浅议城市下立交雨水排水设计

　　摘要：一个城市拥有一个良好的排放系统就能保障雨天的城市交通，最大限度地消减洪涝灾害，全面改善城市卫生条件。我们在实际设计中应因地制宜，充分吸收各地的先进经验，有针对性地采取切实可行的措施，使城市排水规划更趋向合理，保证投资建设的有效利用，为城市提供一个高质量的生活环境和投资环境。本文主要对城市下立交雨水排水设计等其它方面进行论述。
　　关键词：城市排水下立交雨水雨水泵站设计
　　排水工程是城市基础设施重要组成部分，城市总体规划、分区规划和详细规划中都涉及到给排水这部分内容。做好城市排水规划设计，对建设一个良好居住环境意义重大，特别是在新的历史条件下，城市建设必须走可持续发展道路，提倡省地节能的理念，力求为城市健康成长提供美好蓝图。笔者通过对某市立交雨水排水系统工艺特点、主要设计参数等的设计比较，总结了下立交排水系统的几个设计要点。
　　1、下立交雨水排水系统的作用与特点
　　下立交雨水排水系统的作用主要是雨季时能及时有效地排除立交范围内汇集的大量雨水，维持城市道路安全顺畅的运行。由于下立交两侧引道纵坡一般都较大，具有暴雨时集水快的特点，若排除不及时就会威胁行车及行人安全，严重者可能导致交通中断，而众多立交一般又位于城市道路系统的咽喉部位，一旦交通中断往往影响重大，所以对其排水标准高于一般的道路雨水排水系统。
　　2、下立交雨水排水系统组成
　　下立交雨水排水系统一般由雨水收集系统和雨水加压泵站组成。由于立交引道坡度较大（通常在2%－3.5%之间），造成雨水的地面径流流速较大，接近甚至超过管道排放的流速，在引道上设置雨水井效果并不理想，所以一般采取在立交最低处设置多篦集水井或明沟来收集雨水，排至设于附近的集水池，最后通过泵站加压排入道路的排水管网。多篦雨水井的个数是根据雨水设计流量确定，考虑篦的堵塞，一般乘以1.2-1.5的系数。
　　下立交排水另一组成部分是加压泵站，近几年的设计与运行经验表明，立交排水泵站采用潜水提升泵在实践中取得的效果较好。这是由潜水泵及潜水泵站的优点所决定的，其优点为：①工程投资省，一般可节省40%－60%，工期可以缩短1/2－2/3；②安装维护方便，可临时安装；③运行安全可靠，辅助设备少，降低了故障率；④运行条件大为改善，泵房与控制室分开，振动、噪声小；⑤自动化程度高，潜水泵机组启动程序简单，操作程序简化；⑥简化泵房结构。
　　3、下立交雨水泵站设计是立交排水设计的重的，结构与设备的选用关系到整个设计的成败，下面以某市立交排水设计泵站为例，对下立交泵站的设计进行论述。
　　3．1工程概括
　　某市立交全长579m，其中敞开段162m+179m，暗埋段158m，遮光段40m+40m。为保证对下立交外雨水的有效隔断，阻止下立交范围外多余雨水进入下立交造成汇水范围扩大从而增加泵站负担，在两端敞开段以外道路设置驼峰以隔断地面雨水进入下立交。因此汇水范围确定为驼峰两点之间范围内的面积为下立交雨水泵站的汇水面积。下立交范围以外的雨水通过下立交两侧辅道雨水管排除，不计入下立交泵站汇水范围内。
　　3．2设计参数选择
　　下立交雨水排水系统因其整个系统较周围环境要低，需要重点考虑排水安全性，故其设计参数较一般排水系统要相应提高，在《室外排水设计规范》(GB50014-2006)中对立体交叉道路的雨水管道设计参数有明确的规定，即重要干道、地区或短期积水即能引起严重后果的地区，重现期一般选用3～5年；立体交叉道路排水的地面径流量计算，宜符合下列规定：
　　（1）设计重现期不小于3年，重要区域标准可适当提高，同一立体交叉工程的不同部位可采用不同重现期。
　　（2）地面集水时间宜为5～10min。
　　在实际应用中由于下立交地势低、纵坡大、汇水快及作为交通枢纽的重要性，应适当提高下立交排水的设计重现期，一般宜取其上限。本工程取P=5α，地面集水时间t1=5min，径流系数ψ=0.9。
　　3．3主体泵房工艺设计
　　主体泵房采用矩形沉井，沉井尺寸为19.6m×10.7m。确定泵站室内地坪标高为4.80m。
　　（1）进水闸门井
　　由于泵站进水管底标高为-6.80m，埋深约11m，因此采用进水闸门井与主体泵房合建的方式较为经济。仅需在格栅井前单独设置一格作为进水闸门井同时兼作顶管接收井，施工时进水闸门井随主体泵房一同下沉，从而避免独立设置进水闸门井造成的基坑维护费用及进水闸门井下沉施工对主体泵房产生的影响，同时缩短了工期。进水闸门井在顶管施工完毕后安装DN1000手电两用闸门1台，附壁式安装。
　　(2)格栅设计
　　由于整个泵站埋置深度受地道纵坡制约埋深在13m左右，若采用常规设置格栅的方式将格栅上端设置到4.80m平面，不仅格栅长度长，同时也增大了整个沉井的平面尺寸，增加了泵站用地及基建费用。为减少矩形沉井长度，在泵房吸水池前配置机械抓斗格栅，通过将格栅上端降低至1.65m平面，1.65m平面以上采用抓斗垂直起吊，从而有效减小整个沉井长度，节约了泵站用地。本例的立交采用2组格栅有效宽度为1.0m的机械抓斗格栅，栅条间距40mm，使主体沉井的长度较采用普通格栅减小了约0.9m。
　　(3)水泵选型
　　水泵作为下立交泵站核心直接对泵站的运行效率产生影响。对于立交泵站水泵运行一般要求易安装、易维护，运行安全可靠、结构简单故障率低。因此潜水泵作为一种泵与电机连体，并同时潜入液下工作的泵型，较一般卧式污水泵或立式污水泵等其他类型水泵比较适用于下立交泵站。其明显具有以下几个方面的优点：
　　a、泵体结构紧凑、占地面积小。由于泵体潜入液下工作，因此可直接安装于污水池内，可以节省大量的土地及基建费用。
　　b、安装维修方便。小型的潜水排污泵可以自由安装，大型的潜水排污泵一般都配有自动藕合装置可以进行自动安装，通过导轨下降至池底底座，安装及维修相当方便。
　　c、连续运转时间长。潜水排污泵由于泵和电机同轴，轴短，转动部件重量轻，因此轴承上承受的径向载荷相对较小，寿命比一般泵要长得多。
　　d、不存在汽蚀破坏及灌引水等问题。特别是后一点给操作人员带来了很大的方便。
　　e、振动噪声小，电机温升低，对环境无污染。
　　4、结论
　　近年来，下立交排水问题也已逐渐成为一个影响城市交通安全顺畅运行的重要因素，受到有关部门的重视。本人结合设计经验，总结了城市下立交排水系统设计中的几点体会：
　　（1）出于节约投资和系统安全考虑，下立交排水一般采用高水高排的原则，即将下立交雨水排水系统一般分为两个单独的排水系统：地面辅道排水系统和下立交排水系统。两个系统分别单独进行设计。地面辅道雨水(高水)就近接人邻近雨水系统或排水河道：地下地道雨水(低水)通过下立交内收集系统收集后设置泵站，经泵站提升后再排入地面雨水排水系统或排水河道。
　　（2）要正确合理的确定汇水范围，将下立交以外的地面雨水通过驼峰有效的隔断在下立交以外，并引入地面辅道排水系统，从而减少下立交汇水面积，将下立交排水系统需排除的雨水控制在一个合理的受控的范围内，从而节约泵站基建投资。从而真正做到高水高排，提高下立交排水的安全性。
　　（3）由于下立交纵坡大(通常在2％～3.5％之间)的特点下立交内雨水呈现出汇水快，水流急的特点。因此下立交雨水系统多采用设置横向截水沟的形式来截取纵向水流再通过管渠排入泵站集水池。一般设置3～5道横向截水沟。
　　（4）由于下立交出水管一般较深，应尽可能减小泵站主体沉井尺寸，以减小泵站占地，节约投资。
　　（5）尽量采用简化的泵房结构以节约工程投资、缩短工期。
　　（6）应考虑设置备用泵，水泵的安装维护应简单、运行要安全可靠、辅助设备尽可能得少以降低了故障率、采用操作程序简单易用的自控系统。随着潜水泵技术的不断成熟，应优先考虑采用潜水泵。
　　
　　参考文献
　　1、《给水排水设计手册》，第五、七册，北京.中国建筑工业出版社.
　　2、《城市排水工程规划规范》，GB50318-2000.[S].北京，中国建筑工业出版社.
　　3、《城市给水工程规划规范》，GB50282-98.[S]，北京，中国建筑工业出版社.
　　4、《室外排水设计规范》，(GB50014-2006)，北京，中国计划出版社.
　　
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