港珠澳大橋珠??诎豆こ淌桥e世矚目的粵港澳三地大型跨界銜接工程港珠澳大橋的重要配套項(xiàng)目,口岸建設(shè)并投入使用是大橋通車(chē)前提。珠??诎吨饕δ苄铦M足遠(yuǎn)期(2035年)珠海與香港每天通關(guān)旅客15萬(wàn)人次、通關(guān)客車(chē)約1.8萬(wàn)輛及通關(guān)貨車(chē)約1.7萬(wàn)輛的出入境需求,滿足珠海與澳門(mén)每天通關(guān)旅客10萬(wàn)人次、通關(guān)客車(chē)約3000輛的出入境需求,并提供遠(yuǎn)景拓展的可能。
港珠澳大橋珠??诎俄?xiàng)目屬超大型交通樞紐建筑,是中國(guó)唯一一個(gè)三地通關(guān)口岸工程,也是唯一一個(gè)建于填海人工島之上的口岸工程。主要包括檢大樓a區(qū)、旅檢大樓b區(qū)及出境隨車(chē)人員驗(yàn)放廳、珠海側(cè)交通中心、貨檢區(qū)、交通連廊等,總建筑面積約為50萬(wàn)㎡??诎陡╊鐖D1所示。
由于口岸位于海上人工島,珠 海地處臺(tái)風(fēng)頻發(fā)地區(qū),本工程雨水排水設(shè)計(jì)采取一系列針對(duì)措施加以應(yīng)對(duì), 經(jīng)受住了2017年8月 “天鴿”和 2018年9月“山竹”2次超級(jí)臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)。2018 年10月,歷時(shí)6年的設(shè)計(jì)與施工,港珠澳大橋珠海口岸工程順利竣工。
設(shè)計(jì)難點(diǎn)與解析
(1)交通中心地下室區(qū)域的雨水排水策略及措施
珠海口岸地處人工島,受臺(tái)風(fēng)影響較大,特別是交通中心地下室區(qū)域(如圖2所示),地下室上方為橢圓形拱型鋼結(jié)構(gòu)大屋蓋,中間月牙形敞開(kāi)部分下面為交通中心7.50m 室外平臺(tái)、±0.00m 層地下室頂板。為了地下室采光通風(fēng)以及消防需求,該區(qū)域設(shè)置了部分敞開(kāi)下沉式廣場(chǎng),而交通中心地下室與旅檢樓 a 地下室相連,設(shè)有停車(chē)庫(kù)、后備倉(cāng)庫(kù)以及強(qiáng)弱電機(jī)房、消防泵房和冷凍機(jī)房等重要的設(shè)備機(jī)房,短期積水即能引起較嚴(yán)重的后果。因此,設(shè)計(jì)采用“高水高排,低水低排”的雨水排水策略,將大屋蓋、7.50m 層的雨水和±0.00m 層雨水直接接入室外雨水系統(tǒng),僅地下室層采用潛水泵加壓提升后排至室外雨水系統(tǒng),盡可能的減少雨水流入地下室、防止發(fā)生內(nèi)澇。
(2)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的選用
根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(gb50015- 2003,2009年版)4.9.5條,下沉式廣場(chǎng)雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為5~50年,具體取值還應(yīng)根據(jù)下沉式廣場(chǎng)內(nèi)的構(gòu)造、重要程度、短期積水即能引起較嚴(yán)重后果等因素確定;根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(gb50014-2006,2016年版)3.2.4條,超大城市和特大城市的下沉式廣場(chǎng)雨水管渠的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為 30~50年。
充分考慮了珠海臺(tái)風(fēng)暴雨多的特點(diǎn),鑒于項(xiàng)目的特點(diǎn)及安全性、可靠性,設(shè)計(jì)雨水重現(xiàn)期采用規(guī)范的上限值(見(jiàn)表1)。
(3)壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
地下室上方為橢圓形拱型鋼結(jié)構(gòu)大屋蓋,屋面面積巨大(約為93534 ㎡ ,如圖3所示),地下室頂板作為室外巴士停車(chē)區(qū),上無(wú)覆土,無(wú)法敷設(shè)雨水管道,雨水管道只能在地下室頂板梁下敷設(shè)橫管,才能接到室外雨水窨井。如采用傳統(tǒng)的重力流或半有壓屋面雨水排水系統(tǒng),需將雨水在屋面收集,沿立管引至地下室,在地下室頂板梁下敷設(shè)橫管,接至室外雨水窨井。這樣橫管沿排水方向需要一定的坡度,而管道從起點(diǎn)到地下室外墻的距離較長(zhǎng),既大量占用建筑空間,又大大加深室外雨水管線的埋深。
為 解 決 上 述 問(wèn)題 , 大 屋 蓋 和7.50 m 室外 平 臺(tái) 采 用 虹 吸 雨 水系統(tǒng) , 大 屋 面 設(shè) 置 雨 水 天 溝 及 虹 吸 雨 水 斗 , 雨 水 立 管 設(shè)在 鋼 立 柱 凹 槽 內(nèi) , 在 0.0m /- 5.85m 地 下 室 高 位 懸 吊 管 直 接接 至 室外 雨 水 井 如 圖 4 所 示 ; 7.5m 室外 平 臺(tái) 設(shè) 置 雨 水 溝 及 虹 吸 雨 水 斗 , 雨 水 立 管 沿 立 柱 設(shè) 置 , 在 地 下 室 高 位 懸 吊 管 直 接接 至 室外 雨 水 井 , 如 圖 5 所 示 。 壓 力 流 屋 面 雨 水排水系統(tǒng) 相 對(duì)于 傳 統(tǒng)的重 力 流或 半 有 壓 屋 面 雨 水排水系統(tǒng) , 其 最 大的 優(yōu) 勢(shì) 在于 雨 水 管 道 在 地 下 室 頂 板 梁 下 可 以 不 放 坡敷 設(shè) 橫 管 , 橫 管 從 起 點(diǎn)到地 下 室外 墻 的 距 離 較 長(zhǎng) , 也 不 影響 建 筑 層 高和 室外 雨 水 管 網(wǎng) 的 標(biāo) 高 。 此 外 , 節(jié) 省 立 管 數(shù) 量 和 管 徑 , 減少 連 接 各 立 管 埋 地 管 的 數(shù) 量 , 較能 符 合 建 筑 美 觀 的 要 求 , 尤 其 在大 空 間 大 跨 度的建 筑 物 中 , 虹 吸系統(tǒng) 具 有 顯著 的 運(yùn) 用 價(jià) 值 。
了防止屋面雨水溢流入下沉式廣場(chǎng),本工程溢流措施未采用傳統(tǒng)溢流口的方式,而是設(shè)置專(zhuān)用的溢流管道系統(tǒng)。在天溝端部設(shè)一定高度的擋水板和溢流雨水斗,當(dāng)天溝內(nèi)水位超過(guò)設(shè)計(jì)水位后,溢流雨水越過(guò)擋水板,溢流雨水斗開(kāi)始排水。本溢流系統(tǒng)采用虹吸排水系統(tǒng),排入室外雨水系統(tǒng)。
(4)明溝排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
±0.00m層地下室頂板兼作室外巴士停車(chē)區(qū),頂板上無(wú)用于敷設(shè)雨水管的覆土層,無(wú)法敷設(shè)雨水管。若將±0.00m 地下室頂板上的雨水直接排入下沉式廣場(chǎng),再由潛水泵加壓排至室外雨水系統(tǒng),則±0.00m 層的雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期上升為50年,加之地下室頂板匯水面積較大,將大幅提升潛水泵設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用。為解決上述問(wèn)題,設(shè)計(jì)采用明溝收集室外場(chǎng)地雨水。
受結(jié)構(gòu)限制,明溝設(shè)計(jì)采用2種形式:一種是設(shè)在地下室頂板上的明溝,位于跨中,在梁上按排水坡度要求的標(biāo)高開(kāi)800mm×250mm(h)的洞,并每9m設(shè)置1個(gè)雨水口,見(jiàn)圖6和圖7;另一種是設(shè)在下沉式廣場(chǎng)上空的外掛式明溝,用于收集受地下室敞開(kāi)區(qū)域阻斷的明溝排水和場(chǎng)地排水,見(jiàn)圖6。明溝最長(zhǎng)的長(zhǎng)度約95m,匯水面積最大的約為2000 ㎡ ?!?.00m層明溝收集的雨水,直接排入室外雨水系統(tǒng)。
(5)加壓提升雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
地下室的汽車(chē)坡道、下沉式廣場(chǎng)等區(qū)域均設(shè)置雨水溝和集水坑,集水坑內(nèi)設(shè)潛水泵,潛水泵的排水能力有較大的富余量(見(jiàn)圖8和表2)。地下室另設(shè)置地面排水廢水集水坑(64個(gè))及潛水泵,總排水能力達(dá)到355.6l/s,確保地下室雨水由潛水泵提升排至室外雨水系統(tǒng)。此外,潛水泵設(shè)有不間斷的動(dòng)力供應(yīng),保障供電,避免內(nèi)澇。
(6)擋水措施
地下室雨水排水設(shè)計(jì),除及時(shí)、有效的排除積水外,應(yīng)首先考慮減少或避免倒灌形成積水。本工程考慮設(shè)置擋水設(shè)施,具體情況見(jiàn)圖9。地下室出入口設(shè)駝峰,高200mm;擋水坎后設(shè)排水溝,排水溝排水直接接至室外雨水系統(tǒng);擋水坎上方設(shè)防汛擋板,當(dāng)?shù)缆贩e水嚴(yán)重時(shí),防止道路積水進(jìn)入地下室。
(7)埋地排水出戶(hù)管道防沉降措施
由于項(xiàng)目淺層地基為海沙填島,非樁基區(qū)的軟土地基沉降情況較明顯,地基處理后仍會(huì)存在工后沉降。根據(jù)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)提供的資料,本項(xiàng)目的沉降量為250mm。這會(huì)使管道扭曲甚至斷裂,影響正常使用,造成事故。
通過(guò)研究總結(jié)了一系列因地制宜的防不均勻沉降措施,包括:
①對(duì)于埋地壓力排水出戶(hù)管,本設(shè)計(jì)在地下室管道側(cè)墻接口外側(cè),采取專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的防沉降管道接駁井(如圖10所示),采用不銹鋼絲網(wǎng)封口(不影響管道沉降),井中放置軟性防水填料(防止井中積水增加結(jié)構(gòu)荷載),埋地排水管出外墻后安裝不銹鋼金屬軟管;
② 對(duì)于 埋 地 重 力 排水 出 戶(hù) 管 , 排水 管 出 戶(hù) 后 就 設(shè) 一 個(gè) 彎 頭 向 下 , 彎 頭 下 有 一 段 考 慮 沉 降 長(zhǎng) 度的 直 管 , 直 管 插 進(jìn)一 個(gè) 特 殊 的 防 沉 降 套 管 配 件 ( 如 圖 11 所 示 ), 插 入 直 管 可在 套 管 內(nèi) 滑 動(dòng) , 為防 止 防 沉 降 套 管 接 口 縫 隙 處 滲漏 和 泥 沙 滲 入 , 防 沉 降 套 管 接 口 縫 隙 處 采 用土 工 布 包 裹 。
結(jié)論
(1)由于口岸位于海上人工島上,珠海地處臺(tái)風(fēng)頻發(fā)地區(qū),雨水排水設(shè)計(jì)采取一系列針對(duì)措施,包括:遵循“高水高排,低水低排”的雨水排水策略;從嚴(yán)確定重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn);圍繞核心區(qū)重點(diǎn)建筑群,緊密結(jié)合建筑特點(diǎn),有的放矢的靈活運(yùn)用壓力流屋面雨水排水、明溝排水、潛水泵加壓提升排水等多種技術(shù)措施,建立人工島整體排水防澇體系。
(2)對(duì)地下室出入口,敞開(kāi)地下天井等關(guān)鍵區(qū)域增大排水截水能力設(shè)計(jì)。
(3)由于項(xiàng)目淺層地基為海沙填島,非樁基區(qū)的軟土地基沉降情況較明顯,埋地排水出戶(hù)管道應(yīng)采取防沉降措施,以避免管道因不均勻沉降產(chǎn)生扭曲甚至斷裂,影響正常使用的情況。