城市下穿通道排水系統設計分析

林水生

1 引言

近年來，隨著我國經濟的快速發展，城市化進程的不斷加快，城市路網不斷完善，城市交通環境得到了極大的提升。城市道路在穿越鐵路、高等級道路等節點性工程中，建設了大量的城市下穿通道，對節點交通的改善和緩解起到了至關重要的作用。下穿通道排水系統是下穿通道的重要組成部分，其設計的好壞將直接影響下穿通道的安全運行。若下穿通道排水不暢，產生積水，勢必會影響交通通行，造成交通中斷，甚至會威脅人員的生命安全。鑒于近年來極端惡劣天氣增多，下穿通道排水系統的建設更應得到重視，以避免下穿通道積水問題的再次出現[1]。

2 下穿通道排水系統主要設計標準

下穿通道排水系統主要設計標準包括：

1）雨水管渠設計重現期不應小于10a，位于中心城區的重要地區，設計重現期應為20～30a，同一立體交叉道路的不同部位可采用不同的重現期。

2）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，應設泵站排除。

3）當采用泵站排除地面徑流時，應校核泵站及配電設備的安全高度，采取措施防止泵站受淹。

4）下穿式立體交叉道路引道兩端應采取措施，控制匯水面積，減少坡底聚水量。立體交叉道路宜采用高水高排、低水低排，且互不連通的系統。

5）立體交叉地道排水應設獨立的排水系統，其出水口必須可靠。

6）當立體交叉地道工程的最低點位于地下水位以下時，應采取排水或控制地下水的措施。

3 雨水泵站主要設計標準

雨水泵站主要設計標準包括：

1）雨水泵站應采用自灌式泵站。

2）排水泵站供電應按二級負荷設計，特別重要地區的泵站，應按一級負荷設計。當不能滿足上述要求時，應設置備用動力設施。

3）自然通風條件差的地下式水泵間應設機械送排風綜合系統。

4）雨水泵站的設計流量，應按泵站進水總管的設計流量計算確定。當立交道路設有盲溝時，其滲流水量應單獨計算。

5）雨水泵的設計揚程，應根據設計流量時的集水池水位與受納水體平均水位差和水泵管路系統的水頭損失確定。

6）集水池的容積，應根據設計流量、水泵能力和水泵工作情況等因素確定。

7）泵房應采用正向進水，應考慮改善水泵吸水管的水力條件，減少滯流或渦流。

8）雨水泵房可不設備用泵。立交道路的雨水泵房可視泵房重要性設置備用泵。

4 工程實例

4.1 工程概況

枋鐘路下穿金尚路通道工程（已建成），位于廈門市金尚路與枋鐘路交叉點，位于湖里區北部，北側近挨廈門國際機場。通過對下穿通道排水系統及雨水泵站的優化設計，加上合理的運營維護，本工程建成后，經過多次暴雨檢驗，排水效率高，能及時有效地排除進入通道內部的雨水徑流，從未產生積水，運行良好，保證了通道交通的安全與舒適性。

4.2 排水系統設計要點

排水系統設計要點包括以下幾方面：

1）工程所在位置屬于廈門市中心城區的重要地區，雨水管渠設計重現期取20a；地面集水時間取5min；路面徑流系數取0.9。

2）本工程采取了控制地下水進入通道內部的措施，故本次設計僅考慮降雨時通道內地面徑流的排除。

3）道路縱斷面設計時，在下穿通道兩側引道與地面層道路銜接處均設置反坡即“駝峰”，可防止高水進入低水系統。

4）根據“高水高排、低水低排”的原則，在下穿通道兩側引道端口的合適位置各設置一道截水溝，對高水進行截流，排入輔道雨水系統中，以控制匯水面積，減少坡底聚水量。截水溝寬度取0.8m，避免暴雨時，地面徑流量大且流速快而漫過截水溝進入低水系統中。

5）將下穿通道U形槽兩側的欄桿基礎加高0.5m，避免輔道雨水排放不暢，導致積水雍高而漫入通道內部。

6）在鋼筋混凝土框架箱體的進出洞口各設置1道截水溝，避免U形槽的地面徑流進入框架箱體內部，影響行車安全和舒適性。

7）在下穿通道兩側的路緣帶范圍設置排水溝（蓋板形式），通長敷設，在排水溝上間隔一定距離設置下水口，下水口采用箅子形式，根據排水溝尺寸進行特別定制。

8）根據截水溝的設置位置，合理確定匯水面積，并將匯水面積乘以安全系數，安全系數為1.2～1.3，以應對暴雨時，高水截流不可靠，有部分高水進入低水系統中。

9）通道排水主干管規格應比按設計流量及排水坡度計算確定的管道規格大1~2級，以滿足正常情況下或管底稍有淤積時的排水能力要求。

5 雨水泵站設計要點

雨水泵站設計要點包括：

1）雨水泵站采用潛水排污泵，自灌式啟動。

2）通過設計流量和設計揚程選取高性能、高可靠性的耐腐蝕潛水排污泵，潛水排污泵采用同一型號，三用一備，備用泵就位安裝，4臺潛水排污泵交替運行，互為備用，以增強雨水泵站的排水能力。

聽說教學圍繞課前完成的單元Listening in學習展開，教師組織匯報學生口頭展示其課前完成的Listening in任務，同時，激發聽眾學生以該口頭展示為基礎，還原Listening in內容，最后教師講解其中的聽音和理解偏差,教學采用合作學習教學法、情景教學法、課堂內外互動法等。Basic listening practice的教學采用教師引導式教學法，由教師以設問方式引導學生完成聽力練習。

3）在滿足規范要求的前提下，將雨水泵站集水池有效容積保守設計，進行放大，可有效避免水泵頻繁啟動對電機產生的傷害，亦可對超過設計重現期的暴雨徑流量進行調節和緩沖。

4）泵站采用正向進水，并設置擋水墻和配水區，對進水進行緩沖和配水，使進水均勻、穩定，防止進水直接沖入集水池，將氣泡帶入泵中，產生氣蝕。

5）潛水排污泵采用自動耦合裝置固定式安裝，以便拆卸清洗檢修。潛水排污泵采用液位傳感器式控制（利用靜壓來控制潛水排污泵的啟、停），其安裝應盡量遠離進水口。

6）下穿通道的雨水泵站為地下室構造，自然通風條件較差，設機械送排風綜合系統。

7）雨水泵站供電按照二級負荷即雙回路進行供電，兩路互為備用。

8）由于本工程下穿通道周邊地塊已無空間敷設管理用房，故將機電設備敷設在泵站內部的操作層上，為避免機電設備受淹，將機電設備抬高1m進行安放。

9）鑒于區域上的空間限制，雨水泵站提升系統末端就近接入現狀的石砌暗涵（3500mm×2500mm）中，能快速地將通道雨水排走，其出水口的可靠性可得到有效保證。

6 結論及建議

1）若下穿通道最低點位于地下水位以下時，應采取排水或控制地下水的措施。

2）合理確定下穿通道排水系統的匯水面積、高水高排、低水低排，并采取有效措施阻止高水進入低水系統。

3）截水溝通常采用鋼格板箅子、伸縮縫式或防沉降式，無論采用何種做法，均應滿足排水能力要求，且安裝牢固可靠，避免產生松動影響行車安全及舒適性。

4）建議雨水泵站設置備用泵，并就位安裝，以提高雨水泵站的排水能力。應選用高性能、高可靠性的耐腐蝕潛水排污泵，以保證水泵能長期安全運行。

5）下水口、排水溝、截水溝、排水管井、雨水泵站、出水口等各個節點均應合理設計排水能力，避免出現“上大下小”或“上小下大”的瓶頸現象。

6）下穿通道排水應設獨立的排水系統，其出水口必須可靠，盡量不要利用其他排水管渠排出。

7）下穿通道的雨水泵站為地下室構造，自然通風條件較差，應設機械送排風綜合系統。

8）有條件時，應在地面層的高點設置管理用房，安放與雨水泵站相關的機電設備，防止機電設備被淹，影響雨水泵站的正常運行。

9）根據下穿通道排水的重要性程度，合理選用供電負荷（一級負荷或二級負荷）。

10）根據下穿通道排水系統的長期使用情況，制定合理的維護檢修周期，定期對排水溝、截水溝、排水管井、泵站集水池進行清淤，定期對泵站內的排水設備和機電設備進行檢修維護，以保證整個排水系統長期有效的安全運行。

11）通過下水口、排水溝、截水溝、排水管井、雨水泵站、出水口組成一個行之有效的排水系統，將下穿通道的地面徑流及時有效地排除，營造安全、舒適的通道交通環境。