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虹吸雨水系统在港珠澳大桥珠海口岸的应用

港珠澳大桥是在“一国两制”框架下,由粤港澳三地共同建设,全长55千米,是全球上较长的一座超大型跨海大桥。跨珠江口水域属于核心管理水域,港珠澳大桥是粤港澳大湾区和“一带一路”倡议下建设“21世纪海上丝绸之路”的重要节点,全年通航船舶达150多万艘次,日通过船舶超过4000艘,是全球船舶密度较高的水域之一。

港珠澳大桥珠海口岸地下室上面是一座椭圆形的拱形钢结构大屋盖,屋顶面积很大(约93534㎡),为避免雨水流入下沉广场,本工程的溢流措施不采用传统的溢流口方式,而是设置专门的溢流管道系统。位于天沟端部设置一定高度的挡水板和溢流雨水斗,当沟内水位超过设计水位时,溢流雨水便会越过挡水板,开始下渗。采用虹吸排水系统,将雨水排至室外雨水收集系统。


地下室顶板兼作户外巴士泊车区,顶板上无土覆盖,不能铺设雨水管。如果把地下室顶板上的雨水直接排入下沉式广场,再通过潜水泵加压排至室外雨水系统,则雨水设计重现期可提高到50年,加上地下室顶板汇水面积较大,将对潜水泵设备投资和运行费用有较大提升。针对以上问题,采用明沟收集室外场地雨水。

明沟设计采用两种形式:一种是设在地下室顶板上的明沟,位于跨中,其高度为800mm×250mm(H),且每9m处有1个雨水口;另一种是设在下沉式广场上方的外挂式明沟,其高度为800mm×250mm(H),用于收集明沟排水和受地下室开放区域封闭的场地排水。明沟长约95米,汇水面积约2000㎡。明沟雨水收集,直接排入室外雨水管网。

地下车库的车辆坡道、沉降区等区域均设有雨水水沟和雨水收集池,集水坑内设有潜水泵,其排水量较大。另外还设置了地下排水污水收集池(64个)和潜水泵,总排水能力达到355.6L/s,确保地下雨水由潜水泵提升至室外雨水系统。另外,潜水泵具有不间断电源供给,保证了供电,避免了内涝。

地下工程雨水排水设计,除及时、有效地排除积水外,首先要减少或避免倒灌造成积水。地下部分的入口设驼峰,高度为200mm;排水沟设置在挡水墙后,排水沟排水直接与室外雨水系统相连;设置在挡水墙上,当路面积水严重时,防止道路积水进入地下室。

在地下排水工程中采取户管防沉降措施。因该工程浅部地基为海沙填岛,非桩基区软土地基的变形情况比较明显,地基处理后仍会存在工后变形。工程沉降量为250mm,根据结构专业提供的数据。这样会使管道扭曲甚至断裂,影响正常使用,引起事故。

经过研究,总结出一系列因地制宜的防不均匀性措施,包括:

▼对于地下管线埋压排水户,本设计在地下管线侧墙接口外侧,采用特殊设计的防渗漏管道接驳井),用不锈钢丝网封口(不影响管道连接),在地下管线埋设软性防渗漏管,在地下管线埋设防渗漏管时,在其外墙外安装不锈钢金属软管;

▼对于埋地重力排水出户管,排水管出户后设置一个弯头,弯头下面有一段有一定长度的直管,直管插入一种特殊的防滑石配件,插入直管可在管内滑动,为了防止防滑石接触面上的泥沙渗入,防滑石接触面上采用土工布包裹。

由于珠海口岸位于海上人工岛上,珠海处于台风多雨地区,雨水排水设计采取了一系列针对性措施,包括遵循“高水高排,低水低排”的雨水排水策略;严格确定雨水排水等级标准;围绕核心区建筑群,紧密结合建筑特点,有针对性地灵活运用压力流雨水排水、明沟排水、潜水泵加压提升排水等多种技术措施,构建人工岛整体排水防涝体系。

在地下室出入口、地下天井等关键部位开放设计,增加排水截水能力。由于该工程浅部地基为海沙填岛,非桩基区软土地基有较明显的倾斜现象,在埋设排水管道时,应采取防倾斜措施,以免管道因不均匀的倾斜而发生变形,甚至破裂,影响正常使用。

 

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