申请日2014.03.24
公开(公告)日2014.06.11
IPC分类号C02F9/14; E01D19/08
摘要
本发明公开了一种高架桥排水及水处理系统，包括布设在所施工高架桥上的桥上排水系统和布设在高架桥下的桥下水处理系统，所施工高架桥包括底部支撑体系和主梁，底部支撑体系包括前后两个桥台;桥上排水系统包括布设在主梁上的纵桥向排水系统和两个分别布设在两个桥台上的竖向排水系统;桥下水处理系统包括配水井、沉淀池、潜流式人工湿地和蒸发池，配水井与沉淀池之间、沉淀池与潜流式人工湿地之间以及潜流式人工湿地与蒸发池之间均通过连接管道连通;两个竖向排水系统均与配水井进水口相通。本发明结构简单、设计合理、施工方便且使用及维护简便、路面排水及时、使用效果好，能解决高架桥桥面径流污染问题，并能对水资源进行有效再利用。
权利要求书
1.一种高架桥排水及污水水处理系统，其特征在于：包括布设在所施工高 架桥上的桥上排水系统和布设在所施工高架桥下的桥下水处理系统，所施 工高架桥包括底部支撑体系和架设在所述底部支撑结构上的主梁(1)， 所述底部支撑体系包括多个沿所施工高架桥的纵桥向方向由前至后布设 的底部支撑结构，多个所述底部支撑结构包括前后两个桥台(2)和布设 在两个所述桥台(2)之间的桥墩(3)，桥墩(3)的数量为一个或多个; 所述主梁(1)上平铺有桥面铺装层(5);
所述桥上排水系统包括布设在主梁(1)上的纵桥向排水系统和两个 分别布设在两个所述桥台(2)上的竖向排水系统;所述纵桥向排水系统 包括两个分别布设在主梁(1)左右两侧的纵桥向排水装置，所述纵桥向 排水装置包括一个沿主梁(1)的纵向长度方向布设的纵桥向排水管(4-1) 和多个均安装在纵桥向排水管(4-1)上的竖向泄水管(4-2)，多个所述 竖向泄水管(4-2)沿主梁(1)的纵向长度方向由前至后进行布设;所述 纵桥向排水管(4-1)与主梁(1)呈平行布设且其布设在主梁(1)的梁 体底部，多个所述竖向泄水管(4-2)底部均安装在竖向泄水管(4-2)上 且其均与竖向泄水管(4-2)内部相通，多个所述竖向泄水管(4-2)均布 设在主梁(1)内，多个所述竖向泄水管(4-2)均位于纵桥向排水管(4-1) 上方且其顶部均不高于所布设位置处桥面铺装层(5)的上表面高度;两 个所述纵桥向排水装置分别为布设在主梁(1)左右两侧的左侧纵桥向排 水装置和右侧纵桥向排水装置;所述竖向排水系统位于所述纵桥向排水系 统下方且其包括两个竖向排水管路(6)，两个所述竖向排水管路(6)为 分别布设在桥台(2)左右两侧的左侧竖向排水管路和右侧竖向排水管路， 所述左侧纵桥向排水装置的纵桥向排水管(4-1)的前后两端分别与两个 所述竖向排水管路(6)的所述左侧竖向排水管路顶端连接，所述右侧纵 桥向排水装置的纵桥向排水管(4-1)的前后两端分别与两个所述竖向排 水系统的所述右侧竖向排水管路顶端连接;
所述桥下水处理系统包括配水井(7-1)、沉淀池(7-2)、潜流式人 工湿地(7-3)和蒸发池(7-4)，所述配水井(7-1)的第一出水口通过 第一连接管道(7-5)与沉淀池(7-2)的进水口相接，所述沉淀池(7-2) 的出水口通过第二连接管道(7-6)与潜流式人工湿地(7-3)的进水口相 接，所述潜流式人工湿地(7-3)的出水口通过第三连接管道(7-7)与蒸 发池(7-4)的进水口相接;两个所述竖向排水系统的竖向排水管路(6) 均与配水井(7-1)的进水口相通;所述潜流式人工湿地(7-3)包括第一 池体(7-31)，所述第一池体(7-31)的前侧池壁上开有进水口且其后侧 池壁上开有出水口，所述第一池体(7-31)的内部前侧设置有进水侧过水 花墙(7-36)且其内部后侧设置有出水侧过水花墙(7-37)，所述第一池 体(7-31)内部通过进水侧过水花墙(7-36)和出水侧过水花墙(7-37) 分隔为进水池(7-38)、分层铺装池和出水池(7-39)，进水池(7-38)、 所述分层铺装池和出水池(7-39)由前至后进行布设;所述分层铺装池内 由下至上平铺有碎石层(7-32)、粗砂层(7-33)、粘土层(7-34)和细 砂层(7-35)，所述碎石层(7-32)的层厚为100cm～120cm，粗砂层(7-33) 的层厚为35cm～45cm，粘土层(7-34)的层厚为15cm～25cm，细砂层(7-35) 的层厚为8cm～12cm，所述细砂层(7-35)的上表面高度低于进水侧过水 花墙(7-36)和出水侧过水花墙(7-37)的顶部高度;所述进水侧过水花 墙(7-36)和出水侧过水花墙(7-37)均为下部开有下过水口的下开口式 过水墙且二者的下过水口上均安装有过滤网(7-310);所述分层铺装池 内设置有中部过水花墙(7-311)，中部过水花墙(7-311)的顶部高度高 于碎石层(7-32)的上表面高度且其顶部高度低于粗砂层(7-33)的底面 高度;所述中部过水花墙(7-311)的数量为一个或多个，所述分层铺装 池内前后相邻两个所述中部过水花墙(7-311)之间均设置有一个下过水 花墙(7-312)，所述下过水花墙(7-312)的下部开有过水口且其顶部高 度不低于细砂层(7-35)的上表面高度;所述中部过水花墙(7-311)、 下过水花墙(7-312)、进水侧过水花墙(7-36)和出水侧过水花墙(7-37) 均呈平行布设;所述下过水花墙(7-312)的顶部高度不低于细砂层(7-35) 的上表面高度。
2.按照权利要求1所述的高架桥排水及水处理系统，其特征在于：所 述桥台(2)包括固定在桩基上的台帽(2-1)，所述台帽(2-1)上设置 有耳墙(2-2)，所述耳墙(2-2)位于台帽(2-1)的上方外侧，所述竖 向排水管路(6)包括布设在耳墙(2-2)外侧的第一竖向排水管、布设在 台帽(2-1)内的第一水平排水管和布设在所述桩基内的第二竖向排水管， 所述第一水平排水管连接于所述第一竖向排水管与所述第二竖向排水管 之间。
3.按照权利要求1或2所述的高架桥排水及水处理系统，其特征在于： 所述第一池体(7-31)为长方形池体;所述中部过水花墙(7-311)、下 过水花墙(7-312)、进水侧过水花墙(7-36)和出水侧过水花墙(7-37) 的墙体宽度均相同。
4.按照权利要求1或2所述的高架桥排水及水处理系统，其特征在于： 所述配水井(7-1)的进水口位于其前侧壁上，配水井(7-1)的进水口为 等腰梯形口且其上安装有进水格栅(7-10);所述进水格栅(7-10)的上 部宽度大于其下部宽度;所述中部过水花墙(7-311)的高度为h1，其中 d1为碎石层(7-32)的层厚，d2为粗砂层(7-33) 的层厚。
5.按照权利要求1或2所述的高架桥排水及水处理系统，其特征在于： 所述桥下水处理系统还包括应急池(7-8)，所述配水井(7-1)的第二出 水口通过第四连接管道(7-9)与应急池(7-8)的进水口相接。
6.按照权利要求1或2所述的高架桥排水及水处理系统，其特征在于： 所述主梁(1)为箱梁，所述纵桥向排水装置布设在所述箱梁的翼板上。
7.按照权利要求3所述的高架桥排水及水处理系统，其特征在于：所 述第一池体(7-31)的前侧池壁与进水侧过水花墙(7-36)之间的间距以 及第一池体(7-31)的后侧池壁与出水侧过水花墙(7-37)之间的间距均 为0.4m～0.6m;
当中部过水花墙(7-311)的数量为一个时，所述中部过水花墙(7-311) 与进水侧过水花墙(7-36)和出水侧过水花墙(7-37)之间的间距均为3m～ 5m;当中部过水花墙(7-311)的数量为多个时，多个所述中部过水花墙 (7-311)中位于最前侧的中部过水花墙(7-311)为前侧墙体且位于最后 侧的中部过水花墙(7-311)为后侧墙体，所述前侧墙体与进水侧过水花 墙(7-36)之间以及所述后侧墙体与出水侧过水花墙(7-37)之间的间距 均为3m～5m，前后相邻两个所述中部过水花墙(7-311)之间的间距为7m～ 9m，所述下过水花墙(7-312)与位于其前后两侧的中部过水花墙(7-311) 之间的间距均为3m～5m。
8.按照权利要求2所述的高架桥排水及水处理系统，其特征在于：两 个所述竖向排水系统的竖向排水管路(6)均通过排水沟(7-11)与配水 井(7-1)的进水口相接;
所述第二竖向排水管底部装有第二水平进水管，所述第二水平进水管 的出水口与排水沟(7-11)的进水口相接，所述排水沟(7-11)的进水口 宽度与所述第二水平进水管的管径相同;所述排水沟(7-11)的出水口与 配水井进水管(9)相接，所述配水井进水管(9)的进水端插入至排水沟 (7-11)的出水口内，所述排水沟(7-11)的出水口下方设置有对配水井 进水管(9)支垫的混凝土密封层(10)，所述排水沟(7-11)的出水口 宽度与配水井进水管(9)的管径相同;所述配水井进水管(9)的出水口 与配水井(7-1)的进水口相接。
9.按照权利要求1或2所述的高架桥排水及水处理系统，其特征在于： 所述纵桥向排水管(4-1)和竖向泄水管(4-2)均为PVC管，前后相邻两 个所述竖向泄水管(4-2)之间的间距为4m～6m，所述纵桥向排水管(4-1) 的管径为Φ250mm～Φ350mm;所述主梁(1)的左右两侧上方均设置有护栏 (8)，所述纵桥向排水装置位于护栏(8)内侧。
10.按照权利要求1或2所述的高架桥排水及水处理系统，其特征在 于：所述桥下水处理系统的四周侧均设置有隔离栅;所述中部过水花墙 (7-311)、下过水花墙(7-312)、进水侧过水花墙(7-36)和出水侧过 水花墙(7-37)均为钢筋混凝土墙体，所述第一池体(7-31)、配水井(7-1) 以及所述沉淀池(7-2)和蒸发池(7-4)的池体均由浆砌片石砌筑而成或 者均为钢筋混凝土结构。
说明书
高架桥排水及水处理系统
技术领域
本发明属于高架桥排水处理技术领域，尤其是涉及一种高架桥排水及水 处理系统。
背景技术
水处理池在高速公路设计中普遍存在，国内对于普通路段的路面排 水，一般采用在公路旁设置浆砌片石蒸发池，且不考虑收集全部路基水， 只对于跨越具有饮用、养殖等功能的水体时，才考虑收集全部的路基排水。 但对于初期雨水的收集与处理工艺，国内尚无设计规范。因而，现有高速 公路路(桥)面排水系统还不够完善，尤其是高架桥上排水系统的排水效 果较差，后期维修成本较高，并且不能对水资源进行有效利用，水资源浪 费较为严重。综上，现如今缺少一种结构简单、设计合理、施工方便且使 用及维护简便、路面排水及时、使用效果好的高架桥排水及水处理系统， 能有效解决高架桥路面的排水问题，并且能对水资源进行有效再利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种高架桥排水及水处理系统，其结构简单、设计合理、施工方便且使用及 维护简便、路面排水及时、使用效果好，能解决高架桥桥面径流污染问题， 并能对水资源进行有效再利用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高架桥排水及水 处理系统，其特征在于：包括布设在所施工高架桥上的桥上排水系统和布 设在所施工高架桥下的桥下水处理系统，所施工高架桥包括底部支撑体系 和架设在所述底部支撑结构上的主梁，所述底部支撑体系包括多个沿所施 工高架桥的纵桥向方向由前至后布设的底部支撑结构，多个所述底部支撑 结构包括前后两个桥台和布设在两个所述桥台之间的桥墩，桥墩的数量为 一个或多个;所述主梁上平铺有桥面铺装层;
所述桥上排水系统包括布设在主梁上的纵桥向排水系统和两个分别 布设在两个所述桥台上的竖向排水系统;所述纵桥向排水系统包括两个分 别布设在主梁左右两侧的纵桥向排水装置，所述纵桥向排水装置包括一个 沿主梁的纵向长度方向布设的纵桥向排水管和多个均安装在纵桥向排水 管上的竖向泄水管，多个所述竖向泄水管沿主梁的纵向长度方向由前至后 进行布设;所述纵桥向排水管与主梁呈平行布设且其布设在主梁的梁体底 部，多个所述竖向泄水管底部均安装在竖向泄水管上且其均与竖向泄水管 内部相通，多个所述竖向泄水管均布设在主梁内，多个所述竖向泄水管均 位于纵桥向排水管上方且其顶部均不高于所布设位置处桥面铺装层的上 表面高度;两个所述纵桥向排水装置分别为布设在主梁左右两侧的左侧纵 桥向排水装置和右侧纵桥向排水装置;所述竖向排水系统位于所述纵桥向 排水系统下方且其包括两个竖向排水管路，两个所述竖向排水管路为分别 布设在桥台左右两侧的左侧竖向排水管路和右侧竖向排水管路，所述左侧 纵桥向排水装置的纵桥向排水管的前后两端分别与两个所述竖向排水管 路的所述左侧竖向排水管路顶端连接，所述右侧纵桥向排水装置的纵桥向 排水管的前后两端分别与两个所述竖向排水系统的所述右侧竖向排水管 路顶端连接;
所述桥下水处理系统包括配水井、沉淀池、潜流式人工湿地和蒸发池， 所述配水井的第一出水口通过第一连接管道与沉淀池的进水口相接，所述 沉淀池的出水口通过第二连接管道与潜流式人工湿地的进水口相接，所述 潜流式人工湿地的出水口通过第三连接管道与蒸发池的进水口相接;两个 所述竖向排水系统的竖向排水管路均与配水井的进水口相通;所述潜流式 人工湿地包括第一池体，所述第一池体的前侧池壁上开有进水口且其后侧 池壁上开有出水口，所述第一池体的内部前侧设置有进水侧过水花墙且其 内部后侧设置有出水侧过水花墙，所述第一池体内部通过进水侧过水花墙 和出水侧过水花墙分隔为进水池、分层铺装池和出水池，进水池、所述分 层铺装池和出水池由前至后进行布设;所述分层铺装池内由下至上平铺有 碎石层、粗砂层、粘土层和细砂层，所述碎石层的层厚为100cm～120cm， 粗砂层的层厚为35cm～45cm，粘土层的层厚为15cm～25cm，细砂层的层 厚为8cm～12cm，所述细砂层的上表面高度低于进水侧过水花墙和出水侧 过水花墙的顶部高度;所述进水侧过水花墙和出水侧过水花墙均为下部开 有下过水口的下开口式过水墙且二者的下过水口上均安装有过滤网;所述 分层铺装池内设置有中部过水花墙，中部过水花墙的顶部高度高于碎石层 的上表面高度且其顶部高度低于粗砂层的底面高度;所述中部过水花墙的 数量为一个或多个，所述分层铺装池内前后相邻两个所述中部过水花墙之 间均设置有一个下过水花墙，所述下过水花墙的下部开有过水口且其顶部 高度不低于细砂层的上表面高度;所述中部过水花墙、下过水花墙、进水 侧过水花墙和出水侧过水花墙均呈平行布设;所述下过水花墙的顶部高度 不低于细砂层的上表面高度。
上述高架桥排水及水处理系统，其特征是：所述桥台包括固定在桩基 上的台帽，所述台帽上设置有耳墙，所述耳墙位于台帽的上方外侧，所述 竖向排水管路包括布设在耳墙外侧的第一竖向排水管、布设在台帽内的第 一水平排水管和布设在所述桩基内的第二竖向排水管，所述第一水平排水 管连接于所述第一竖向排水管与所述第二竖向排水管之间。
上述高架桥排水及水处理系统，其特征是：所述第一池体为长方形池 体;所述中部过水花墙、下过水花墙、进水侧过水花墙和出水侧过水花墙 的墙体宽度均相同。
上述高架桥排水及水处理系统，其特征是：所述配水井的进水口位于 其前侧壁上，配水井的进水口为等腰梯形口且其上安装有进水格栅;所述 进水格栅的上部宽度大于其下部宽度;所述中部过水花墙的高度为h1，其 中d1为碎石层的层厚，d2为粗砂层的层厚。
上述高架桥排水及水处理系统，其特征是：所述桥下水处理系统还包 括应急池，所述配水井的第二出水口通过第四连接管道与应急池的进水口 相接。
上述高架桥排水及水处理系统，其特征是：所述主梁为箱梁，所述纵 桥向排水装置布设在所述箱梁的翼板上。
上述高架桥排水及水处理系统，其特征是：所述第一池体的前侧池壁 与进水侧过水花墙之间的间距以及第一池体的后侧池壁与出水侧过水花 墙之间的间距均为0.4m～0.6m;
当中部过水花墙的数量为一个时，所述中部过水花墙与进水侧过水花 墙和出水侧过水花墙之间的间距均为3m～5m;当中部过水花墙的数量为多 个时，多个所述中部过水花墙中位于最前侧的中部过水花墙为前侧墙体且 位于最后侧的中部过水花墙为后侧墙体，所述前侧墙体与进水侧过水花墙 之间以及所述后侧墙体与出水侧过水花墙之间的间距均为3m～5m，前后相 邻两个所述中部过水花墙之间的间距为7m～9m，所述下过水花墙与位于其 前后两侧的中部过水花墙之间的间距均为3m～5m。
上述高架桥排水及水处理系统，其特征是：两个所述竖向排水系统的 竖向排水管路均通过排水沟与配水井的进水口相接;
所述第二竖向排水管底部装有第二水平进水管，所述第二水平进水管 的出水口与排水沟的进水口相接，所述排水沟的进水口宽度与所述第二水 平进水管的管径相同;所述排水沟的出水口与配水井进水管相接，所述配 水井进水管的进水端插入至排水沟的出水口内，所述排水沟的出水口下方 设置有对配水井进水管支垫的混凝土密封层，所述排水沟的出水口宽度与 配水井进水管的管径相同;所述配水井进水管的出水口与配水井的进水口 相接。
上述高架桥排水及水处理系统，其特征是：所述纵桥向排水管和竖向 泄水管均为PVC管，前后相邻两个所述竖向泄水管之间的间距为4m～6m， 所述纵桥向排水管的管径为Φ250mm～Φ350mm;所述主梁的左右两侧上方 均设置有护栏，所述纵桥向排水装置位于护栏内侧。
上述高架桥排水及水处理系统，其特征是：所述桥下水处理系统的四 周侧均设置有隔离栅;所述中部过水花墙、下过水花墙、进水侧过水花墙 和出水侧过水花墙均为钢筋混凝土墙体，所述第一池体、配水井以及所述 沉淀池和蒸发池的池体均由浆砌片石砌筑而成或者均为钢筋混凝土结构。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单、设计合理且施工简便，投入成本较低。
2、所采用的桥上排水系统结构简单、设计合理且布设安装方便、投 入成本较低、后期维修简便、维修成本较低，并且排水效果好，使用年限 长。
3、所采用的桥上排水系统中的纵桥向排水系统能对高架桥路面上的 雨水进行快速排放，并且仅在桥台上布设竖向排水管，而在桥墩上不布设 竖向排水管路，不仅排水效果好，而且管路布设方便，后期维修简便，并 且不会对桥梁施工工艺造成影响，同时不会影响桥梁整体美观性。
4、所采用的桥下水处理系统结构设计合理、投入成本较低且水处理 效果好，能对高架桥路面排水进行有效再利用。配水井的进水口上设置有 进水格栅，能有效去除塑料袋、矿泉水瓶、废纸等大粒径的固体污染物， 由配水井通往人工湿地的闸门处于常开状态，通往突发事故应急池的闸门 处于常闭状态。
5、所采用的潜流式人工湿地结构设计合理且使用效果好，能简便、 快速且有效完成污水处理过程;同时，在发生突发事故，开启应急池。人 工湿地表面种植挺水植物(如香蒲、芦苇等)，可吸收雨水中所含的氮、 磷等营养物质，使其从水中转移至植物体内，从而降低雨水中的氮、磷含 量。过滤层按照不同的粒径由下至上分四层进行铺设，且对雨水中的悬浮 物和油类物质等进行四级过滤，水处理效果非常好，能去除80%以上的悬 浮物及90%以上的油质。蒸发池对人工湿地出水进行收集并蒸发其中一部 分出水，实际使用时，根据所处区域的降水需求对蒸发量进行调整，经桥 下水处理系统处理后的水质可满足农灌及生活杂用水质标准，可用于当地 农民的生产用水，以及就近路段的绿化浇灌用水，另外还有一部分水经蒸 发排入大气中。因此，能做到收集处理后的水基本不外排。
综上所述，本发明结构简单、设计合理、施工方便且使用及维护简便、 路面排水及时、使用效果好，能有效解决高架桥桥面径流污染问题，并且 能对水资源进行有效再利用。