高樁梁板碼頭雨水收集的設計

隨著國家環保管理的加強，新碼頭不僅需要建設完善的初期雨水收集系統，還需要重建現有碼頭的雨水管道。碼頭面的初期雨水必須收集并處理達標后方可回收利用或直排入河。對于高樁梁板式碼頭面層的排水管網布置形式，通常采用明溝排水的方式，即利用排水溝收集初期雨水后集中排入碼頭平臺底部的沉淀池，再抽排至后方陸域集中處理。該排水方式在碼頭運營期便于清淤維護，但在老碼頭排水系統改造中，須在碼頭面層上開鑿排水溝，此舉會截斷主筋基于此，本文提出一種暗管排水的方式，即碼頭面層設雨水口(篦)分散收集初期雨水，經由設置于碼頭平臺底部的縱橫向排水管匯入沉淀池，再集中抽排至碼頭后方陸域進行集中處理。該方式對新建碼頭的排水布置和老碼頭的排水設施改造提供了一種新思路。1混凝土澆注器江蘇省鎮江市某高樁梁板碼頭位于揚中夾江太平洲捷水道右汊，始建于2014年。該碼頭的裝卸貨種為黃砂、碎石等混凝土原材料;設計船型為3000DWT;碼頭泊位長度為228m，作業平臺寬度為20m;建設時碼頭面雨水采取直排方式。根據江蘇省交通運輸廳、環境保護廳聯合印發的《江蘇省港口粉塵綜合治理專項行動實施方案》(蘇交港[2017]11號)的相關要求，該碼頭需要進行碼頭面初期雨水收集系統的改造。2明溝排水過程早期高樁梁板碼頭是采用將初期雨水直排入河的方式，通常在護輪坎根部設泄水孔，碼頭平臺上設通氣孔，雨水由泄水孔及通氣孔直排入河。隨著環保要求的提高，初期雨水已禁止直排。碼頭平臺上不再設置通氣孔，取而代之的做法為:在縱梁頂部現澆混凝土的位置開設排水溝，雨水收集后排入碼頭平臺底部的沉淀池，再抽排至后方陸域集中處理。明溝排水過程見圖1。雖然該方式在碼頭運營期便于清淤維護，但由于排水溝及其頂部蓋板須順水流向設置，碼頭平臺上頻繁往來的重載車輛在行駛過程中不可避免地碾壓蓋板，既增加了排水溝邊角及蓋板的磨耗和更換成本，也會因壓板顛簸而產生噪聲。老碼頭采用明溝排水的方式進行的碼頭面排水系統改造的實施難度較大。在縱梁頂部開鑿排水溝，這將截斷現有碼頭面層的受力鋼筋，而該部位往往又是碼頭面層負彎矩最大的位置，一旦彎矩無法滿足設計荷載要求，則很難采取措施來保證碼頭結構安全;開鑿排水溝必然在一定程度上破壞碼頭的現有結構，從而影響碼頭的耐久性。3黑管排水方案3.1暗管排水方式在碼頭面板上開設直徑約100mm的泄水孔(應選擇彎矩較小部位，可將局部開孔對現有結構的受力影響降至最低);設置排水管從開孔處穿過碼頭面板，并在管底連接螺紋軟管;將螺紋軟管的另一頭與碼頭平臺底部的雨水支管連接，而各支管又通過總干管連通沉淀池;匯入沉淀池的雨水可抽排至后方陸域集中處理。碼頭平臺底部的干支管網可呈魚骨狀布置采用該暗管排水方式時，干支排水管設置在碼頭面板底部和縱橫梁系的側面，其清淤檢修方式與碼頭梁板底部的供電及供水管路檢修方式相同。為最大限度地降低檢修難度、減少清淤檢修作業時間，本排水方式又做了兩點優化:1)泄水孔與排水支管之間采用螺紋不銹鋼管連接，以避免因安裝精度誤差所產生接頭不閉合的情況;2)為方便安裝維護，雨水口做成組合標準件，如圖3所示。雨水口由空心拉桿及承壓支座兩部分組成，承壓支座的承壓面與中空拉桿下表面貼合形成硬性止水，中空拉桿底部通過螺紋不銹鋼管與排水支管連接，繼而接入碼頭底部的雨水管網及沉淀池。暗管排水方式的優點主要有:1)維持了碼頭面板塊的整體性，結構的耐久性不受影響;2)對于須進行碼頭面排水系統改造的老碼頭，僅適當改造碼頭面既有排水孔或局部開孔，并在碼頭面板底部安裝排水管網即可，對現有碼頭結構破壞較小，工程投資較低;3)雨水口、螺紋不銹鋼軟管和縱橫分布的支、干管均可做成可拆卸式，便于檢修和維護。3.2設計暴雨強度及水力學流量本文所涉工程碼頭面排水體制采用雨、污分流制，雨水按照鎮江市暴雨強度的計算公式:式中:Q為設計暴雨強度[Lue4d4(s·萬m雨水設計流量為式中:Ψ為徑流系數;F為匯水面積(萬m經計算，設計暴雨強度為335.9Lue4d4(s·萬m排水管按滿流設計，流速按曼寧公式計算，對應設計暴雨強度時管內最大流量為9.25m4排水支管的安裝1)結合工程實際，提出了一種針對高樁梁板碼頭的暗管排水方式，即“雨水口(篦)+排水管”的初期雨水排水方式。該方式不需要在碼頭面層開鑿排水明溝，在結構安全及經濟性等方面具有一定優勢，可供類似工程參考。2)對雨水口進行了標準化設計，在雨水口與排水支管之間采用螺紋不銹鋼軟管銜接，有利于保證施工質量，也便于碼頭運營期的檢修和維護。3)采用暗管排水方式時，順水向主管須穿過橫梁到達沉淀池。對于新建碼頭，可在對應位置先預埋套管再進行排水管網的組裝;對于老碼頭改造，增設排水管時須在橫梁上穿孔，由于排水管的計算管徑較小，其對橫梁受力影響不大，但施工時應盡量避免截斷橫梁側面鋼筋。4)本項目排水支管采用從上橫梁側面穿過縱梁的方式，為降低老碼頭改造施工難度，也可將支