摘 要： 对下穿式立交桥雨水排水系统的组成与特点进行了介绍, 并且结合设计经验及设计实例, 对下穿式立交桥雨水系统设计及设计中应注意的问题进行了探讨。
关键词： 下穿式立交桥雨水系统; 雨水提升泵站; 排水系统设计;
0、 引言
本文主要介绍下穿式立交桥雨水系统设计。下穿式立交是用地道或者隧道从相交的道路下方穿过的交叉方式, 对视线和市容美观影响较小, 排水困难。立交桥的排水系统是立交桥的一个重要组成部分, 因为它直接关系到立交道路行驶的安全。
1、 下穿式立交桥雨水系统的作用
下立交雨水系统的主要任务是确保立交范围内的大气降水产生的地面径流能够及时通畅地排走。若排除不及时就会威胁行车、行人安全, 以致中断道路交通, 给人们的生产生活带来严重的不便[1]。设置雨水提升泵房起着很重要的作用, 因此着重介绍下穿立交桥雨水提升泵站的设计经验以及实际设计例子。
2、 泵房的设计要求
2.1、 泵房布置形式
泵站的布置形式取决于泵站的性质、建设规模、选用的泵的型号台数、进出水管渠的深度与方位、出水压力与接纳泵站出水条件、施工方法, 管理水平, 以及地形、水文地质情况等等。常用的形式有以下几点[2]:
(1) 干式泵房。集水池和机器间用隔墙分开。
(2) 湿式泵房。立式的电动机设置在上不电机房间, 水泵及管件淹没在集水池中。
2.2、 水泵的选择
水泵是输送和提升液体的机器。选择合适的水泵不仅可以提高排水效率, 而且还会节约人力物力。根据下穿立交桥排水泵房一般布置形式, 潜水泵的潜水功能成为湿式泵房的首选。
2.3、 格栅池
格栅会拦截雨水中较大的漂浮物及杂质, 起到净化水质、保护水泵的作用这样也有利于后续的排放[3]。
2.4、 配水池
设计中宜先使涞水在配水池中缓冲, 再通过挡水墙下布出水口进入泵站集水池中保证进水均匀、稳[3]。
2.5、 集水池
集水池的容积式根据进水管的设计流量、水泵的抽水能力、台数、停开次数等来确定。既要避免水泵启动过于频繁, 又要减小池容以降低运行和施工费用, 减轻杂物的沉积和腐化[3]。
3、 设计实例
由于民安大道下穿翔安大道, 下穿框架桥引道段路面设计高程范围为23.20~18.82m, 市政雨水管网高程为为20.76~18.61m, 路面雨水无法通过重力流排入市政雨水管渠, 故本次在框架桥处设置一座雨水提升泵房。雨水泵房设计采用高水高排、低水低排的原则, 雨水提升泵房考虑两侧引道范围内路面雨水。
3.1、 泵站位置
该泵站设在民安大道下穿框架桥道路最低点处, 泵站为地下式, 下部为集水池、格栅池和配水池, 上部为管理与检修区。
3.2、 泵站设计流量
3.2.1、 暴雨强度
(1) 暴雨强度。厦门雨量公式根据福建省气候中心最新编制的《厦门市暴雨强度公式及设计雨型研究》:
短历时暴雨强度公式:
长历时暴雨强度公式:
式中:q———设计暴雨强度 (L/s·hm2) ;
P———设计重现期 (年) , 本次采用P=20年。
降雨历时:t=t1+t2
式中:t1———地面集水时间, 一般段采用10min;
t2———管道内流行时间。
(2) 雨水设计流量。
式中:Q———流量 (L/s) ;
ψ———径流系数, 按地面覆盖情况确定, 路面取0.9;
F———汇水面积 (hm2) 。
(3) 选泵。民安大道框架桥总汇水面积约为0.876hm2。经计算, 雨水泵站总设计流量Q=1946m3/h。本次设计选用四台潜水排污泵, 互为备用, 型号为QW600-20-55, 单泵流量Q=600m3/h, 扬程H=20.0m, 功率W=55 k W。采用自动耦合安装形式, 配有电机冷却系统。另设一台排污泵用于排出泵房内积水, 型号为QW100-22-15, 设计参数Q=100m3/h, H=22.0m, W=15 k W (见图1~图3) 。
图1 泵房平面图
图2 A剖面图
3.2.2、 雨水泵站工艺流程
(1) 工艺流程。民安大道下穿框架桥雨水提升泵房进水由两根DN600雨水管渠接入格栅池, 由格栅池进入集水池, 通过潜水泵提升, 由四根DN300压力管接出, 合并成一根DN800压力管, 经过消能检查井消能后, 排入新建3.0m×2.5m明渠, 出口设置拍门。
雨水泵站出水管均采用Q235A级焊接钢管, 管道接口采用焊接连接, 管件制作工艺详见02S403中的做法。每根压力出水管上均设置有防晃支架、闸阀、止回阀、伸缩器。
(2) 格栅设计。格栅尺寸B×H=1.5m×1.8m, 栅条宽度为20mm, 栅条净距为40mm, 倾角为60°泵房内设置一套高性能液位开关, 并备用一套, 按照液位高低的变化自动控制泵的运行。
(3) 水泵控制。雨水提升泵站采用绝对标高:泵房外地面标高为22.50m, 泵房集水池设计启泵水位为9.04m, 当泵房内水位达到9.04m时, 其中一台QW600-20-55水泵启动;当泵房水位达到10.04m时, 第二台水泵启动设计;当水位超过设计水位10.94m时, 第三、第四台泵启动。同理, 当水位降低到停泵水位二9.04m时, 保留一台水泵运行其余水泵停止工作;当水位降低到停泵水位一7.74m时, 最后一台启动泵停止使用。泵房有效水深3.2m, 有效容积为239.36 m3, 约为单泵23.94 min的抽水量。
泵房内另设一台小型排污泵QW100-22-15, 用于检修维护时排出集水池积水, 起泵水位为7.74m, 停泵水位为5.74m, 集水池积水深度为2m, 总体积为149.6 m3, 全部排出积水需要89.76 min。
(4) 提升泵房结构尺寸设计。提升泵房采用矩形钢筋混凝土结构, 泵房底标高4.74m, 泵房内尺寸L×B×H=11.0m×8.7m×11.2m。泵房内设置电动葫芦一套, 起重量为2t, 起升高度为9.0m。
图3 B剖面图
(5) 管理房。雨水提升泵房附近地面设置管理房, 以免特殊情况下雨水淹没泵房导致断电使雨水泵房失去效能。管理房内设电气控制柜和柴油发电机, 放置位置需考虑非运转期间的电机防潮问题。
(6) 其他要求。雨水提升泵房和管理房都应满足通风, 采暖、采光等要求, 并且要符合防潮、防火、防噪声、节能、劳动安全与工业卫生等技术规定。当降雨停止以后需及时清理格栅池沉渣, 保证水流畅通。
4、 结语
城市下穿式立交桥排水是城市道路排水系统中的一部分, 由于其交通地位重要、设计标准高、区域集中等特殊性, 其排水设计也不同于一般道路的排水设计。下穿式立交桥雨水系统设计需结合地形地物, 针对立交不同组成部分进行合理的设计, 使下穿式立交桥在不利的自然条件下也能正常运行, 确保交通枢纽的畅通。
参考文献：
[1]骆培明.下穿铁路立交桥雨水排水系统设计探讨[J].铁道建筑.2010 (04)
[2]室外排水设计规范:GB50014-2006 (2016版) [S].北京:中国计划出版社, 2016.
[3]泵站设计规范:GB50265-2010[S].北京:中国计划出版社, 2010.
