趙紅玉

（廈門(mén)市市政工程設(shè)計(jì)院有限公司，福建 廈門(mén) 361000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)與城市的飛速發(fā)展，城市交通網(wǎng)絡(luò)不斷完善，城市立體交叉道路數(shù)量的不斷增加，極大改善了城市交通狀況，為城市發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)條件。但是，由于建筑物、廣場(chǎng)和道路的建設(shè)，不透水面積逐年增加，而早期實(shí)施的雨水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)較低，使得現(xiàn)有系統(tǒng)難以承受日益增加的積水狀況，尤其是下穿式立體交叉道路的排水系統(tǒng)，問(wèn)題越發(fā)突出。近年來(lái)不斷有因降雨、特別是暴雨造成一些下穿式立交橋積水的報(bào)道，有時(shí)積水深達(dá)1～2 m，導(dǎo)致車輛熄火，交通嚴(yán)重堵塞，甚至威脅到人員的生命。為此需采取措施，加強(qiáng)管理與維護(hù)，減少或解決下穿立交橋積水問(wèn)題，更需對(duì)立交橋排水現(xiàn)有規(guī)范、規(guī)定進(jìn)行反思與討論。

一、下穿通道排水設(shè)計(jì)要求及設(shè)置原則

現(xiàn)行的《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014—2006，以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范”）對(duì)立體交叉道路排水有以下要求：

（1）雨水管渠設(shè)計(jì)重現(xiàn)期不應(yīng)小于10 年，中心城區(qū)的重要區(qū)域設(shè)計(jì)重現(xiàn)期應(yīng)為20～30 年，同一立體交叉工程的不同部位可采用不同的重現(xiàn)期。

（2）地面集水時(shí)間宜為2～10 min。

（3）徑流系數(shù)宜為0.8～1.0。

（4）下穿式立體交叉道路的地面徑流，具備自流條件的，可采用自流排除，不具備自流條件的，應(yīng)設(shè)泵站排除。

（5）匯水面積應(yīng)合理確定，宜采用高水高排、低水低排互不連通的系統(tǒng)，并應(yīng)有防止高水進(jìn)入低水系統(tǒng)的可靠措施。

（6）立體交叉地道排水應(yīng)設(shè)獨(dú)立的排水系統(tǒng)，其出水口必須可靠。

（7）當(dāng)立體交叉地道工程的最低點(diǎn)位于地下水位以下時(shí)，應(yīng)采取排水或控制地下水的措施。

按照規(guī)范應(yīng)盡可能高水高排、低水低排，減少匯入低水系統(tǒng)的匯水區(qū)域，減少水泵提升量，為此在下穿通道引道（一般為U 型槽）起點(diǎn)附近設(shè)置道路反坡點(diǎn)，人為地創(chuàng)造條件使引道以外的路面雨水不排入下穿通道低水系統(tǒng)。

下穿通道排水系統(tǒng)由雨水收集設(shè)施及雨水泵房?jī)刹糠纸M成：（1）在引道段的兩側(cè)設(shè)置邊溝，并在引道段與暗埋段交界的洞口內(nèi)側(cè)設(shè)置截水溝，雨水經(jīng)截水溝匯集后截至集水池。

一般引道段縱坡較大，地面集流時(shí)間短，流速快且集中流量大，截流措施稍有不當(dāng)雨水就越過(guò)橫截溝直接進(jìn)入通道，造成通道積水。截水溝的寬度、設(shè)置的個(gè)數(shù)應(yīng)根據(jù)截水溝進(jìn)水設(shè)計(jì)流速、接納流量確定，并考慮一定的堵塞系數(shù)。相對(duì)于市政雨水泵站而言，下穿通道雨水泵房雖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高，但因相對(duì)匯水面積較小，仍屬于小型排水泵房。泵站的設(shè)置原則應(yīng)符合以下原則：

（1）排水泵站應(yīng)能夠及時(shí)、有效的排除設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下的雨水量（包括地下水滲水及廢水），一般設(shè)置在道路最低點(diǎn)處，并且綜合考慮周邊道路管網(wǎng)系統(tǒng)及具體工程的可實(shí)施難易程度；

（2）集水池有效容積應(yīng)能同時(shí)兼顧正常情況和事故情況下的排水要求，避免水泵頻繁啟停；

（3）在排水設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)能夠及時(shí)報(bào)警，以避免對(duì)行車及其它設(shè)備產(chǎn)生影響；

（4）應(yīng)采用相應(yīng)的供電負(fù)荷并有多種方式控制排水泵的啟停。

二、通道集水流量的計(jì)算

通道集水流量應(yīng)包括兩部分：（1）U 型槽內(nèi)集水。由于U 型槽屬于低洼路段，周邊雨水將直接匯集至U 型槽兩側(cè)邊溝，通過(guò)在最低點(diǎn)設(shè)置截水溝將匯集的雨水截住，收集至集水井，此段雨水流量應(yīng)按照流量計(jì)算公式Q=ψqF 計(jì)算。（2）通道內(nèi)滲水。當(dāng)通道處于地下水位之下時(shí)，或者通道較長(zhǎng)時(shí)通道內(nèi)滲水必須考慮，根據(jù)通道（或者隧道）圍堰地質(zhì)情況，一般按照其長(zhǎng)度的最大涌水量來(lái)計(jì)算通道內(nèi)滲水量。另外，下穿通道內(nèi)集水量還包括特殊情況下的消防廢水。

對(duì)于下穿通道的排水設(shè)計(jì)，集水流量計(jì)算是否正確合理，將從根本上影響排水設(shè)計(jì)的質(zhì)量，并影響工程投資。

三、泵的選擇

雨水泵的選擇應(yīng)依據(jù)雨水設(shè)計(jì)流量數(shù)據(jù)，還需要考慮通道的平面布置情況，如泵站可用空間較小，就需要選擇流量大的泵，可用空間大，可以適當(dāng)增加泵的數(shù)量，選擇流量小的泵，多臺(tái)同時(shí)工作。選擇的總原則是工作泵的流量總和要等于或大于雨水設(shè)計(jì)流量Q。如某通道50 年一遇的最大暴雨量為0.20m3/s（合720 m3/h），則應(yīng)選擇3 臺(tái)泵，每臺(tái)流量可選擇250m3/h。

按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：洞口的雨水泵站宜設(shè)三臺(tái)排水泵，最大水量時(shí)三臺(tái)泵同時(shí)工作，每臺(tái)泵的排水能力應(yīng)大于最大小時(shí)排水量的1/3。即雨水泵房不設(shè)備用泵。根據(jù)已建通道設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，考慮到通道排水的重要性，有必要設(shè)置備用泵。

四、集水池調(diào)節(jié)容積的計(jì)算

因雨水流量受降雨強(qiáng)度影響，變化較大，時(shí)多時(shí)少，水泵啟停依靠人工控制很困難也麻煩，因此雨水泵的啟停常采用自動(dòng)控制。在《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.21條規(guī)定：“集水池容積，應(yīng)根據(jù)水量，水泵能力和水泵的工作情況等因素確定。一般應(yīng)符合下列要求：雨水泵房的集水池容積不應(yīng)小于最大一臺(tái)泵 30s 的出水量（注：當(dāng)水泵機(jī)組為自動(dòng)控制時(shí)每小時(shí)開(kāi)動(dòng)水泵不得超過(guò) 6 次）” 。隨著水泵技術(shù)的不斷提高，電動(dòng)機(jī)的特性有了很大的改善，但水泵的頻繁啟動(dòng)仍對(duì)電機(jī)有較大的傷害，因此在實(shí)際工程案例中，在條件允許的情況下，會(huì)比較保守的將集水池容積放大，以滿足最大一臺(tái)水泵3-5 分鐘的出水量，同時(shí)，還采用多液位控制或延時(shí)啟動(dòng)的方式控制水泵啟停，盡量減少水泵的啟停次數(shù)。

五、具體工程實(shí)例

1 設(shè)計(jì)計(jì)算

《同集路改造工程——舊324 國(guó)道下穿同集路》的雨水泵站設(shè)計(jì)中，暴雨重現(xiàn)期采用50 年，U 型槽匯水面積1.3公頃，經(jīng)計(jì)算，雨水提升泵站設(shè)計(jì)流量Q=3600m3/h。根據(jù)泵房結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)應(yīng)建設(shè)單位要求，選擇五臺(tái)潛水排污泵，按三用一備一檢修的方式運(yùn)行。

2 工藝參數(shù)

由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提高，設(shè)計(jì)雨水重現(xiàn)期為50 年，一般情況下，雨水泵站的流量很難達(dá)到設(shè)計(jì)流量，因此采用多水位啟動(dòng)的方式控制水泵。提升泵站設(shè)計(jì)停泵水位、報(bào)警水位一、報(bào)警水位二等三個(gè)水位控制點(diǎn)。其中集水池中的水位達(dá)到啟泵水位時(shí)，啟動(dòng)一臺(tái)潛水泵；若集水池中的水位達(dá)到報(bào)警水位一時(shí)，再啟動(dòng)一臺(tái)水泵，兩臺(tái)水泵同時(shí)運(yùn)行；若水位達(dá)到報(bào)警水位二時(shí)，再啟動(dòng)一臺(tái)水泵，三臺(tái)水泵同時(shí)運(yùn)行。如此運(yùn)行，減少水泵頻繁啟停次數(shù)。

雨水提升泵站為全地下室結(jié)構(gòu)，位于舊324 國(guó)道下穿同集路通道南側(cè)最低處，泵站平面設(shè)計(jì)尺寸為13000×5600mm，正常運(yùn)行時(shí)有效水深為1m，有效容積為72.8m3，滿足單泵3.64min 的出水量。設(shè)置5 臺(tái)潛水排污泵，水泵參數(shù)如下：

數(shù)量：5 臺(tái)（三用一備一檢修）、流量：Q=1200m3/h、揚(yáng)程：H=14m。

功率：P= 75kW、轉(zhuǎn)速：R=985r/min、泵重：m=1676kg

安裝方式：自耦式安裝（具體安裝尺寸參照訂貨設(shè)備安裝大樣）。

要求水泵泵體流道寬敞，固體物容易通過(guò)，纖維不易纏繞。

運(yùn)行方式：五臺(tái)水泵互為備用，依次序循環(huán)啟動(dòng)，即本次啟動(dòng)1#水泵、2#水泵、3#水泵，下次啟動(dòng)時(shí)優(yōu)先啟動(dòng)4#水泵、5#水泵及1#水泵，依次循環(huán)。

3 排水系統(tǒng)工藝流程（圖1）

結(jié)語(yǔ)

城市下穿通道排水設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及道路、排水、結(jié)構(gòu)、電氣及自動(dòng)控制等多專業(yè)，設(shè)計(jì)中要根據(jù)片區(qū)規(guī)劃，結(jié)合工程實(shí)際，選擇合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，最后進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)并對(duì)泵站選址、建造型式等進(jìn)行多方案的比選以確定最優(yōu)方案，保證通道排水系統(tǒng)的安全可靠。

[1]李鐵鷹.自控泵站集水池容積的計(jì)算問(wèn)題探討[J].中國(guó)給水排水，1995 （06）.

[2]曾國(guó)保.地鐵內(nèi)排水泵站的設(shè)置[J].城市軌道交通，2006.

[3] GB50014-2006，室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]張中和.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第五冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

[5] GB50157-2003，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].