简述城市雨洪利用工程的设计与施工

1、给水排水工程 器W aterSupply& Drainage Engineering简述城市雨洪利用工程的设计与施工郭宏蕾 ，刘晓捷f1北京建 T集团有限责任公司 直属工程经理部，北京 100028；2北京市市政专业设计院有限责任公司，北京 100037)摘 要：介绍了国内外目前城市雨洪利用的研究和应用现状，结合北京奥林匹克公园雨洪利用工程，论述了雨洪利用系统的设计和施工技术，并对北京市雨洪利用的发展作了展望。该工程的实施，对北京生态整体发展和绿色奥运的实现具有重要意义。关键词：北京；雨洪利用；设计；施 T中图分类号：TU99224文献标志码：B文章编号：1009-7767(2010)05-0

2、06904OnDesignandConstructionofRainwaterUtilizationProject雨洪利用是解决城市缺水和防洪问题 的一项 重要措施，其原理就是把从自然或人 T 集雨面流出的雨水进行收集、集中和储存，是从水文循环 中 取水为人类所用的一种方法。目前 国外对雨洪利用技术的研究已 成熟，基本形成了相 的理论 体系和完善的技 措施，并开 生产 了系列化的 备 。美 国、加拿大、欧洲等 多国家和地区已 开展了不同 模的雨洪利用与管理的研究和 用。我国城市雨洪利用起步较 晚，20世纪 90年 代初，才开始 个课题 的研究，目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标 准性应用

3、大 中城市的雨水利用基本 于探索与研究 段， 用于局部区域的广场 、公园及步道 1I。北京奥林匹克公网景 T程考 了水 源的循环利用把雨洪控制与利用 入到了 际 的建 中， 了雨水资 源化l2】1 北京奥林匹克公园雨洪利用系 概述北京奥林匹克公同景观 T 程位于中心区的国家体育场和国家游泳馆 之间 ，主要是满足参观人群通行，同时考虑雨洪系统收集雨水的功能，占地面积为109129m 。包括地面 装工程和雨水、 水、生活 给水、生活直饮 水、中水、 气、雨洪利用等管道工程，其中雨洪利用系统 包括排水管、渗排管、雨洪检 井、雨洪 集井等的施工及安装。11 雨洪收集利用系统雨洪收集利用系 主要包括渗滤

4、系统 和回用系统两部分 ( 图 1)。雨 水通 过多重 构 过滤， 集到雨水集水池中，供周同 化 灌使用，雨水收集池同 接入市政中水管 ，当集水池水位低时 市政中水管电动阀开启水泵增压后供水。超过雨洪收集池最大集7K量时，雨洪池将自 关 闭，雨水将流人排水系 。图 1 雨洪收集利用系统流程示意图12 透水 装 构及渗 计石 层 内一定 距埋 全透型排水管 (透 水毛管 )。雨地面透水面层分为 3种 ：风积沙透水砖、普通透水通过 透水面 、多孔垫层 、全透型排水管得到多重水砖、透水混凝土。在 面层下依次铺设 200mm 厚无砂过滤，然后汇入支渗滤沟，同 从周围渗透到级配碎大孔混凝土基层 、200

5、mm 厚 配碎石垫层 ，在级 配碎石垫层 内的雨水，也通过 支渗 沟 入主渗 沟，最后2010-第5期(9竹)第28拳 ，筝荭投 盯69器给水排水工程W aterSupplyDrainage Engineering输送到雨水集水池中主渗滤沟与支渗滤沟的结构基本相同，为透水地面局部下降形成的通长的渗滤沟槽，渗滤沟槽边缘为无纺布反滤层，槽内为单级配碎石，级配碎石内埋设全透型排水管 渗滤沟的作用为：地面径流的雨水进入沟内，经沟壁及底部渗滤层渗入地下或进入雨洪利用收集系统，当雨量超过雨水收集系统能力时，沟内水位升高高过溢 流水位时南溢流口进入雨水排放系统。透水垫层和全透型排水软管，有双向排水功能，一方

6、面便于雨水下渗、收集和利用，另一方面当地下水位上升时作为排水管，避免地下水顶托地面铺装 1。13 风积沙透水砖的应用121该 _程 地面铺装选材，突破了采用常规混凝土透水砖和无砂混凝土垫层的做法，提 采用创新技术做法 风积沙透水砖和风积沙结合层。这 种新材料、新丁艺，提高了路面透水性能、解决了大块透水砖抗折强度的问题，透水速度超过国家标准 6倍 ，抗折试验荷载90kN。其透水原理不是靠缝隙透水，而是靠破坏水的表面张力来透水，这样，透水砖的表面可以做成光滑的质感，不至于产生堵塞、失效的问题，大大优先于普通无砂混凝土透水砖。透水砖 结合层也采用了风积沙透水砖的材料，取代了无砂混凝土结合层。透水砖和

7、结合层的主要材料是用沙漠中的风积沙，是一种变废为宝的新技术，这种材料的使用在雨水下渗的过程中还能起到很好的过滤作用。2 施工工艺21 雨洪渗滤沟的施工雨洪渗滤沟及雨洪收集毛管施工工艺流程：路基碾压夯实一沟槽开挖一无纺土T 布铺设一渗排龙管及雨洪收集毛管安装一回填级配砂石一碾压 (夯实)。211 场地清理将施T 范围内的植被清理干净，表土运至指定地区堆放，供丁程的环境保护、植被土回填等利用。212 沟槽开挖雨洪渗滤沟开挖宽度为 l000mil，支渗滤沟沟底距铺装面层不小于 1000into，主渗 滤沟距铺装面层不小于 1200mm。213 无纺土 T布的铺设无纺土 T 布的性能指标应满足设计要求

8、，渗滤沟三面铺设土丁布，即将渗滤沟槽底部及侧壁完全覆盖，且沟槽顶部两边各延伸出 300mlTl，这 样可以有效地收集雨水防止渗漏 。铺设无纺土 T布 时，需注意以下几点：1)铺设面上不允许 J现凹凸部位，并应碾压密实。排除铺设 T作 范围内的所有积水。2)土二布与基础及支持层之间应压平贴紧 避免架空以保证 安全。3)铺设过程中，作业人员不得穿硬底鞋，不得直接在土丁布上卸放其他材料，不准用带尖头的钢筋作撬动T具。4)为防止大风吹损，在铺设期间所有的土 Tl布均应用沙袋或软性重物压住，直到保护层施工完为止当天铺设的材料保证当天拼接完成。5)土 。 布完成拼接和铺设后，应及时回填一层开级配砂石覆盖，

9、且应注意回填物中不得掺有带棱角的石块。214 渗排龙管及收集毛管的安装全透型渗排龙排水管是一种具有极高开孔率和内部空隙率的渗排水土T合成材料，材质为聚丙烯材料，添加抗紫外线、抗老化剂，成型管材外包无纺布，从而达到透水、滤水、排水的功能。1)主渗滤沟 。主渗滤沟中，在沟底正巾安装 l排管径为 300ixlm的渗排龙管，且管周外包 1层无纺土工布 (见 图 2)。图 2 雨洪主渗滤沟断面图2)支渗滤沟 。支渗滤沟中，在沟底距侧壁 250mm 位置各安装 1排管径 为 100mil的渗排龙 管，两排渗排龙管管中心间距为 500mlTl(见图 3)。3)收集毛管 。雨洪收集毛管可根据图纸中的位置进行测

10、量放线，在已经回填碾压的路基面上进行安装，无需开挖沟槽。在雨 洪收集毛管与雨洪渗滤沟连接处，管口伸入雨洪渗滤沟沟槽 300mm(见 图 4)。215 回填管道安装且验收完毕后，雨洪主、支渗滤沟内以及雨洪收集毛管之上回填开级配碎石，在铺装面层下70 辛荭鼓求川1- 2010No5(Sep)Vo128网 3 雨洪支渗滤沟断面图透水砖面层结合找平层开级配碎石级配碎石或天然级配砂石路基碾压夯实 一1V，： t一 一 j ， 、)瘘、)一 一一r一 一厂一D503000透型排水管阔 4 雨洪收集毛管断面罔的管道，需要将开级配碎石回填至铺装基层标高处。回填时采用人 和机械结合夯实，回填开级配碎石时每层虚铺

11、厚度为 20em，超标 石块严禁回填，级配要均匀，不得出现石窝现象，如出现，处理后方可夯实，夯实前应撒水，撒水后用振动夯与平板振捣器相结合方法夯实I1216 穿越其他管线的处理为保证其他已完成施 T管 线的质量及安全，需要在穿越处进行处理。处理基本原则是在管线交叉处设置暗井 (砖 砌、混凝土浇筑均可 )，渗排龙管道在交叉处断开，保证其他管线通过，必要时需对其他管线进行防腐等处理 (如 电力管、镀锌钢管等 )。22 透水铺装基层的施工透水砖铺装施 T 流程：路基碾压夯实一粗砂垫层一开级配碎石一 埋设全透型排水管 (毛细 管 )一浇筑无砂大孔混凝土基层一铺透水砖黏结找平层、压实找平一 (普通透水砖

12、底面刷素水泥浆 )一铺透水砖一成品保护221 无砂大孔混凝土的施丁透水砖下的混凝土基础为 200mlTl厚 C20无砂 大孔混凝土，采用商品混凝土。每 201TI设 置一道通长、到底的胀缝，缝宽 20mln，填充 材料采用富有弹性的聚苯给水排水工程 器W aterSupply氇 Drainage Engineering喽如好噬板。南北方向每 413、东西方向每 5m，设置一道缩缝，泰缝宽 5mm，缝 深 40mm，在混 凝土强度达到 10MPa左右时采用切缝机切缝，缝内填充成品橡胶条，填至与板面平齐f无砂大孔混凝土浇筑时，下料口距浇筑的混凝土表面高度不得超过 2m：采 用压实成型，施 T 过程

13、中严禁使用振捣设备，可用特制的平板震动器 (下 扣大板 )压实成型，要逐点移动，顺序进行，不得遗漏，确保密实。222 开级配碎石基层的施 T用于透水混凝土的开级配基层，厚度为 300mil，分两层摊铺：用于透水砖的开级配基层铺装厚 度为200lIl，采用单一粒径碎石，一层摊铺 。级配砂石碾压前先泼水泼 水量 34kgm 。碾压时遵循 “先慢 后快 ”、“先 轻后重 ”的 原则，碾压由路边向路中线逐次倒轴碾压，路边应先碾压 34遍 ，避免石料向外挤动。如发现碎石棱角呈圆形或形成过多石屑，即表明 “过碾 ”，必 须将 “过 碾 ”部分 碎石挖除，筛除细小石料，添加带有棱角的新料再行碾压fi。3 采

14、用的质量标准雨洪利用是一项新型的绿色工程，该 T 程中应用了全透型排水软管、渗排龙管、穿孔花管、风积沙透水砖、细石混凝土等新材料：试验探索出了雨洪沟内各类管道的敷设及雨洪检查井的砌筑等新工序的施 _工艺；在业主的指导下，编制了北京奥林匹克公园中心区雨洪利用T 程施1二技术规程及质量检验验收标准。丁程实施过程中参考的标准有：GB 502681997 给排水管道 T程 施 T 及验收规范、DBJ011l一1995市政工程质量检验与评定标准汇编、DBJ01472000北京市给水排水管道工程施工技术规程、DBJ01 452000北京市城市道路工程施_技术规程、DBJ01 1】2004城镇道路丁程施T

15、质量检验标准、JC，r945 2005透水砖。4 北京市雨洪利用现状与发展方向雨洪利用为开源和节流并举，是缓解水资源短缺的一项重要措施，它具有节水、防洪、生态环境三个方面的效益。目前 ，北京市在雨洪利用方面取得了一些成果，但与一些发达国家的技术水平相比还有一定的距离，特别在雨洪利用系统的设备方面，没有形成规模化生产，给工程建设造成很多不便。雨洪利用工程的施工还没有成熟的施 T 工艺，施工中采用了许多新 T艺 、新材料，新设备，但可供借鉴的经验比较少：同时缺少相应的施工技术规程、施 1=质 量检验标准及验收规范 目2010第5柳(9一)第28拳 啼荭投 川盯71器给水排水工程W aterSupp

16、ly& Drainage Engineering前，我市道路、广场、人行道多数为不透水的路面，使雨水渗透能力大大减弱，地下水难以得到补充。短时间内集中降雨，地面雨水径流只能通过排水设施排入河流，加重了河道的排洪量，对城市的防洪不利，同时造成水资源的浪费；还会使道路表面积水，降低道路的安全性因此，我们要积极推广雨洪利用加 快相关技术的研究，尽早出台雨洪利用1=程施丁技术规程及质量检验验收标准，加快雨洪利用设备的产业化，缓解城市发展面临的缺水问题，改善我市城市环境，带动整个社会和国家的经济发展5 结语北京奥林匹克公园中心区重要景观设计考虑了水资源的循环利用，把雨洪控制与利用纳入到实际的建设中，以展

17、示城市雨水排放新概念，实现雨水资源化。该 工程雨洪利用工程的实施，为雨洪利用的设计与施工提供了宝贵的实践经验，提高了本地水资源的利用率，缓解了北京水资源缺乏与奥林 克公同需水的(上接第 65页)装的方式，从而保证制作精度，并减小各块件质量，方便施工。钢板 内部设铆钉，以提高混凝土与钢套板问的结合力。提高 二者协同工作的能力。碳纤维布幅宽 15am，沿腹 板高度范围内均匀设置3条。碳纤维布与混凝土问有很高的黏结强度，有助于限制裂缝的进一步开展，大大提高混凝土的耐久性。碳纤维材料应满足如下要求：厚度 0167mm，拉伸强度 3400MPa，抗手7=弹性模量 24x10 MPa。伸长率17，纤维与混

18、凝土的正拉黏结强度应大于 25MPa，且 为混凝土内聚破坏【。钢板采用灌胶法进行粘贴，施丁工序为：制作钢板一基底处理一混凝土表面钻孔一钢板固定一封闭板边一灌胶一同化一检验一防腐处理。4 施工注意事项1)加固施工前应首先对混凝土表面进行清理，去除表面松散、破损、油污等杂质，露出坚实的基面；2)结构补强加固前应先对 T梁表面所有可见裂缝进行表层封闭或压力灌浆处理；3)锚栓钻孔前 。应对照原桥竣工图纸，了解梁体内受力钢筋的分布情况，并在实体上精确放出锚栓的具体位置，采用钢筋定位仪测量钢筋位置，使钻孑L尽量避开受力钢筋或钢束，一次成孔，降低对梁体的损伤程度：供需矛盾，同时减轻了奥林 克公同及周边防洪和

19、排水压力，对北京生态整体发展和绿色奥运的实现具有重要意义。参考文献：【1张晓鹏，王美荣城市雨洪利用的研究现状与发展方向EBOL【20100316http：wwwcnkiCOHIcnArticleCJFDT0talBJSL2006030O6htm【2】l5卓智，赵生成北京奥林匹克公吲中区雨洪利用设计lEBOL201003一l6htp：wwwiwatertechcornsolutions1237htm3北京市政建没集团有限责任公司GB502682008给水排水管道l【程施T及验收规范S】北京：中国建筑 1二业 出版社，2009I4北京市市政T程总公司DBJ01472000北京市给水排水管道一 程施 T技术规程(sJ北京：【出版 不详1，2000【51北京市市政 1二程 总公司DBJ01452000北京市城市道路T程施_技术规程【S北京： 版社