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港珠澳大桥珠海口岸雨水排水设计解析

发布于：2020-12-03 15:13:03 来自：给排水工程/建筑给排水 [复制转发]

本文来源：上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司许栋

港珠澳大桥珠海口岸工程是举世瞩目的粤港澳三地大型跨界衔接工程港珠澳大桥的重要配套项目，口岸建设并投入使用是大桥通车前提。珠海口岸主要功能需满足远期（2035年）珠海与香港每天通关旅客15万人次、通关客车约1.8万辆及通关货车约1.7万辆的出入境需求，满足珠海与澳门每天通关旅客10万人次、通关客车约3000辆的出入境需求，并提供远景拓展的可能。

港珠澳大桥珠海口岸项目属超大型交通枢纽建筑，是中国唯一一个三地通关口岸工程，也是唯一一个建于填海人工岛之上的口岸工程。主要包括检大楼Ａ区、旅检大楼Ｂ区及出境随车人员验放厅、珠海侧交通中心、货检区、交通连廊等，总建筑面积约为50万㎡。口岸俯瞰如图１所示。

由于口岸位于海上人工岛，珠海地处台风频发地区，本工程雨水排水设计采取一系列针对措施加以应对， 经受住了2017年8月 “天鸽”和 2018年9月“山竹”２次超级台风的考验。2018 年10月，历时6年的设计与施工，港珠澳大桥珠海口岸工程顺利竣工。

给排水设计圈

设计难点与解析

（1）交通中心地下室区域的雨水排水策略及措施

珠海口岸地处人工岛，受台风影响较大，特别是交通中心地下室区域（如图２所示），地下室上方为椭圆形拱型钢结构大屋盖，中间月牙形敞开部分下面为交通中心7.50ｍ室外平台、±0.00ｍ层地下室顶板。为了地下室采光通风以及消防需求，该区域设置了部分敞开下沉式广场，而交通中心地下室与旅检楼Ａ地下室相连，设有停车库、后备仓库以及强弱电机房、消防泵房和冷冻机房等重要的设备机房，短期积水即能引起较严重的后果。因此，设计采用“高水高排，低水低排”的雨水排水策略，将大屋盖、7.50ｍ层的雨水和±0.00ｍ层雨水直接接入室外雨水系统，仅地下室层采用潜水泵加压提升后排至室外雨水系统，尽可能的减少雨水流入地下室、防止发生内涝。

（2）设计重现期的选用

根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015- 2003,2009年版）4.9.5条，下沉式广场雨水设计重现期为5～50年，具体取值还应根据下沉式广场内的构造、重要程度、短期积水即能引起较严重后果等因素确定；根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006,2016年版）3.2.4条，超大城市和特大城市的下沉式广场雨水管渠的设计重现期为 30～50年。

充分考虑了珠海台风暴雨多的特点，鉴于项目的特点及安全性、可靠性，设计雨水重现期采用规范的上限值（见表1）。

（3）压力流屋面雨水排水系统设计

地下室上方为椭圆形拱型钢结构大屋盖，屋面面积巨大（约为93534 ㎡，如图３所示），地下室顶板作为室外巴士停车区，上无覆土，无法敷设雨水管道，雨水管道只能在地下室顶板梁下敷设横管，才能接到室外雨水窨井。如采用传统的重力流或半有压屋面雨水排水系统，需将雨水在屋面收集，沿立管引至地下室，在地下室顶板梁下敷设横管，接至室外雨水窨井。这样横管沿排水方向需要一定的坡度，而管道从起点到地下室外墙的距离较长，既大量占用建筑空间，又大大加深室外雨水管线的埋深。

为解决上述问题，大屋盖和7.50 ｍ室外平台采用虹吸雨水系统，大屋面设置雨水天沟及虹吸雨水斗，雨水立管设在钢立柱凹槽内，在 0.0ｍ /- 5.85ｍ地下室高位悬吊管直接接至室外雨水井如图４所示； 7.5ｍ室外平台设置雨水沟及虹吸雨水斗，雨水立管沿立柱设置，在地下室高位悬吊管直接接至室外雨水井，如图５所示。压力流屋面雨水排水系统相对于传统的重力流或半有压屋面雨水排水系统，其最大的优势在于雨水管道在地下室顶板梁下可以不放坡敷设横管，横管从起点到地下室外墙的距离较长，也不影响建筑层高和室外雨水管网的标高。此外，节省立管数量和管径，减少连接各立管埋地管的数量，较能符合建筑美观的要求，尤其在大空间大跨度的建筑物中，虹吸系统具有显著的运用价值。

了防止屋面雨水溢流入下沉式广场，本工程溢流措施未采用传统溢流口的方式，而是设置专用的溢流管道系统。在天沟端部设一定高度的挡水板和溢流雨水斗，当天沟内水位超过设计水位后，溢流雨水越过挡水板，溢流雨水斗开始排水。本溢流系统采用虹吸排水系统，排入室外雨水系统。

（4）明沟排水系统设计

±0.00ｍ层地下室顶板兼作室外巴士停车区，顶板上无用于敷设雨水管的覆土层，无法敷设雨水管。若将±0.00ｍ地下室顶板上的雨水直接排入下沉式广场，再由潜水泵加压排至室外雨水系统，则±0.00ｍ层的雨水设计重现期上升为50年，加之地下室顶板汇水面积较大，将大幅提升潜水泵设备投资及运行费用。为解决上述问题，设计采用明沟收集室外场地雨水。

受结构限制，明沟设计采用2种形式：一种是设在地下室顶板上的明沟，位于跨中，在梁上按排水坡度要求的标高开800ｍｍ×250ｍｍ（Ｈ）的洞，并每9ｍ设置１个雨水口，见图６和图７；另一种是设在下沉式广场上空的外挂式明沟，用于收集受地下室敞开区域阻断的明沟排水和场地排水，见图６。明沟最长的长度约95ｍ，汇水面积最大的约为2000 ㎡。±0.00ｍ层明沟收集的雨水，直接排入室外雨水系统。

（5）加压提升雨水系统设计

地下室的汽车坡道、下沉式广场等区域均设置雨水沟和集水坑，集水坑内设潜水泵，潜水泵的排水能力有较大的富余量（见图８和表２）。地下室另设置地面排水废水集水坑（64个）及潜水泵，总排水能力达到355.6L/s，确保地下室雨水由潜水泵提升排至室外雨水系统。此外，潜水泵设有不间断的动力供应，保障供电，避免内涝。

(6)挡水措施

地下室雨水排水设计，除及时、有效的排除积水外，应首先考虑减少或避免倒灌形成积水。本工程考虑设置挡水设施，具体情况见图9。地下室出入口设驼峰，高200ｍｍ；挡水坎后设排水沟，排水沟排水直接接至室外雨水系统；挡水坎上方设防汛挡板，当道路积水严重时，防止道路积水进入地下室。

(7)埋地排水出户管道防沉降措施

由于项目浅层地基为海沙填岛，非桩基区的软土地基沉降情况较明显，地基处理后仍会存在工后沉降。根据结构专业提供的资料，本项目的沉降量为250ｍｍ。这会使管道扭曲甚至断裂，影响正常使用，造成事故。

通过研究总结了一系列因地制宜的防不均匀沉降措施，包括：

①对于埋地压力排水出户管，本设计在地下室管道侧墙接口外侧，采取专门设计的防沉降管道接驳井（如图10所示），采用不锈钢丝网封口（不影响管道沉降），井中放置软性防水填料（防止井中积水增加结构荷载），埋地排水管出外墙后安装不锈钢金属软管；

② 对于埋地重力排水出户管，排水管出户后就设一个弯头向下，弯头下有一段考虑沉降长度的直管，直管插进一个特殊的防沉降套管配件（如图 11 所示），插入直管可在套管内滑动，为防止防沉降套管接口缝隙处渗漏和泥沙渗入，防沉降套管接口缝隙处采用土工布包裹。

结论

（１）由于口岸位于海上人工岛上，珠海地处台风频发地区，雨水排水设计采取一系列针对措施，包括：遵循“高水高排，低水低排”的雨水排水策略；从严确定重现期标准；围绕核心区重点建筑群，紧密结合建筑特点，有的放矢的灵活运用压力流屋面雨水排水、明沟排水、潜水泵加压提升排水等多种技术措施，建立人工岛整体排水防涝体系。

（２）对地下室出入口，敞开地下天井等关键区域增大排水截水能力设计。

（３）由于项目浅层地基为海沙填岛，非桩基区的软土地基沉降情况较明显，埋地排水出户管道应采取防沉降措施，以避免管道因不均匀沉降产生扭曲甚至断裂，影响正常使用的情况。