市政道路排水设计要点分析

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  【摘 要】 市政道路作为城市中最主要的交通设施,加强对其的保护显得十分重要,而道路排水就是其中重要的一环。加强道路排水的设计,有利于城市道路的养护。本文笔者从城市给排水系统规划的现状、道路排水的意义其存在的问题和对策这几方面对其进行分析研究。
  【关键词】 市政道路;排水设计;要点分析
  一、前言
  道路的排水设计一直是各个城市所十分关心的问题,如何对其进行合理的设计,保证市政道路的排水,保证市政道路的通行和养护,就显得十分重要。因此,需要不断的加强对市政道路排水设计的分析。
  二、我國城市给排水系统规划现状
  中国在全球是最重要的发展中国家之一,同时可利用的水资源也短缺,人均下来的水资源只有全球人均的四分之一。联合国的数据说明,全球约有十亿的人并没有足够且安全的水源饮用,约二十一亿的人口得不到有效的排污水的设备,一年下来,大概有四百万的儿童是因为这个原因死亡,这其中的人员几乎都是在发展中的国家。因为水资源的缺乏与水质的逐渐降低,达不到使用的标准,就造成了水资源的短缺。资料说明,一九九七年我国的污水产量达到了三百五十一亿立方米,二零二零年估计会达到五百三十六亿立方米;但是污水排出率确实速度慢,一九九七年的实际的污水处理在一千二百九十二万立方,仅仅只有百分之十三点四的处理率,假如将处理的设施等各种因素考虑到其中来说,达到标准的排放率也就是在百分之几左右。这里面,一大部分的污水都是直接流入江河中,使得水域大面积污染,阻碍的生态的循环。
  数据表明,如今我国的城市的水体约百分之三十达到了标准,我国的七大水体有一半都遭到了污染,经过了四十二个城市里有四十四条的河流其中百分之九十三被污染。我国现在面临着水资源缺少、环境破坏、怎样提高水的质量等问题,这也是需要我们对其进行研究的一个重点,这就显得城市的排水体系的完善与规划更为重要。因为城市的排水系统设备就有长期、高投资、延续性与水本身的易流与随机的性质,就决定了城市的排水体系的规划就必须注重其延续性、整体性、协调与社会等性质。如今中国城市的水体的整体规划所采用的分析的方式是很落后的,没有将整个工程的多样性与其设计的最终目的纳入考虑的范围之中。污水的管道的铺设非常的杂乱,很多的管道都没有合理的走向,个别的支线管道埋的深度太大,根本就连接不到主线的管道;一些路段因为雨水的管道将污水直接向河流排放等问题都必须得到重视。因为没有很好的规划与设计,日益浮现的这些问题对于城市未来的发展与水资源来说是一个很大的挑战。
  三、市政道路路面水的危害
  无论是对混凝土还是沥青路面,积水如果不及时排除,都会产生严重影响。对于混凝土路面,路面水通过混凝土板间的缝隙浸入路面基层后,受到行车荷载的作用,路面便会产生泥、泵浆现象,使得路面基层内的细粒料被冲刷而导致板底局部脱空,被集聚导致板局部升高。这两种情况均会混凝土的板断角遭到破坏。对于沥青路面,如果水侵入沥青内部形成孔隙水,路面在行车荷载的作用和热胀冷缩的影响下,导致沥青混合料的强度下降和沥青混合料的粘结力的降低,进而使得沥青膜从石料表面剥离、脱落,沥青混合料松散、掉粒。沥青路面的水损害最终使得路出现坑槽、推挤变形等现象。另外,如果自然降雨过大,还会造成城市内涝,对市政道路造成严重的危害:暴雨径流轻则冲刷路面,使市政道路的使用效率大大降低;重则冲毁路面,造成交通堵塞,严重妨碍正常公共交通,造成社会造成极大的经济损失。另外,如果路面上的雨水不能及时排除,还会大大降低了路面的抗滑性,容易造成较大的道路交通事故。
  四、优化市政道路排水设计的意义
  在市政道路的设计和建设中,为最大限度地满足交通量需要、保证车辆通行的舒适度、增强运营的安全性和延长道路的使用寿命,工程设计中需极力提高路基、路面的承载能力、稳定性、耐久性、表面平整度、表面抗滑性能等使用性能。
  道路路面排水不畅甚至积水,不仅会减小车轮摩擦力,使车辆产生液面滑移,严重威胁到交通安全,而且路面积水会浸润路基,降低路基强度,对路基造成严重破坏,大大缩短道路的使用寿命。因此,道路排水安全不仅关系到道路自身的质量,而且也是社会公共安全的重要组成部分。
  与市政道路同步建设的排水设施是保证道路排水安全的主要内容。实际建设中,由于道路地下空间的限制,排水设施的建设常与其他各工程管线相互交错、相互制约,而逐步优化市政道路排水设计也成为提高道路排水安全的重中之重。
  另外,与市政道路同步建设的排水设施往往同时也是城市排水系统的一部分,是及时排除雨水、生活污水、生产废水,保障正常生产生活的重要基础条件。因此,科学合理的进行道路排水设计对城市的建设和发展非常必要。
  五、城市道路给排水设计的目标
  城市道路给排水设计是一个系统的工作。其主要规划设计内容包括:确定道路给排水的设计范围、预测范围内道路的给排水量,明确城市的道路排水体制,确定污水及污泥出路,最后实行排水整体的规划布局,所有设计及规划均需满足GB50318-2000《市政给排水工程规划规范》的要求。做好城市道路给排水规划,对于打造一个良好的人居环境有着重大意义。尤其是在新形势下,提倡节能减排的可持续发展的设计理念,这就需要城市道路的给排水设计工作必须从宏观、中观、微观不同角度进行思考与分析,以寻求城市道路给排水的科学设计,水资源的合理利用。
  1、提高水资源的使用效率
  通过道路给排水的合理优化设计,从而提高水资源的使用效率,由于给排水工程非传统建设工程,合理的进行给排水设计在节约能源,提高水资源的使用率上就表现处了投资小、见效快的优势,这正与当前社会发展的大趋势相吻合。道路给排水设计工作,在美国《水利规划编制规程》当中被作为节约水资源的优先措施进行规定。
  2、开发使用水资源
  由于我国地域广阔,降水量各地不一,其河水及地下水分布情况也不均匀,单从河流或地下水提取水资源,其利用率较低,大量水资源未被有效利用。因此,在实际的给排水设计中,应尽量结合当地的降水情况,在雨季时期储存多余的水资源,以缓解城市的生活用水、市政供水压力。   3、加强水资源保护
  水污染不仅会破坏水环境,而且还会直接加剧符合水质标准的水资源减少,因此,科学合理的进行道路给排水设计不仅能增加城市道路环境的洁净度、安全性能,还有助于缓解城市水资源可利用率下降的难题。
  六、市政道路排水工程设计中的问题及原因
  1、排水规划不够明确
  市政道路排水工程的设计,其基础资料为区域性的控制性详细规划或是区域排水专项规划,即对大片区域范围内的排水系统进行统筹安排,以最短、最优、最合理的线路确定排水的系统和流向。但在进行单条市政道路设计时,很多时候往往与专项规划同步进行或是先于规划,这样就会存在单条道路设计时,仅考虑自身的排水系统,无法从全局统筹安排,后期其它道路设计或建设时,将会造成系统不合理,更甚者会存在标高、管径等衔接不上的情况,从而造成道路建成后重复开挖的浪费。
  2、排水工程的管线资料不全
  排水工程设计时,特别是现状道路整改设计时,为减少管线探测成本,勘测单位忽视了小管径的测量,经常仅对一定管径以上的管道进行测量,从而导致在设计过程中,没有注意到分支管线的衔接工程设计。
  3、排水管道管位安排不合理
  在给排水设计过程中,没有充分了解现场管线的布置情况,更没有结合工程实际情况,管位的布置不合理,造成后期排水管道检查井位于车轮下,对行车不利。在有条件的情况下,检查井应尽量布置于单个车道的中间位置,避免车轮碾压。
  4、排水管道管材选择不合理
  管道是排水工程中投资最大并且作用最为重要的组成部分,管道的材料和质量是排水工程质量和运行安全的关键保障。排水管道管材选择的不合理,可能会造成后期管道变形、管道接口脱裂漏水,甚至引起管道周边泥土流失,路面塌陷等情况。
  管道材料的选择,取决于管道承受的水压、外部荷载、地质及施工条件、市场供应情况等。在排水管道设计过程中,依靠工程设计规范及结合当地的地理信息、气候环境等因素,通过正确选用给排水管材,可大大提高输水稳定性及可靠性,对于构建环境保护型和资源节约型社会具有重要意义。
  5、施工方式选择不合理
  由于设计人员没有充分了解现场实际情况、缺少相关地质资料,工作经验不足等原因,引起施工方式的选择不合理,容易造成施工中由于地质情况较差,存在沟槽开挖滑坡、难以成形,安全性差、围护措施费用很高等情况,管道建设不够经济合理。
  现行的管道施工方法主要分为:开槽埋管、顶管施工、拖拉施工。排水工程设计时,应结合工程实际情况、地质、埋深、管道管径等各方面因素,合理选择施工方法。软土地基路段,在埋深较大时,从经济安全的角度出发,应尽量避免开槽埋管的施工方式。
  七、道路排水工程设计方法
  1、排水流量的确定
  排水流量的确定是确定管道规格的主要依据,也是设计的重要内容。雨水设计流量与径流系数、汇水面积及设计暴雨强度等因素有关,其中,汇水面积的确定与地形坡度及管道布置情况相关,设计暴雨强度时,须全面掌握本地区的气象类型和降水规律,通过对降雨历时、地面集水时间以及管内雨水流经时间等予以准确核算。污水设计流量由给水流量为前提进行折算,通常折污系数为0.8。
  2、管材的选择
  给排水管材分为无压和承压两种形式,一般承压需求较大时才选用金属管材。目前最常见的材质为混凝土或钢筋混凝土管,随着新技术和新材料的普及,HDPE高密度纏绕管、双壁波纹管等管材也取得了良好的实践效果,设计时应综合考虑具体的工程特点和成本,将性能可靠的新材料管材运用在建设中。
  3、道路路基排水设计
  路基是道路的基础,对于水的作用非常敏感,正确处理好路基排水,对于道路的整体稳定性至关重要。路基排水设计和施工中需注意以下几点:
  第一,对地下水位较高的地区,需重点解决地下水对路基的浸泡。比如立交下穿道路,道路标高低,大部分路基位于地下水位以下,尤其在南方地下水位高且雨水丰沛地区,若不及时采取措施,必然导致路基长期浸泡,导致路基湿软、变形、强度降低,严重缩短道路寿命。因此,此情况下应通过建设立交泵站,并合理设置起排水位等措施,及时有效降低地下水水位,保证路基安全。
  第二,施工中路基的处理要得当。对于过湿路基,无法进行碾压、晾晒的,可采取换填方式进行处理,如抛石挤淤、换填好土、换填透水性好的粒料材料等;对于潮湿路基,含水量不是太高,可在施工前路基两侧挖纵向和横向排水沟,将路基渗水收集后,及时泵排出去,保证路基干燥。
  4、绿化带处排水设计
  城市的道路是由机动、非机动的车道、人行道与绿化带几个部分所组成的。这么久以来我们使用各种方式来确保道路的污水排放的畅通,不过就绿化带这方面来说,排水问题并没有得到很好的解决,最近这几年,每个城市的道路的绿化带逐渐加宽,不但美化了城市,同时还达到了绿地率的标准,有效的减少了交通带来的污染。
  另外,因为要绿化植物种类环境的要求,绿化带所采用的土质都是湿润的、排水性能好、有机质的粘壤土。这个时候还必须有周期性的对绿化带进行养护。所以,因绿化带而渗入路面的水不能够忽略了。在公路中,绿化带的排水问题逐渐得到了重视,也采取了相应的方式,得到了一些效果。如今并没有绿化带的排水相关的规定与要求,很多的城市在对道路进行设计的时候并没有考虑到绿化带的排水问题。要想使城市的道路寿命延长、确保安全通行,就必须在确定路基安全的同时还对排水与绿化带排水给予重视。
  公路绿化带排水的问题上,对两种排水的方式必须进行考虑:硬铺装式分隔带与绿化带式的分隔带。城市的道路之中,因为绿化的要求与城市环境的需要,硬铺装式的分隔带逐渐减少,一些采用绿化带在公交的站台上是硬铺装,所以就能够根据分隔带视为绿化带进行设计。
  摄入绿化带之中的水分一些是随着纵坡排下,还有一些是向绿化带的底部渗下,所以,就能够在路面的两周和绿化带想衔接的地方进行双层沥青土工布的铺设,这样就将绿化带与路面有效的隔开了。还需要在绿化带的底部进行纵向的排水沟的铺设,同时隔着一段距离还要有横向的排水的通道将污水排入到道路两周的污水处理井之内。
  八、结束语
  总之,加强对市政道路排水设计的分析和研究有助于确保道路的行车安全和道路的使用寿命,这对于城市的交通和正常生活来说意义重大。
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