赵红玉

（厦门市市政工程设计院有限公司，福建 厦门 361000）

随着社会经济的增长与城市的飞速发展，城市交通网络不断完善，城市立体交叉道路数量的不断增加，极大改善了城市交通状况，为城市发展提供良好的基础条件。但是，由于建筑物、广场和道路的建设，不透水面积逐年增加，而早期实施的雨水系统标准较低，使得现有系统难以承受日益增加的积水状况，尤其是下穿式立体交叉道路的排水系统，问题越发突出。近年来不断有因降雨、特别是暴雨造成一些下穿式立交桥积水的报道，有时积水深达1～2 m，导致车辆熄火，交通严重堵塞，甚至威胁到人员的生命。为此需采取措施，加强管理与维护，减少或解决下穿立交桥积水问题，更需对立交桥排水现有规范、规定进行反思与讨论。

一、下穿通道排水设计要求及设置原则

现行的《室外排水设计规范》（GB 50014—2006，以下简称“规范”）对立体交叉道路排水有以下要求：

（1）雨水管渠设计重现期不应小于10 年，中心城区的重要区域设计重现期应为20～30 年，同一立体交叉工程的不同部位可采用不同的重现期。

（2）地面集水时间宜为2～10 min。

（3）径流系数宜为0.8～1.0。

（4）下穿式立体交叉道路的地面径流，具备自流条件的，可采用自流排除，不具备自流条件的，应设泵站排除。

（5）汇水面积应合理确定，宜采用高水高排、低水低排互不连通的系统，并应有防止高水进入低水系统的可靠措施。

（6）立体交叉地道排水应设独立的排水系统，其出水口必须可靠。

（7）当立体交叉地道工程的最低点位于地下水位以下时，应采取排水或控制地下水的措施。

按照规范应尽可能高水高排、低水低排，减少汇入低水系统的汇水区域，减少水泵提升量，为此在下穿通道引道（一般为U 型槽）起点附近设置道路反坡点，人为地创造条件使引道以外的路面雨水不排入下穿通道低水系统。

下穿通道排水系统由雨水收集设施及雨水泵房两部分组成：（1）在引道段的两侧设置边沟，并在引道段与暗埋段交界的洞口内侧设置截水沟，雨水经截水沟汇集后截至集水池。

一般引道段纵坡较大，地面集流时间短，流速快且集中流量大，截流措施稍有不当雨水就越过横截沟直接进入通道，造成通道积水。截水沟的宽度、设置的个数应根据截水沟进水设计流速、接纳流量确定，并考虑一定的堵塞系数。相对于市政雨水泵站而言，下穿通道雨水泵房虽设计标准较高，但因相对汇水面积较小，仍属于小型排水泵房。泵站的设置原则应符合以下原则：

（1）排水泵站应能够及时、有效的排除设计标准下的雨水量（包括地下水渗水及废水），一般设置在道路最低点处，并且综合考虑周边道路管网系统及具体工程的可实施难易程度；

（2）集水池有效容积应能同时兼顾正常情况和事故情况下的排水要求，避免水泵频繁启停；

（3）在排水设备出现故障时应能够及时报警，以避免对行车及其它设备产生影响；

（4）应采用相应的供电负荷并有多种方式控制排水泵的启停。

二、通道集水流量的计算

通道集水流量应包括两部分：（1）U 型槽内集水。由于U 型槽属于低洼路段，周边雨水将直接汇集至U 型槽两侧边沟，通过在最低点设置截水沟将汇集的雨水截住，收集至集水井，此段雨水流量应按照流量计算公式Q=ψqF 计算。（2）通道内渗水。当通道处于地下水位之下时，或者通道较长时通道内渗水必须考虑，根据通道（或者隧道）围堰地质情况，一般按照其长度的最大涌水量来计算通道内渗水量。另外，下穿通道内集水量还包括特殊情况下的消防废水。

对于下穿通道的排水设计，集水流量计算是否正确合理，将从根本上影响排水设计的质量，并影响工程投资。

三、泵的选择

雨水泵的选择应依据雨水设计流量数据，还需要考虑通道的平面布置情况，如泵站可用空间较小，就需要选择流量大的泵，可用空间大，可以适当增加泵的数量，选择流量小的泵，多台同时工作。选择的总原则是工作泵的流量总和要等于或大于雨水设计流量Q。如某通道50 年一遇的最大暴雨量为0.20m3/s（合720 m3/h），则应选择3 台泵，每台流量可选择250m3/h。

按照《地铁设计规范》规定：洞口的雨水泵站宜设三台排水泵，最大水量时三台泵同时工作，每台泵的排水能力应大于最大小时排水量的1/3。即雨水泵房不设备用泵。根据已建通道设计经验，考虑到通道排水的重要性，有必要设置备用泵。

四、集水池调节容积的计算

因雨水流量受降雨强度影响，变化较大，时多时少，水泵启停依靠人工控制很困难也麻烦，因此雨水泵的启停常采用自动控制。在《室外排水设计规范》第4.21条规定：“集水池容积，应根据水量，水泵能力和水泵的工作情况等因素确定。一般应符合下列要求：雨水泵房的集水池容积不应小于最大一台泵 30s 的出水量（注：当水泵机组为自动控制时每小时开动水泵不得超过 6 次）” 。随着水泵技术的不断提高，电动机的特性有了很大的改善，但水泵的频繁启动仍对电机有较大的伤害，因此在实际工程案例中，在条件允许的情况下，会比较保守的将集水池容积放大，以满足最大一台水泵3-5 分钟的出水量，同时，还采用多液位控制或延时启动的方式控制水泵启停，尽量减少水泵的启停次数。

五、具体工程实例

1 设计计算

《同集路改造工程——旧324 国道下穿同集路》的雨水泵站设计中，暴雨重现期采用50 年，U 型槽汇水面积1.3公顷，经计算，雨水提升泵站设计流量Q=3600m3/h。根据泵房结构形式，同时应建设单位要求，选择五台潜水排污泵，按三用一备一检修的方式运行。

2 工艺参数

由于设计标准提高，设计雨水重现期为50 年，一般情况下，雨水泵站的流量很难达到设计流量，因此采用多水位启动的方式控制水泵。提升泵站设计停泵水位、报警水位一、报警水位二等三个水位控制点。其中集水池中的水位达到启泵水位时，启动一台潜水泵；若集水池中的水位达到报警水位一时，再启动一台水泵，两台水泵同时运行；若水位达到报警水位二时，再启动一台水泵，三台水泵同时运行。如此运行，减少水泵频繁启停次数。

雨水提升泵站为全地下室结构，位于旧324 国道下穿同集路通道南侧最低处，泵站平面设计尺寸为13000×5600mm，正常运行时有效水深为1m，有效容积为72.8m3，满足单泵3.64min 的出水量。设置5 台潜水排污泵，水泵参数如下：

数量：5 台（三用一备一检修）、流量：Q=1200m3/h、扬程：H=14m。

功率：P= 75kW、转速：R=985r/min、泵重：m=1676kg

安装方式：自耦式安装（具体安装尺寸参照订货设备安装大样）。

要求水泵泵体流道宽敞，固体物容易通过，纤维不易缠绕。

运行方式：五台水泵互为备用，依次序循环启动，即本次启动1#水泵、2#水泵、3#水泵，下次启动时优先启动4#水泵、5#水泵及1#水泵，依次循环。

3 排水系统工艺流程（图1）

结语

城市下穿通道排水设计是一项系统工程，涉及道路、排水、结构、电气及自动控制等多专业，设计中要根据片区规划，结合工程实际，选择合理的设计参数，最后进行计算，同时并对泵站选址、建造型式等进行多方案的比选以确定最优方案，保证通道排水系统的安全可靠。

[1]李铁鹰.自控泵站集水池容积的计算问题探讨[J].中国给水排水，1995 （06）.

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[4]张中和.给水排水设计手册第五册[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

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