开挖管段排水管道均采用Ⅱ级钢筋混凝土管，橡胶圈接口；

（3）海绵设施雨水管网采用UPVC 管。塑料管材埋深小于6m，管道环刚度不小于8.0KN/m。

Ⅱ级钢筋混凝土排水管管径d ≤1 200 时采用承插管，橡胶圈接口，d ＞1 200 时为企口管，橡胶圈接口。

根据《广州市水务局关于推广使用广州市水务工程混凝土管质量监管系统的通知》（穗水质安﹝2017﹞11 号），混凝土管材应按要求植入带有唯一识别码的芯片。

钢管及管件进行防腐前需进行除锈，采用喷砂除锈质量等级应达到Sa2.5 级，人工除锈质量等级应达到St3.0 级，其质量标准符合《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第一部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级》（GB/T 8923.1-2011）规定。埋地管道外壁采用环氧煤沥青特加强级防腐，具体做法及要求见《埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层技术标准》（SY/T0447-2014）；地上钢管防腐采用先涂无机富锌底漆二道，再涂聚氨酯面漆二道。内壁采用水泥砂浆衬里，其制作质量应符合《钢质管道水泥砂浆衬里技术标准》（SY/T 0321-2016）标准。

6 检查井及其他附属构筑物

排水管道主管管径d ≤1 200mm 的检查井采用预制装配式钢筋混凝土检查井，设计应符合相关规范验收要求。雨水管道d 大于1 200mm 检查井采用现浇混凝土检查井。排水检查井底部结构下降0.5m 即作为沉砂井使用。本次设计规划四路西侧污水管道采取顶管施工，顶管工作井内砌井净尺寸为2m×2m，内含2 个闸槽；顶管接收井内砌筑井净尺寸为φ1 600mm，顶管中间井的净尺寸为φ2 000mm。

井盖、井座采用重型带铰链球墨铸铁井盖井座，配球墨铸铁防盗井环盖，井盖需具备降噪、防盗、弹性紧锁功能，如图1 所示。检查井盖的设计应符合《广州市井盖设施建设技术规范》（DBJ 440100/T 160-2013）。人行道及绿化带下采用轻型井盖（设计荷载250KN），行车道下采用重型井盖（设计荷载400KN）。按照《广州城市道路井盖建设实施指引》规定，安全防坠网采用球墨铸铁防坠网。

图1 可调式防沉降防盗井盖构造

雨水口采用混凝土平式双箅雨水口，设置在车行道下，采用《广州市预制装配式钢筋混凝土雨水口标准图集》中的混凝土平式双箅雨水口，如图2 所示，井圈及箅子采用球墨铸铁，车行道上承压等级采用D400，井盖设施应符合广州市地方技术规范《井盖设施建设技术规范》（DBJ 440100/T 160-2013）[要求，箅子表面高程应比设计道路路面低30mm。

图2 雨水口

7 海绵城市设计

海绵城市理念已经成为市政排水设计要点之一，在市政道路排水设计中融入海绵城市理念，能够保障城市交通和排水系统共同发展，达到建设和谐生态道路的目的。

本项目非机动车道采用透水混凝土（如图3 所示），人行道采用透水砼砖，下沉式绿地（如图4 所示）、建设生态树池等低影响开发技术措施，吸纳并滞留雨水，从而有效削减地表径流量及径流污染负荷，保护和改善城市生态环境。具体如下：

图3 透水铺装

（1）对有条件的区域通过路缘石开口等措施，将路面雨水收集至下沉式绿地或生态树池消纳处理，再排放入雨水管网。

（2）道路人行铺装采用透水砖，非机动车道采用透水水泥混凝土。

（3）本工程机动车道两侧绿化采用下沉式绿地或建设生态树池，规划二路、规划三路、规划四路、规划六路退缩性绿化带作为下沉式绿地使用。下沉式绿地低于车行道路面15cm，并设置10cm 左右高的溢流式雨水口；将溢流雨水口设置在下沉式绿地内，机动车道雨水沿道路排向两侧下沉式绿地，当下沉式绿地的蓄水深度大于10cm 时，雨水可以通过溢流口进入市政雨水检查井；生态树池的原理类似，也是将机动车道雨水先排往生态树池，雨水在树池渗滤管中，起到调蓄作用，最后排入市政雨水检查井。

利用下沉式绿地渗透、建设生态树池、净化道路雨水，道路低影响开发雨水系统的实际年径流总量控制率大于70%，道路排水综合设计重现期标准达到5 年一遇。由于有效利用了道路雨水，可有效降低绿化带绿化需水量。项目年径流污染削减量大于50%（以SS 计），减少了因径流污染而带来的城市水环境污染，保护和改善城市生态环境，力争打造华南滨海超大城市海绵建设典范，建设山水共生的岭南生态宜居都市。

图4 下沉式绿地

8 结论

市政道路排水工程设计，应以规划为依据，从全局出发，综合考虑社会效益、环境效益和经济效益，近期和远期工程的需求相结合；雨水系统设计需结合现状，充分利用已有的管（渠）设施，因地制宜、全面规划、合理布局，尽量维持现状河涌走向；雨水分区的划分应遵循高低水分开、内外水分开、主客水分开、蓄排结合、分散出口、就近排放的原则；对系统的排水体制选择、排水走向、管道尺寸、管材选用、管位布置等进行优化，使排水系统设计更为经济合理；排水设计融合海绵城市理念，为整个生态循环系统和环境保护奠定了坚实的基础。