在役桥梁桥面径流收集处理系统建设管理与技术研究

2020-10-23杜钦钦储晓文黄官平吴华军何建斌

黑龙江交通科技 2020年10期

杜钦钦，储晓文，黄官平，吴华军，何建斌

(1.杭州市公路管理服务中心，浙江杭州 310004；2.杭州国益路桥经营管理有限公司，浙江杭州 310004)

随着环保意识的不断增强，饮用水源的保护问题成为社会关注的重点。同时，应危化品车辆在交通事故中出现危化品泄漏而威胁饮用水源安全的事件层出不穷。根据环发[2007]184号文对跨越饮用水水源二级保护区、准保护区和Ⅱ类以上水体的桥梁提出了设置桥面径流收集处理的要求。但对于在公路运输中扮演重要角色的大量在役桥梁的径流改造具有很大难度，也缺少相关经验。本文以2座运营桥梁的桥面径流收集处理系统的改造升级为背景，探索在已运营桥梁上增设或改造桥面径流收集系统建设技术、管理经验，并进一步研究交通穿越水源地问题的防治措施。

1 工程介绍

杭州某高速公路大桥跨越一级饮用水源保护区，为连续预应力箱梁及T梁结构，桥梁全长3 126 m，全宽26 m，建成于2003年。该桥在建设时配备了排水系统，在跨钱塘江段桥面的雨水通过泄水孔和排水管直排至两侧江堤内的当地水系中。径流系统改建工程采用雨污合流方式，根据计算水文分析计算和水力计算，进行分段收集雨污合流的排水方案，利用既有泄水孔增设纵向排水管，将全桥水中区分为四个路段，并在路段末设置4对8个集水沉淀池。建成后，桥面径流经泄水孔、纵向排水管收集至集水沉淀池沉淀后排入地方水系，遇危化品泄漏时关闭集水沉淀池出水阀门截留污水。

杭州市某大桥跨越钱塘江，地属二级饮用水源保护区，结构形式为双独塔等跨单索面预应力混凝土斜拉桥，全桥长5 700 m，主桥长1 280 m，宽29.5 m，最大跨径168 m，于1996年建成。目前大桥为城市快速路网的过江关键节点，限制黄牌货车通行，日均交通流量10万余辆，流量巨大。因建设年代较早，原桥桥面径流均采用直排方式排除雨水。原桥结构无纵坡，且桥长较长，大桥两侧又为城市交通要道有限高要求，故纵向排水管道无法有效找坡，雨水不能经纵向管道自流至两岸水池。径流系统改造采用雨污分流方式，新增系统利用既有泄水孔，并按照桥梁横坡方向于低侧增设纵向集水管，在桥墩处设置垂直排水管并在纵横管三通处设置电子阀，大桥两岸各增设1处集水池。建成后桥面雨水通过纵向管网和桥墩处垂直管道直排，当危化品泄漏时关闭电子阀使污水排入两侧集水池内。

2 桥面径流特点

(1)成分复杂，来源众多。降雨形成的桥面径流中含有雨水及在桥面沉积的各种类型车辆排放尾气中所携带的污染物、汽车轮胎磨损的微粒、车架上粘带的泥土、车辆制动时散落的污染物及车辆运行工况不佳时泄漏的油料等，甚至是突发性危化品泄漏事故现场的危化品。主要污染成分有COD、SS、油类、表面活性剂、重金属及其他无机盐类。COD、SS均可能高达数千mg/L，容易超出允许直接排放水体的标准。

(2)排放标准无明确规定。《污水综合排放标准》指明污水为在生产和生活中排放水的总称，主要针针对点源(生活污水和工业废水)进行的规定，公路路面径流为降雨和路面冲刷形成的面源污染，而当前对面源污染排放尚且没有明确要求。

(3)突发性和不确定性大。桥面径流具有敞开性、面积广的特点，公路多远离城市，信息滞后，管理难度大。降水或桥面有毒有害物质泄漏(滴漏)是随机事件，发生的时间和有毒有害物质的种类均具有突发性和不确定性。

3 系统方案设计

(1)收集系统方案选择。桥面径流收集方案的设计，需结合主体结构合理确定径流收集方式、管道材料、雨水口布置。对于千米级的特大桥梁，还需综合考虑抗风、抗震、抗裂和维修养护等问题。对于新建桥梁收集方案选择的余地较多，基本有溢流管、漫流管和明渠收集为主，在高速公路桥梁上明渠收集的应用较多。对已运营桥梁，选择的范围较小，基本只能依靠原有泄水孔加纵向排水管实现收集。案例中高速公路桥较长且横穿三江口，桥梁中间有江心岛可设置水池，桥梁上部结构为T梁和变截面箱梁，结构构件较好，可进行植筋挂管，故将集水管分段收集，并采用质量较好的聚乙烯实壁管吊架安装作为纵向排水管道。另一座大桥桥面无纵坡，且桥梁较长，桥梁为单锁面斜拉桥，桥梁结构预应力管道较多，植筋深度不宜过深，排水管管径及管道自身重量要控制，在雨水水量较大时无法保障排水及时易造成桥面积水，同时该桥为城市快速路网，路面保洁力度大，污染来源相对少，故采用雨污分流方案，并采用重量较轻的PCV管作为纵向排水管。

(2)处理系统方案选择。路面径流污染物在降雨后30 min内污染物浓度较高，降雨30 min后含量逐渐降低，降雨后期污染物浓度很低。集水沉淀池方案的污水收集容量根据降雨30 min的桥面径流量计算。集水沉淀池由左、右幅排水管、出水管(钢混凝土排水管)、缓冲池(1#)、隔油池(2#)、沉淀池(3#～6#)等组成(如图1所示)，出水管设自动阀门一组。上述几个池兼具集水池、截流池功能。正常时出水管阀门开启，使水池处于排空状态；降雨时水流经缓冲池、隔油池、沉淀池、集水池等多级处理后排出。为进一步增加沉淀效果，缓冲池中增设沉淀剂(聚合氯化铝)。应急时关闭出水管阀门，使污染水体保存于集水池内。

图1 集水沉淀池平面图

4 施工要点分析

(1)纵向集水管铺设。因桥面交通流量巨大，尽量避免占道或减少占道施工。江面部分采用挂篮或桥检车施工，临时占用硬路肩，并实行多点同步施工，缩短施工工期。先拼装安装水管吊架，随后排水管铺设施工。PE管采用热熔连接，先在地面进行放样、加工和拼接，再用汽车吊起吊安装、续接。江心岛等有陆地部分采用搭设脚手架制作施工平台，再进行吊架及水管铺设。

(2)集水沉淀池施工。集水沉淀池设置于桥下公路用地内，现场探勘后发现水池表面土层为回填土且有部分建筑垃圾。水池基础采用天然地基扩大基础，基础施工时应放坡开挖，并挖除回填土至持力层然后进行垫层及水池结构。水池底板及侧壁采用C30混凝土防水等级P8，施工时做好施工缝防渗漏处理。水池混凝土浇筑前应核对各类预埋件的设置情况并控制好保护层厚度，混凝土浇筑完成后加强养生，防止水池侧壁开裂。

(3)地面排水沟渠施工。桥面径流经集水沉淀池处理后通过地面排水沟渠引排至地方水系。为节省用地，面排水沟渠设置在大桥桥下。公路桥梁往往地处郊外，容易出现建筑垃圾偷到回填等现象，对排水沟施工造成困难。案例中高速公路桥的水渠底标高位于回填土层，施工时发现该土层空隙较大，极易渗水，且周边有农场和鱼塘等生产生活设施。故水渠改用混凝土水沟以防止渗漏，同时在施工时加强过程监管，保障混凝土浇筑质量。