一种堤路合一工程电缆沟排水结构及其排水方法
技术领域
本发明涉及堤路合一工程排水技术领域，更具体地说它是一种堤路合一工程电缆沟排水结构。本发明还涉及所述堤路合一工程电缆沟排水结构的排水方法。
背景技术
随着城市的快速发展，生态绿色发展与城市基础路网建设不断融合，堤路合一工程是绿色生态城市发展的产物之一，近年来逐渐成为工程建设中新关注点。堤路工程滨水建设，在满足防洪要求的基本前提下，创造优良的城市滨水景观空间，同时将堤顶道路与城市主干路网融合，路景与水景的结合提高了城市出行的生态空间效果，是绿色城市建设的新焦点。
堤路工程同时集合了堤防与道路的优点，在道路排水方面，堤路工程的滨水特性让路面排水可参考堤防工程，采用堤坡散排(无组织排水)至湖泊或河道，无需在路基中埋设集中雨水管道。
堤路工程具备城市道路的特性，堤顶城市道路需设置必要的照明及电缆敷设，电缆沟可埋设于背水侧人行道下方，既不影响堤防防洪功能，也可提供便捷的检修条件。传统城市道路的电缆沟面临的排水问题同样存在于堤路工程中，传统城市道路可将电缆沟中积水通过PVC管连接至雨水管网排出，但对于采用堤坡散排的堤路工程，这一方法则无法适用。若直接将电缆沟积水用PVC管排至堤防坡面，对于生态草皮堤坡，集中水流将造成堤坡的冲刷，导致水土流失，对堤坡稳定也将产生不利影响。
现有专利CN104153452A，《电缆沟排水结构及电缆沟施工方法》，其公开了一种将过道路段电缆沟处积水自动排出的电缆沟排水结构及电缆沟施工方法；其公开了集水沟与渗水井之间设置连接管，且连接管倾斜设置，利于集水沟中的水能迅速地通过连接管排出到渗水井中；可见该专利用于将电缆沟积水的排出至渗水井中。
针对堤坡防冲问题，现有部分传统方法，如顺边坡而下修筑混凝土排水沟，可防止水流对边坡的冲刷，但此方法中排水沟较长，修筑成本较高。对于生态景观堤防，条状的混凝土排水沟进一步破坏了草皮生态护坡的整体性，影响生态堤防的景观效果；而排水沟与堤防戗台之间的高差较大、排水沟距戗台较远，给检查及维修造成了困难。
因此，现亟需开发一种防冲、且便于检查及维修的的适用于堤路合一工程电缆沟排水的结构。
发明内容
本发明的第一目的是为了提供一种堤路合一工程电缆沟排水结构，以较低造价、以较小的结构达到消能缓冲的目的，并且通过结构处理达到良好的景观效果，便于检查及维修；解决堤坡的防冲问题、水流的消能减速问题及检查维修困难的问题。
本发明的第二目的是为了提供所述堤路合一工程电缆沟排水结构的排水方法，形成电缆沟排水的完整通路，使电缆沟积水安全顺利地排至堤防边坡。
为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：一种堤路合一工程电缆沟排水结构，其特征在于：包括消能排水涵进水管、排水连接管、电缆沟出水管和消能排水涵；所述排水连接管位于所述电缆沟出水管侧下方、且位于所述消能排水涵进水管侧上方；
所述排水连接管一端与所述电缆沟出水管连通、另一端与所述消能排水涵进水管连通；
所述消能排水涵进水管锚固于所述消能排水涵侧壁上；
所述消能排水涵位于堤防戗台侧上方、且埋置于堤坡中；所述消能排水涵与堤防戗台之间的高度小于或等于0.5m；
所述消能排水涵为一端开口的中空结构；
电缆沟布置于堤顶背水侧的人行道下方；
渗水井连接在电缆沟下端；
所述电缆沟出水管连接在渗水井侧下端。
在上述技术方案中，所述消能排水涵包括排水出口板、消能坎、消能池、顶板、侧边墙、连接板和背墙；
所述顶板位于消能池上方、且位于所述排水出口板侧上方；
所述排水出口板、消能坎、消能池、顶板、连接板和背墙的侧边均通过所述侧边墙连接；
所述消能池的进水端与所述连接板连接、出水端与所述消能坎垂直连接；
所述背墙上端与顶板垂直连接、下端与连接板垂直连接；所述消能坎上端与排水出口板连接；
所述排水出口板、消能坎、消能池、顶板、侧边墙、连接板、背墙围成一个中空的开放式梯形结构。
在上述技术方案中，所述消能坎为直立式坎墙；
所述消能池为平底板；
所述消能排水涵进水管设置在所述背墙上、且与消能池相连通。
在上述技术方案中，所述消能排水涵进水管为圆管形、且为防腐钢管；
所述排水连接管为PVC排水管或PE管或防腐钢管；
所述电缆沟出水管为圆管形，且为防腐钢管。
在上述技术方案中，所述消能排水涵为钢筋混凝土或钢纤维混凝土材质一体浇筑结构。
在上述技术方案中，所述排水连接管与所述电缆沟出水管通过弯管连接、且与所述消能排水涵进水管通过弯管连接；所述电缆沟出水管锚固于渗水井侧下端。
在上述技术方案中，有拦污格栅设置在所述消能排水涵的开口端。
为了实现上述本发明的第二目的，本发明的技术方案为：所述的种堤路合一工程电缆沟排水结构的排水方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：水流通过人行道进入电缆沟后流入渗水井；
步骤二：流入渗水井中的水流依次通过电缆沟出水管、排水连接管、消能排水涵进水管、消能池、消能坎、排水出口板，流至堤防戗台；
步骤三：重复步骤一至步骤二，直至完成电缆沟积水的排出。
本发明具有如下优点：
(1)本发明设置排水连接管，堤路电缆沟的积水可通过连接管排至堤坡附近，避免了电缆沟雨水的淤积；
(2)本发明通过消能排水涵的有效缓冲，使堤路电缆沟的积水的流速得以降低，水能得以消散，流态得以优化，成为分散化的无组织水流，大幅度降低了对堤坡的冲刷影响；
(3)本发明中的消能排水涵埋置于堤坡填土中，对堤路的生态景观几乎无影响，景观效果明显优于混凝土排水沟；
(4)本发明中的消能排水涵结构尺寸小(本发明的尺寸约0.8m×1.2m，排水沟约0.5m×6.0m)，混凝土等材料用量少，且造型简约，可模块化量产，造价低；
(5)本发明中的消能排水涵的结构简约，消能排水涵可提前预制，现场施工简便，利于缩短施工工期；
(6)本发明中的消能排水涵结构与堤身戗台之间的距离小于或等于0.5m，且上部覆土非常薄(上部覆土的厚度约为0.1～0.2m)，结构简单，便于正常运行期的检查及维修。
附图说明
图1为本发明堤路工程电缆沟排水整体结构示意图。
图2为本发明中的消能排水涵立体结构透视图。
图3为本发明中的消能排水涵结构俯视图。
图4为本发明中的拦污格栅平面图。
图3中，A表示扩散角，即呈对称布置的两块侧边墙之间的夹角；B表示消能排水涵的对称轴。
图中1-排水出口板，2-消能坎，3-消能池，4-消能排水涵进水管，5-顶板，6-侧边墙，7-堤防戗台，8-排水连接管，9-堤坡，10-堤身填土，11-电缆沟出水管，12-渗水井，13-电缆沟，14-人行道，15-消能排水涵，16-弯管，17-连接板，18-背墙，19-拦污格栅，20-拦污格栅挂钩。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
需要说明的是，下述实施方案中所述方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是固结连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明的防冲及消能原理是：排水水流进入消能排水涵，获得更大的过流面积，有效减小水流速度；通过有压流到无压流的转换，有效优化水流流态；通过消能坎削弱水流动能，进一步降低流速；通过八字喇叭口形状(即本发明中的消能排水涵)，将集中水流分散化；待水流流至堤坡及戗台，水流的冲刷影响基本消除。
参阅附图可知：一种堤路合一工程电缆沟排水结构，包括消能排水涵进水管4、排水连接管8、电缆沟出水管11和消能排水涵15；所述排水连接管8位于所述电缆沟出水管11侧下方、且位于所述消能排水涵进水管4侧上方；
所述排水连接管8一端与所述电缆沟出水管11连通、另一端与所述消能排水涵进水管4连通；排水连接管8通过电缆沟出水管11与渗水井12连通、通过消能排水涵进水管4与消能排水涵15连通，从而将上游电缆沟13和渗水井12内的水流引流至下游的消能排水涵15中，以较低造价、以较小的结构达到消能缓冲的目的，降低中的电缆沟13水流对堤坡的冲刷影响；
所述消能排水涵进水管4锚固于所述消能排水涵15侧壁上，消能排水涵进水管4与消能排水涵15连通，用于将排水连接管8中的水流引入消能排水涵15中，达到消能缓冲的目的；
所述消能排水涵15位于堤防戗台7侧上方、且埋置于堤坡9中，消能排水涵埋置于堤坡填土中，对堤路的生态景观几乎无影响，景观效果明显优于混凝土排水沟；所述消能排水涵15与堤防戗台7之间的高度小于或等于0.5m，消能排水涵15距戗台较近，便于正常运行期的检查及维修；
所述消能排水涵15为一端开口的中空结构；通过消能排水涵15的八字喇叭口形状，将集中水流分散化；待水流流至堤坡及戗台，水流的冲刷影响基本消除；消能排水涵的结构简约，消能排水涵可提前预制，现场施工简便，利于缩短施工工期；
所述消能排水涵15为对称式结构，对称轴为水流方向；利于水流流态的优化，也便于预制的模型制作；
人行道14布置于堤顶背水侧，电缆沟13布置于堤顶背水侧的人行道14下方；
渗水井12连接在电缆沟13下端；
所述电缆沟出水管11连接在渗水井12侧下端(如图1所示)，以重力流引导水流至排水连接管8。
进一步地，顶板5上部、排水出口板1和消能池3下部为堤身填土10，顶板5上部覆土非常薄，结构简单，便于正常运行期的检查及维修。
进一步地，所述消能排水涵15包括排水出口板1、消能坎2、消能池3、顶板5、侧边墙6、连接板17和背墙18；
所述顶板5位于消能池3上方、且位于所述排水出口板1侧上方；
所述排水出口板1、消能坎2、消能池3、顶板5、连接板17和背墙18的侧边均通过所述侧边墙6连接；
所述消能池3的进水端与所述连接板17连接、出水端与所述消能坎2垂直连接；
所述背墙18上端与顶板5垂直连接、下端与连接板17垂直连接；所述消能坎2上端与排水出口板1连接；
排水出口板1、消能坎2、消能池3、顶板5、侧边墙6、连接板17、背墙18围成一个中空的开放式梯形结构、即为消能排水涵15(如图1、图2、图3所示)，消能排水涵15呈中空的开放式梯形结构可有效增大水流过流面积，降低流速，优化水流条件，有助于增强消能效果。
进一步地，所述消能坎2为直立式坎墙，用作水流的消能；所述消能池3为平底板；平底板长度不低于40cm，消能排水涵进水管4出水流态较为混乱，通过扩散状的平底板消能池3，可将混乱的流态平稳化。
所述消能排水涵进水管4设置在所述背墙18上、且通过连接板与消能池3相连通(如图1、图2所示)，消能排水涵进水管4与消能池3连通，用于将排水连接管8中的水流引入消能池3中，达到消能缓冲的目的；所述消能排水涵进水管4可与消能排水涵15一体浇筑，可提前预制，现场施工简便，利于缩短施工工期。
进一步地，所述消能排水涵进水管4为圆管形、且为防腐钢管，提高消能排水涵进水管4的防腐性，防止污水腐蚀消能排水涵进水管4；
所述排水连接管8为排水圆管，可为PVC管、PE管或防腐钢管，具有可替换性、可维修性及防腐性；
所述电缆沟出水管11为圆管形，且为防腐钢管，所述电缆沟出水管11为防腐钢管，提高电缆沟出水管11的防腐性，防止污水腐蚀电缆沟出水管11；，电缆沟出水管11用于连通渗水井12与排水连接管8。
进一步地，所述消能排水涵15为钢筋混凝土或钢纤维混凝土材质一体浇筑结构，消能排水涵15可提前预制，便于现场施工，利于缩短施工工期。
进一步地，所述电缆沟出水管11与所述排水连接管8设置呈一定斜角，所述排水连接管8与所述电缆沟出水管11通过弯管16连接、且与所述消能排水涵进水管4通过弯管16连接(如图1所示)，弯管16材质与排水连接管8材质一致；既可便于现场安装、后期维护，也可保证本发明连接结构的稳固性；
所述电缆沟出水管11锚固于渗水井12侧下端，保证结构稳固。
进一步地，有拦污格栅19设置在所述消能排水涵15的开口端，所述拦污格栅19设置在所述排水出口板1、顶板5和侧边墙6的侧边上；拦污格栅挂钩20与顶板5连接、且锚固于顶板5上方；拦污格栅19与位于其上方的拦污格栅挂钩20连接，防止外部杂物进入消能排水涵内部；拦污格栅19为钢丝网材质，钢丝网格间距2～5cm。
所述拦污格栅挂钩20为圆直钢筋，钢筋直径大于或等于12mm。制作消能排水涵15时，将拦污格栅挂钩20埋置于顶板5中，埋置深度大于或等于5cm。
参阅附图可知：所述的种堤路合一工程电缆沟排水结构的排水方法，包括如下步骤，
步骤一：水流通过人行道14进入电缆沟13后流入渗水井12；
步骤二：流入渗水井12中的水流依次通过电缆沟出水管11、排水连接管8、消能排水涵进水管4、消能池3、消能坎2、排水出口板1，流至堤防戗台7；
步骤三：重复步骤一至步骤二，直至完成排水沟内积水的排出(如图1、图2所示)。
为了能够更加清楚的说明本发明所述的堤路合一工程电缆沟排水结构及其排水方法与现有技术相比所具有的优点，工作人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表：
由上表可知，本发明所述的堤路合一工程电缆沟排水结构及其排水方法与现有技术相比，低造价、以较小的结构达到消能缓冲的目的、通过结构处理达到良好的景观效果、水流消能后，坡身排水，造价低，无需另外占地。
实施例
现以本发明应用于某新建堤路合一工程电缆沟的堤坡排水为实施例对本发明进行详细说明，对本发明应用于其他堤路工程电缆沟的堤坡排水同样具有指导作用。
某新建堤路合一工程的简介如下：
某新建堤路合一工程，防洪标准50年一遇，堤防等级为3级，堤身边坡坡比为1:3，设一级戗台，戗台高程距堤顶高程3.0m，戗台宽度为3m，堤顶为城市主干道，堤顶宽22m，设双向4车道，机动车道总宽16m，两侧为人行道，单宽3m，电缆沟布置于背水侧的人行道下方，电缆沟尺寸1.0m×1.2m。为保证电缆沟的安全运行，需将电缆沟积水排至背水侧边坡。
本实施例中，用于某新建堤路合一工程电缆沟的排水结构，包括：电缆沟出水管11、排水连接管8、消能排水涵进水管4、消能排水涵15(消能排水涵15为组合结构，消能排水涵15包括排水出口板1、消能坎2、消能池3、顶板5、侧边墙6、连接板17、背墙18；本实施例的总体排水结构沿水流方向连接次序为：电缆沟出水管11、排水连接管8、消能排水涵进水管4、消能池3、消能坎2、排水出口板1(如图1、图2所示)。
本实施例中，新建堤路合一工程高H，设一级戗台，堤坡坡比1:2～1:3，人行道14布置于堤顶近背水侧，电缆沟13位于人行道14下方，呈水平布置。电缆沟出水管11为防腐钢管，通过集水井12与电缆沟13连接，电缆沟出水口11呈水平布置，并垂直于堤轴线。
排水连接管8垂直于堤轴线，沿堤坡方向，向左下方布置。排水连接管8通过弯管16与右上方电缆沟出水管11、左下方消能排水涵进水管4分别连接。
为增强消能排水涵15的受力性能，本实施例中，消能排水涵15中的顶板5、消能坎2、消能池3采用钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构的受力筋直径12mm，钢筋标准HRB400，消能坎2垂直于水流方向布置，混凝土强度等级C30。消能排水涵进水管4采用Φ150防腐钢管。消能排水涵进水管4与消能排水涵15采用固结连接，且同时浇筑，成为一体式预制产品。
消能排水涵15为扩散式一体结构，包含消能池3、消能坎2、排水出口板1、顶板5、侧边墙6、连接板17及背墙18；消能池3、排水出口板1及顶板5为扩散状梯形平板，消能池3、排水出口板1及顶板5均呈水平布置；消能坎2为直立式坎墙，并垂直于水流方向；消能排水涵15为对称结构，具体布置中，消能排水涵15的对称轴垂直于堤轴线(如图1、图2、图3所示)。
呈对称布置的两块侧边墙6之间夹角为扩散角A(如图3所示)，为保证水流扩散效果，两块侧边墙6之间的扩散角为30°～90°,本实施例中综合考虑扩散效果及效能池尺寸，设置扩散角为38°。
侧边墙6高度为顶板5与排水出口板1之间的高差，为保证消能排水涵进水管4处结构受力稳定，侧边墙6高度大于或等于进水管4直径的1.5倍，本实施例采用侧边墙6高度为进水管4直径的2倍。侧边墙6近出口处为斜坡，其坡度与堤坡坡比一致，本实施例侧边墙6近出口处为堤坡坡度1:3。
直立式的消能坎2高度及消能池3沿水流方向长度对消能效果影响较大，本实施例设置的消能坎2高度大于或等于10cm，消能池3沿水流方向长度大于或等于40cm，本实施例采用低值。
本实施例包含实际现场施工工艺，考虑堤防填土、碾压、消能排水涵15布设、排水连接管8布设及电缆沟13，合理安排施工顺序，既满足堤身碾压充实，也保证排水结构顺利实施。本实施例首先考虑堤身填土碾压至消能池3底部高程，在此高程下采用C10砼垫层加固消能排水涵15的基础填土，再将预制的消能排水涵15布置在预设位置，消能排水涵15布置稳定后架设排水连接管8，接着继续碾压上层堤身填土，不断调节排水连接管8的架设角度以保证施工精度，碾压至排水连接管8附近处采用小型人工碾机械，待碾压至堤顶后开挖电缆沟13，复核排水连接管8位置，若产生偏差可采用连接件纠偏。待电缆沟13的混凝土浇筑完成后，将排水连接管8连接至电缆沟集水井12，并回填压实。
在实际工程应用中，本实施例中的排水连接管8管径大于或等于100mm，优选采用钢管材质以增加强度，消能排水涵的混凝土强度大于或等于C30，在气温较低区域应满足抗冻等级，排水出口板1、消能坎2、消能池3、顶板5、侧边墙6、连接板17及背墙18的厚度大于或等于10cm。
结论：本实施例通过上述排水结构，排水水流进入消能排水涵，获得更大的过流面积，有效减小水流速度；通过有压流到无压流的转换，有效优化水流流态；通过消能坎削弱水流动能，进一步降低流速；通过八字喇叭口形状，将集中水流分散化；待水流流至堤坡及戗台，水流的冲刷影响基本消除。
其它未说明的部分均属于现有技术。
