南通市通甲路下穿通京大道地道排水設(shè)計

保紅 王金國

摘要：簡要分析南通市通甲路下穿通京大道地道排水設(shè)計，以此為同類工程提供參考。

關(guān)鍵詞：排水設(shè)計；泵站；潛水泵；沉井

中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

通甲路為南通市規(guī)劃路網(wǎng)中的城市主干路，通京大道為城市快速路，通甲路拓寬改造工程在通京大道交叉口為保持通京大道直行方向的快速連續(xù)行駛，通甲路主線直行方向交通流采用下穿通京大道形式，機(jī)動車下穿孔采用雙向四車道，單向行車道下穿孔寬8.05m，兩側(cè)非機(jī)動車及行人下穿孔寬4.5m，下穿孔兩側(cè)各設(shè)置寬為6.5m的地面輔道及2m人行道。下穿段總長為434m。

1.雨水流量計算及取值

雨水設(shè)計流量計算公式為：Q=ψ×q×F式中：ψ為綜合徑流系數(shù)；q為暴雨強(qiáng)度；F為匯水面積

暴雨強(qiáng)度采用南通市暴雨強(qiáng)度公式： q＝2007.34（1+0.752lgP）/（t+17.9）0.71L/（s·ha）

式中：P為設(shè)計暴雨重現(xiàn)期，a；t為降雨歷時，min。t=t1+mt2； t1為地面集水時間，min；t2為管渠內(nèi)雨水流經(jīng)時間，min；m為折減系數(shù)。

1.1綜合徑流系數(shù)ψ的取值

降雨量一部分下滲，一部分消耗于蒸發(fā)，其余部分則形成地面徑流。徑流系數(shù)ψ是一定匯水面積內(nèi)地面徑流量與降雨量的比值，是＜1的無量綱參數(shù)?；炷良盀r青路面ψ按0.85~0.95取值，綠地取值0.10~0.20, 綜合徑流系數(shù)按地面種類加權(quán)平均計算。對于一些下穿立交，綠化帶由于下滲渠道不暢，降水基本形成徑流，如果仍按綠地性質(zhì)進(jìn)行加權(quán)平均計算顯然是不合理的。本工程綜合徑流系數(shù)ψ取0.90。

1.2設(shè)計暴雨重現(xiàn)期P的取值

根據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014-2006）2011年版規(guī)定：雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期，應(yīng)根據(jù)匯水地區(qū)性質(zhì)、地形特點和氣候特征等因素確定。重現(xiàn)期應(yīng)采用1年～3年，重要干道、重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴(yán)重后果的地區(qū)，應(yīng)采用3年～5年。立交道路重現(xiàn)期應(yīng)＞3年，重要區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)提高，同一立體交叉工程的不同部位可采用不同的重現(xiàn)期。通甲路為城市主干路，下穿的通京大道為城市快速路，屬于重要地區(qū)，故適當(dāng)提高標(biāo)準(zhǔn)，采用P=5年。

1.3地面集水時間t1和折減系數(shù)m的取值

根據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014-2006）2011年版規(guī)定：地面集水時間視距離長短、地形坡度和地面鋪蓋情況而定，立交一般采用5~10min，由于本工程下穿段坡度達(dá)4%，坡長較短（185m），本工程t1取5 min。根據(jù)規(guī)范暗管折減系數(shù)m=2,明渠折減系數(shù)m=1.2，在陡坡地區(qū)，暗管折減系數(shù)m=1.2~2，經(jīng)濟(jì)條件較好、安全性要求較高地區(qū)的排水管渠m可取1；本工程從安全性考慮m取1。

1.4匯水面積的計算

立交雨水泵站一般采用高水高排、低水低排，人為創(chuàng)造條件以盡可能減少排入低水系統(tǒng)的匯水面積。通常在地道的兩端設(shè)置駝峰以阻止其他區(qū)域的雨水涌入地道，從而減少泵站負(fù)荷。駝峰之間敞開段道路的投影面積計為匯水面積。

1.5計算結(jié)果

根據(jù)上述取值原則，本工程計算的匯水面積ΣF=1.37ha,q為306L/（s·ha）,泵站進(jìn)水總管設(shè)計流量Q為376.4L/S。

2. 收水形式

本工程在下穿孔兩側(cè)各設(shè)置一道排水溝，上設(shè)雨水篦子，同時在道路低點設(shè)置一道橫截溝，該方式截水、收水效果好，道路兩側(cè)排水溝上設(shè)置鋼纖維雨水篦，具防盜功能，結(jié)構(gòu)簡單，布置美觀。

3. 泵站工藝設(shè)計

本泵站d800進(jìn)水管管底高程為-2.98m，采用頂管法施工，泵站沉井兼作頂管工作井。泵站d800出水管管底高程為1.25m，通過道路雨水管排入北側(cè)法倫寺河。泵池采用內(nèi)徑10米的鋼筋砼圓形水池，水池用隔墻分為兩間，一間內(nèi)設(shè)進(jìn)水閘門、格柵，并與集水池合二為一，另一間內(nèi)設(shè)出水閥門及止回閥。集水池底高程為-4.45米，泵池采用沉井法施工。

3.1進(jìn)水閘門采用d800雙向受壓鑄鐵鑲銅園閘門一座，閘門采用手電兩用啟閉機(jī)一臺，閘門采取附壁式安裝。格柵采用GL型鏈條回轉(zhuǎn)式多耙不銹鋼格柵除污機(jī)GL1.2－7.8，格柵寬1.2m，格柵井深度為7.8m，柵條間隙25mm，格柵安裝角度為80°，柵條高2.2m。格柵前后設(shè)置液位計，格柵前后控制液位差為10cm，通過格柵前后的液位差來控制格柵的啟閉。

3.2 集水池停泵水位為-3.28米，開泵水位為-2.28米，集水池有效水深為1米，有效容積為50 m3。對雨水泵站集水池的容積，我國現(xiàn)行《室外排水設(shè)計規(guī)范》規(guī)定不應(yīng)小于最大一臺水泵30S的出水量。筆者認(rèn)為集水池容量盡可能大些，這樣可為水泵的安全運(yùn)行提供更好的保障。本泵站集水池容積適當(dāng)放大，約為一臺泵5min的出水量。潛水泵具有占地小、土建工程簡化、安裝快捷方便、噪聲小、運(yùn)行維護(hù)方便、效率高、阻塞小、自動化程度高等優(yōu)點，且生產(chǎn)和使用經(jīng)驗非常成熟，本次設(shè)計推薦采用潛水排污泵，共2臺工作泵，要求泵工況點數(shù)據(jù)為：Q=677.5 m3/h，H=9.0m，N=30KW，n=980r/min。潛污泵采用自動耦合安裝方式。

4. 泵站監(jiān)控設(shè)計

4.1 監(jiān)控設(shè)計要求

本次監(jiān)控設(shè)計按"遠(yuǎn)程監(jiān)控"原則進(jìn)行設(shè)計，泵站設(shè)有通訊接口，可與泵站監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，另外為了使泵站管理人員能及時了解掌握現(xiàn)場情況，提前發(fā)現(xiàn)隱患，以保證泵站正常運(yùn)行，設(shè)立攝像系統(tǒng)、紅外探測儀、雙簽探測儀、夜間補(bǔ)光燈，監(jiān)測泵站內(nèi)生產(chǎn)及安全狀況，防止外人非法入侵。

4.2 監(jiān)控系統(tǒng)描述

采用集中監(jiān)測、集中控制的控制模式，在泵房控制室內(nèi)設(shè)置PLC柜，并預(yù)留與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的通訊接口。在泵站站區(qū)、控制室設(shè)置攝像監(jiān)控系統(tǒng)，保護(hù)泵站的運(yùn)行安全，可在泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控中心或?qū)ｉT的保安部門相關(guān)的計算機(jī)上方便地實現(xiàn)云臺、變焦、歷史充錄、變化報警等操作，可配合邊界紅外探測儀、室內(nèi)的雙簽探測儀實現(xiàn)泵站的無人值守。夜間補(bǔ)光照明燈僅在探測泵站有異常情況或遠(yuǎn)程巡視時開啟。

5.泵站運(yùn)行主要控制過程

兩臺潛水泵能實現(xiàn)依據(jù)泵池液位高低自動運(yùn)行(液位高低設(shè)定參工藝數(shù)據(jù))，并可根據(jù)運(yùn)行時間、累計時間或運(yùn)行狀態(tài)的不同自動選擇水泵的運(yùn)行切換。機(jī)械格柵依據(jù)進(jìn)出口液位高差設(shè)定自動運(yùn)行，也可按設(shè)定時間定時運(yùn)行。泵站內(nèi)潛水泵、機(jī)械格柵、電動閥門等主要設(shè)備均可在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心計算機(jī)上實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制。

6.沉井施工

6.1 排水下沉與不排水下沉

沉井施工有排水下沉及不排水下沉兩種。排水下沉適用于滲水量不大、穩(wěn)定的粘性土，或在砂礫層中滲水量雖很大，但排水并不困難時使用。不排水下沉適用于在嚴(yán)重的流砂地層和滲水量大的砂礫層中使用，且地下水無法排除；降水施工可能引起沉井周圍建（構(gòu)）筑物地基基礎(chǔ)和道路的不均勻沉降或影響安全生產(chǎn)；在沉井下沉深度范圍內(nèi)，土層中存在著承壓隔水層，沉井下沉破壞隔水層會導(dǎo)致涌土、涌砂、冒水、位移、傾斜以及沉井在終沉階段下躥較快，繼而可能越過設(shè)計標(biāo)高的情況。施工前應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、地下水、周邊情況通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定下沉方法。本工程沉井位于粉砂夾粉土層上，該層土滲水量較好，易發(fā)生管涌、流砂等不良地質(zhì)現(xiàn)象；泵站南側(cè)緊鄰南通高等師范學(xué)校，離泵池約5.5米處為學(xué)校剛建的二層樓的食堂，降水施工可能引起二層樓地基基礎(chǔ)不均勻沉降，故本工程采取不排水下沉。

6.2 排水封底與不排水封底

封底方法有排水封底與不排水封底。正確地選擇封底方案對能否成功封底至關(guān)重要。本工程采用不排水封底法，在封底砼與底板間布設(shè)插筋，底板與井壁處的防水措施按《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。水下封底砼強(qiáng)度達(dá)設(shè)計強(qiáng)度，沉井滿足抗浮要求時，將井內(nèi)水抽除，鑿去表面松散混凝土，然后進(jìn)行鋼筋混凝土底板施工。

7.結(jié)語

下穿地道雨水設(shè)計重現(xiàn)期應(yīng)按地區(qū)重要性，本著安全、經(jīng)濟(jì)的原則合理確定，一般≥3年。地面集水時間應(yīng)通過坡度、坡長計算確定。收水形式應(yīng)根據(jù)工程特點采用。近年來的設(shè)計與運(yùn)行經(jīng)驗表明，潛水泵在立交排水泵站實踐中的效果較好。應(yīng)綜合地質(zhì)情況、地下水、建設(shè)條件等多種因素合理選擇泵站沉井下沉及封底方法，對高含水、高靈敏度且存在承壓水的地層，宜采取不排水下沉及封底。泵站運(yùn)行應(yīng)采取遠(yuǎn)程監(jiān)控，并實現(xiàn)自動控制。