方仁生

摘要：本文主要从立交雨水排水系统概述、立交排水系统设计要点、立交雨水泵站设计、设计中应注意的问题等方面内容进行了详细的阐述。

关键词：立交雨水排水；泵站；设计

中图分类号：S611文献标识码： A

一、前言

随着我国城市覆盖率的逐年递增，我国城市立交越来越多，城市立交排水出现的问题越来越多等等，立交雨水排水设计问题越来越受到我国人民的关注，本文就该部分内容进行了探讨。

二、立交雨水排水系统概述

一般道路立交分为:道路与道路立交及道路与铁路立交两大类。道路立交若按结构形式主要分为上跨式和下挖式两种,下挖式又称为路堑式立交,下层路面最低点标高一般低于附近地面高程3 m～6 m。

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是在阴雨天气时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，具有降雨时聚水较快的特点，若排除不及时就会威胁行车行人安全，以致中断道路交通，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很大，所以对其排水要求高于一般的雨水排水系统。

2.下立交雨水排水系统组成

立交雨水排水系统由雨水收集系统、雨水泵站和排出管道等部分组成。其作用是收集集水范围内的雨水至集水池。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来收集雨水，就近进入泵站集水池。多篦水井的个数是雨水设计流量与单个集水井容纳流量的比值，并考虑1.2-1.5 的堵塞系数。近几年的设计与运行经验表明，利用潜水泵的立交排水泵站在实践中取得的效果较好，潜水泵站具有不怕水淹、机组拆装快捷、节省泵站工程投资、可靠性高、使用寿命长等优点。

三、立交排水系统设计要点

1.排水收集方式

道路路堑段纵坡较大,采用常规雨水管线排水方式通常要设置较多跌水井,且立交交通量较大,排水管道检修困难。因此对于道路路堑段排水还可以采用混凝土边沟排水方式。边沟坡度与道路坡度相同,一般可以设置在道路两侧的人行步道内。由于道路纵坡是逐渐变化的,所以计算边沟的断面尺寸时应保证坡底缓坡段排水流量的要求。同时应兼顾道路缘石铺设的美观,尽量减少边沟断面的种类,方便施工。

2.雨水口的设置

雨水口的布置直接影响到能否及时有效地将道路立交低点的雨水收集排入雨水泵站。根据各地经验及国家排水规范,对丘陵地区、立交道路引道等道路纵坡>0.02时(因纵坡大于横坡),雨水流入雨水口较少,故沿途可少设或不设雨水口。坡段较短(一般在300m以内)时,往往在道路低点处集中收水较为经济合理;另一种布置形式为在立交最低点,横跨路面布置一排(或对应两排)雨水口,这种截留式虽截留量较大,但对车辆行驶有一定影响。若坡段较长,一般经验是在道路低点两侧的纵坡较缓处可适当布置雨水口。雨水口布置的数量,应与设计流量相符合,并应考虑到树叶和杂草会造成堵塞的不利情况,一般在计算出雨水口的总数后,应视重要性乘以1.2-1.5的安全系数。在实际工程中,低点雨水口采用多蓖式雨水口型式,每组雨水口的数量约在8-10个。

3.地下水排除

常年地下水位接近或高于道路槽底时,为使路基免遭破坏,常用的措施是在路面下埋设盲沟管,降低地下水位;或者道路采用封闭式钢筋砼结构,隔断地下水的补给。

4.盲沟排除地水

地下水的流量应根据含水层的厚度和长度、土层的种类及渗透系数等因素,进行计算得出。并据此选择盲沟管管径及水泵。设置盲沟来降低地下水位,是目前立交道路设计中常用措施。

5.封闭式钢筋砼道路结构

封闭式钢筋砼道路结构,又称船形结构,采用此种隔断地下水渗人的方法,要求在道路内设置的检查井及雨水口必须采取密封措施,与道路结构结为一个整体,与道路混合土一起浇注,以防地下水渗入。

四、立交雨水泵站设计及思考

1.泵站抽排能力满足校核标准

目前，国内设计的雨水泵站流量,一般与泵站进水总管设计流量一致,并且多不设备用泵。另外由于立交排水的场地限制泵站的集水池较小,几乎无调蓄能力。管渠系统引入“内涝”校核理念后,水流状态由满管无压流变为满管有压流,重力流变为压力流,其过流能力大大提高,如果泵站抽升流量不能与其匹配,“内涝”校核理念将失去意义。因此,雨水泵站的设计流量,应该按照校核重现期所计算的进水总管设计流量确定。

2.扩大汇水范围的划定,解决高排系统“超标”降雨地面漫流引发的流量变化对于立体交叉地道排水系统,传统方法划定的汇水范围与发生超标降雨时实际发生的汇水范围有较大的出入。高水高排系统和低水低排系统汇水范围的分界线发生变化,泵站抽排的低排系统实际汇水范围增大,产生了超过泵站抽升能力的径流量,从而在立交地道最低处产生了较深的积水。

3.抽排与调蓄并重,解决超标雨水排除

国内的雨水泵站抽排系统,无论是区域泵站还是立交泵站,都是按照选定的暴雨频率来进行泵站规模确定和设备选型。一般立交泵站选定的设计重现期高于区域泵站。泵站几乎没有调蓄设施。随着超标降雨引发的灾害频发,目前催生出一种观点就是提高设计重现期,认为这是解决“内涝”的唯一途径,从而导致泵站规模越来越大,但是效果却一般。雨水泵站属于季节性泵站,全年的使用频率不及10%,设备闲置期长,利用率低。

雨水泵的主要建筑物便是雨水泵站,它在整个排水系统中作用突出。立交雨水泵站设计中的思考:

（一）根据所选用水泵的规格及其型号,雨水泵站应设计为干室淹设式雨水泵站。若水泵台数廷3台,雨水泵站可采用圆形;若水泵台数>3台,矩形则较为适宜;

（二）当水泵压力出水管穿墙时,要预埋套管并做到水平设置,在转动轴运转不平稳时,还要注意运用柔性接头减小转动轴产生的应力;

（三）在计算雨水集水池内的有效容量时,需要从所有水泵中的最小启动水位到最大的停止水位进行计算,但要保证集水池有效容量)所有水泵的lmin流量;

（四）若雨水泵站中有污水排入,必须做好雨水集水池的防腐工作,水泵间的布置时,在结合水泵布置的同时,需要预留较为适合的检修空间;

（五）结合吸水喇叭口与泵样本的要求进行集水池底部标确定,同时结合最高水位确定电机间的标高,通常而言,电机间标高要超过水位最高时的0.5m之上。

五、设计中应注意的问题

立交雨水排水系统设计与城市雨水排水系统的设计原理相同，但有其特殊性。

1.设计标准与规模。雨水排水系统因其整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，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：

2014年排水规范，中心城区地下通道雨水管渠设计重现期小城市及中等城市不低于10~20年。大城市不低于20~30年，特大城市不低于30~50年。地面集水时间宜为 5-10 min与城市雨水排水系统不同的是，下立交引道坡度较大，集水较快，并考虑立交的重要程度，应适当提高下立交排水的设计重现期，一般宜取其上限。

2.雨水泵站集水池容积及流态。对潜水泵站而言，集水池即泵室，由于潜水泵间距较小，集水池大小决定着泵站大小和工程造价，合理确定集水池大小显得尤为重要。随着水泵技术、自控技术进步，集水池容积可减小。

3.水泵的选型与控制。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。其明显具有以下几个方面的优点：

（一）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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。

六、结束语

加强对立交雨水排水及泵站设计的研究，可以更好的保障城市排水不受“内涝”困扰，是非常具有现实意义的研究。

参考文献：

[1] 王涛.城市下立交雨水排水系统设计[J]. 工程技术.2013（3）:166-168.

[2] 盛文仲.城市内涝引发雨水泵站系统设计探讨[J].科技创新与应用.2012（3）:16-18.

[3] 王文鹏. 城市下立交雨水排水系统设计[J].经验交流.2013（6）:66-69.