街与街雨水顶管设计方案

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摘要：半坡东街、都司街雨水排除属于水西关街泵排系统，是水西关街泵排系统的重要组成部分，沿线收集和转输上游共约３１０ｈａ汇水范围。通过半坡东街、都司街雨水Ｄ３０００ｍｍ的雨水管的顶管设计和实施，对完善该区域雨水系统，雨季行洪起着至关重要的作用。

关键词：雨水系统；顶管设计；半坡东街

近年来，府西街、半坡东街等道路，每逢太原降雨，均有不同程度的积水。半坡东街、都司街雨水方涵除（府西街—半坡北巷）段外均于二十世纪五六十年代修建，年代较为久远，淤积严重，标准低、过流量不足，经现场调查多为合流，同时都司街方涵末端与水西关街Ｄ３５００ｍｍ雨水管未完全连通。半坡东街现状方涵断面为Ｂ×Ｈ＝２４００ｍｍ×１５００ｍｍ，都司街现状方涵断面为２孔Ｂ×Ｈ＝２４００ｍｍ×１４００ｍｍ。现因市政排水管网逐年完善改造，路面硬化，汇水面积、径流系数增大、设计标准提高、末端连通等原因，致使现有管涵过流量严重不足，同时现状方涵局部为雨污合流，需进行雨污分流改造，故对半坡东街、都司街排水管线进行改造。

１工程概况

半坡东街、都司街位于太原市府西街和水西关街之间，南北走向，道路规划红线宽度为２０ｍ。其中，现状半坡东街起点为府西街，终点为羊市街，长度５６０ｍ，现状车行道宽７ｍ；都司街起点为羊市街，终点为水西关街，长度４００ｍ，现状车行道宽１２ｍ。本次半坡东街、都司街雨水工程设计路由为半坡北巷到水西关街，从半坡北巷至羊市街，羊市街东折入都司街，沿都司街至水西关街然后西折至水西关街１号井。全长约９１３．５ｍ。

２现场条件分析

半坡东街（府西街—半坡北巷）为２０１３年实施工程，该段雨水方涵断面为Ｂ×Ｈ＝３４００ｍｍ×１６００ｍｍ，坡度为１．５‰；羊市街（半坡东街—都司街）段现状雨水方涵断面为２孔Ｂ×Ｈ＝２４００ｍｍ×１５００ｍｍ，坡度为０．８‰，为半坡东街、都司街预留规划断面因客观原因未实施，仍然是旧的，断面小、埋深浅的雨水方涵；供热公司先于道路和排水管线改造，对都司街供热管线完成更新，敷设于机动车道内，挤占了规划的雨水方涵和污水管位置；现状道路路面７ｍ～１２ｍ，现状地下管线密集，有电力排管、电力管沟，自来水、热力管线；周边建筑老旧，部分沿街建筑侵占入道路红线，拆迁困难，附近高层建筑有残联大厦，都司广场等。

３依据的排水规划

根据太原市城乡规划局《关于水西关街改造雨水工程方案的规划意见》（２０１６年），半坡东街、都司街雨水排除由城南退水渠系统调整为水西关街泵排系统，通过新建断面为Ｂ×Ｈ＝２７００ｍｍ×１８００ｍｍ－２根Ｄ３５００ｍｍ的雨水管涵，雨水由东向西至汾河公园接入水西关街泵站进水闸门井，提升后排入汾河，泵站规模２４ｍ３／ｓ。本项目符合批准的太原市城市总体规划、最新的规划意见，并在此基础上进行了工程设计。

４工程设计

根据相关规划和方案批复意见，半坡东街，都司街雨水排除为水西关街泵排系统，最终由水西关街泵站抽排入汾河。半坡东街（半坡北巷—羊市街）现状雨水方涵断面为Ｂ×Ｈ＝２４００ｍｍ×１５００ｍｍ，都司街现状雨水方涵断面为２孔Ｂ×Ｈ＝２４００ｍｍ×１５００ｍｍ，坡度约０．８‰，均建于２０世纪５０年代，多为合流，破损老化严重，淤积严重，过流量不足，经资料分析及现场调查，本次设计废除半坡东街、都司街原有雨水方涵，切断与南海街雨水管涵的联系，确保雨水能顺利进入水西关街系统。本次按照新的雨水排水标准，重新设计［１］。

４．１设计标准及参数

排水体制采用雨、污分流制［２］。暴雨强度计算公式：ｑ＝１４４６．２２×（１＋０．８６７ｌｇＰ）（ｔ＋５）０．７９６。其中，雨水设计重现期：Ｐ＝３ａ，暴雨强度ｑ的单位Ｌ／（ｓ·ｈｍ２）。径流系数：ψ综合＝０．６５。

４．２工艺方案比选

根据最新的排水标准要求，充分利用羊市街、水西关街末端接管点高程以及避让现状管线高程交叉，提出以下方案：方案一：雨水排除采用方涵断面形式，大开挖施工经计算，半坡东街断面尺寸为Ｂ×Ｈ＝２孔３８００ｍｍ×１６００ｍｍ，坡度约０．８‰，埋深为２．４５ｍ～２．８３ｍ；都司街断面尺寸为２孔Ｂ×Ｈ＝２４００ｍｍ×１５００ｍｍ，坡度为３．０‰，埋深为４．２４ｍ～７．８６ｍ。此方案高程条件苛刻，方涵坡度受限。由于道路狭窄、管线密集、方涵断面较大，开挖空间不足，地下水位高等原因需做专项支护。同时考虑到周边建筑老旧，供热和电力排管、管沟要保留利用，实施难度大，对周边建筑影响危害较大。方案二：雨水排除采用圆管断面形式。主线采用顶管施工，转输上游雨水，经计算，半坡东街、都司街雨水管管道均采用Ｄ３０００ｍｍ雨水管，坡度为１．５‰～２．０‰，埋深为８．４２ｍ～９．０９ｍ。此方案主线顶管施工，水力条件较好，可以改善上游和整个区域排水水力条件，对周边建筑影响较小。但局部需做工作、接收井，同时在工作、接收井附近涉及到管线改迁。但整体顶管对周边建筑影响较小，同时配合做好周边老旧建筑的沉降监测，做好应急预案。

４．３工艺方案确定

考虑到现状道路较窄，地下管线密集，方涵断面尺寸较大，供热和电力排管、管沟要保留利旧，周边建筑多为老旧小区等因素，如果采用大断面雨水方涵开挖施工，实施难度大，对周边建筑影响较大，因此本次雨水设计推荐方案二，采用主线Ｄ３０００ｍｍ顶管。

４．４工艺方案设计

１）平面布置。根据管线综合规划，本次设计半坡东街雨水管位于路中以西２ｍ，都司街雨水管位于道路路中。主线雨水管线设计起点位于半坡东街与半坡北巷交叉口，在现状Ｂ×Ｈ＝３４００ｍｍ×１６００ｍｍ方涵处设置智慧分流井一座，分流原方涵内污水后，布置工作井，沿道路由北向南顶管，至半坡东街、羊市街路口，东折后至羊市街都司街路口，然后沿都司街由北向南顶管至都司街水西关街路口，西折后接入水西关现状Ｄ３５００ｍｍ雨水井。智慧分流井通过下开式堰门、限流闸门、超声波液位计以及一整套液压、电气控制系统来实现。通过雨量和水位控制，实现小雨时，污水和初期雨水均收集进入污水系统，大雨时，保证雨水不进入现状污水系统，不影响现状污水系统的正常运行以及保证周边建筑不发生倒灌。为保证主线收集上游转输来水，主线顶管段需与半坡东街现状Ｂ×Ｈ＝３４００ｍｍ×１６００ｍｍ，羊市街Ｂ×Ｈ＝２４００ｍｍ×１５００ｍｍ、水西关街Ｂ×Ｈ＝２７００ｍｍ×１４００ｍｍ雨水方涵连通。本次设计管径为Ｄ３０００ｍｍ，总长度为９１３．５ｍ。其中半坡东街段Ｄ３０００ｍｍ，Ｌ＝４６０ｍ，羊市街段Ｌ＝５３ｍ，都司街段Ｌ＝３８５ｍ，水西关街段Ｄ３０００ｍｍ，Ｌ＝１５．５ｍ。为保证主线收集上游转输来水，主线顶管段需与半坡东街现状Ｂ×Ｈ＝３４００ｍｍ×１６００ｍｍ，羊市街２４００ｍｍ×１５００ｍｍ、水西关街２７００ｍｍ×１４００ｍｍ雨水方涵连通。本次设计管径Ｄ３０００ｍｍ，总长度为９１３．５ｍ。其中半坡东街段Ｄ３０００ｍｍ，Ｌ＝４６０ｍ，羊市街段Ｌ＝５３ｍ，都司街段Ｌ＝３８５ｍ，水西关街段Ｄ３０００ｍｍ，Ｌ＝１５．５ｍ。２）竖向设计。雨水管线设计坡度尽量与道路同坡。设计高程主要受末端水西关街Ｄ３５００ｍｍ雨水管高程、上下游接管点高程等控制。雨水管埋深在８．４２ｍ～９．０９ｍ，纵坡１．５‰～２．０‰。

４．５顶管结构

１）沉井设计［３］。顶管井采用沉井设计。其中，Ｙ－１，Ｙ－３和Ｙ－６采用矩形工作井，尺寸为９．６ｍ×５．６ｍ，Ｙ－２和Ｙ－７采用矩形接收井，尺寸为６．５ｍ×４．８ｍ，Ｙ－４采用圆形接收井，直径为６．５ｍ，Ｙ－５采用圆形工作井，直径为９．６ｍ。２）顶管围护设计［４］。沉井支护采用桩径６００ｍｍ，间距３５０ｍｍ，搭接２５０ｍｍ的高压旋喷桩，最外侧旋喷桩内插ＨＷ－４００型钢，插一跳一。采用双管法工艺，水泥浆液压力大于２５ＭＰａ，流量大于３０Ｌ／ｍｉｎ，气流压力大于０．７ＭＰａ。采用Ｐ．Ｏ４２．５级普通硅酸盐水泥，水灰比（质量比）０．８～１．２之间，可根据实际情况适当加入外加剂及掺合料。具体工作井、接收井结构围护见图１～图４．

５结语

目前该工程已实施完工，雨季运行良好。本工程的实施对完善水西关街雨水系统和整个区域的排水安全起着至关重要的作用；同时本工程是紧跟新规范新标准，改善管涵水力条件，满足新时代城市排水防涝要求的必要举措；本工程通过起端和沿线设置智慧截留井进行雨污分流改造，是解决区域雨污分流，减少污水入河道，改善人居和生态环境的有效措施；解决历史遗留问题，彻底解决关键节点“卡脖子”问题。

参考文献：

［１］中华人民共和国住房和城乡建设部．给水排水管道工程施工及验收规范：ＧＢ５０２６８—２００８［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００８．

［２］上海市住房和城乡建设管理委员会．室外排水设计标准：ＧＢ５００１４—２０２１［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２０２１．

［３］上海市政工程设计研究总院．给水排水工程顶管技术规程：ＣＥＣＳ２４６：２００８［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２００８．

［４］中华人民共和国住房和城乡建设部．建筑深基坑工程施工安全技术规范：ＪＧＪ３１１—２０１３［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１４.

作者：侯强 李欣 单位：太原市市政工程设计研究院 太原市城乡规划设计研究院