城市地下立交通道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

高 彬

(太原市市政工程設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030002)

隨著城市交通量激增，在道路交叉口或鐵路軌道處常常需要建設(shè)地下立體通道。地下通道由于要滿足車輛通行的凈空要求，通道最低點(diǎn)處的地面往往比周邊地面要低2 m～8 m，因此地道雨水一般難以依靠重力排入周邊雨水系統(tǒng)。另一方面，地道往往是交通的“咽喉”部位，交通量大，出現(xiàn)問(wèn)題容易造成嚴(yán)重的群體性事件。因此地下通道排水是市政道路排水設(shè)計(jì)的重中之重，其設(shè)計(jì)應(yīng)引起足夠的重視。

1 排水系統(tǒng)的選擇

地道排水系統(tǒng)的選擇一般應(yīng)視地道最低點(diǎn)與周邊排水設(shè)施的高差情況，選用重力自排系統(tǒng)或泵站抽排系統(tǒng)。高程允許的情況下，當(dāng)然是選取自排系統(tǒng)。如果周邊雨水系統(tǒng)高程不能接入或接入條件不好，則應(yīng)采取設(shè)泵站抽排。不管采用哪種方式，最重要的是要確保排水系統(tǒng)出口的可靠。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)的選取

眾所周知，立交地道排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高，這種高標(biāo)準(zhǔn)主要表現(xiàn)在以下四個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取上。

2.1 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期高

按照最新的GB 50268-2006室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2014版)規(guī)定，一般區(qū)域重現(xiàn)期為2年～5年，地道排水不小于10年，一般為20年～50年，特別重要地區(qū)甚至可采用100年一遇。

2.2 匯水面積合理劃分

立交地下通道的匯水范圍一般包括地道及周邊引道等下凹區(qū)域。匯水面積一般從周邊區(qū)域的分水嶺開始計(jì)算下凹面積，此外還應(yīng)根據(jù)周邊道路地勢(shì)情況考慮50 m～100 m范圍雨水溢流進(jìn)地道的可能。最后還應(yīng)參照建筑屋面排水的規(guī)定，加上地道外引道擋墻的一半面積。這一點(diǎn)常被設(shè)計(jì)者所忽視，考慮側(cè)向飄雨情形，是應(yīng)該計(jì)算進(jìn)去的。

許多地下通道被水淹的重要原因是周邊的水灌進(jìn)通道造成的，特別是超標(biāo)暴雨時(shí)，周邊出現(xiàn)積水，“水往低處流”，雨水自然就往地道匯集，這也是地道排水設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵，即防止外水進(jìn)入，盡量縮小抽排范圍。要減少外部水匯入通道，主要措施有兩點(diǎn):1)道路設(shè)置變坡點(diǎn)，盡可能將水?dāng)r在地道外;2)設(shè)置橫截溝，常常在高處和低處各設(shè)一道，坡道長(zhǎng)時(shí)還應(yīng)增加一道，橫截溝的雨水盡量接入通道外部的排水系統(tǒng)。

2.3 徑流時(shí)間短

按照最新的GB 50268-2006室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2014版)規(guī)定，地面流行時(shí)間為2 min～10 min，地道引道坡度大，坡長(zhǎng)一般為150 m～300 m，流行時(shí)間可取2 min～5 min。

2.4 徑流系數(shù)高

一般區(qū)域根據(jù)地表植被情況，綜合徑流系數(shù)常取0.5～0.65，地道匯水范圍內(nèi)硬化面積占比高，綜合徑流系數(shù)常取0.8～1.0。

2.5 泵站規(guī)模的合理確定

地下通道排水標(biāo)準(zhǔn)高，但泵站規(guī)模并不是越大越好。泵站規(guī)模過(guò)大，不但造成進(jìn)出水管路系統(tǒng)、泵站土建、設(shè)備等費(fèi)用及占地增加，而且“大馬拉小車”不利于泵站的運(yùn)行管理，同時(shí)水泵的頻繁啟動(dòng)、關(guān)停對(duì)設(shè)備電機(jī)都會(huì)非常有害。

3 地道排水泵站的設(shè)計(jì)

采用泵站抽排是大多數(shù)立交地下通道必須采取的排水方式。與其他雨水泵站相比，立交地道雨水泵站的設(shè)計(jì)有幾處應(yīng)引起注意。

3.1 地道排水泵站的形式

根據(jù)泵站與地道的位置關(guān)系，可分為合建式和分建式。合建式是指泵站設(shè)置在地道內(nèi)或臨近通道。合建泵站的優(yōu)點(diǎn)是泵站緊鄰?fù)ǖ赖忘c(diǎn)，進(jìn)水管路簡(jiǎn)單，不需要單獨(dú)占地，缺點(diǎn)是管理不便，需要較高的自動(dòng)化管理水平，暴雨時(shí)泵站易被水淹，運(yùn)行可靠性較低。分建泵站是指泵站單獨(dú)建在地道外部合適的地方。分建泵站的優(yōu)點(diǎn)是泵站維護(hù)管理方便，不易被水淹，運(yùn)行可靠性高，缺點(diǎn)是需要單獨(dú)占地，進(jìn)水管路較長(zhǎng)。在條件許可情況下，應(yīng)優(yōu)先采用分建式泵站。

3.2 集水池的設(shè)計(jì)

按照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，泵站集水池的有效池容應(yīng)“不應(yīng)小于最大一臺(tái)水泵30 s的出水量，而污水泵站則為最大單臺(tái)水泵5 min的抽水量”，這樣區(qū)別規(guī)定主要是考慮雨水泵站進(jìn)水管系統(tǒng)容積較大，能緩沖較大水量。實(shí)際上許多地下立交通道泵站的進(jìn)水管并不長(zhǎng)，難以起到規(guī)范所謂的緩沖作用。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合“單臺(tái)水泵每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù)不應(yīng)超過(guò)6次”，合理確定集水池有效池容。另外，集水池容易淤積，設(shè)計(jì)時(shí)除避免池體的死角，底部還應(yīng)考慮設(shè)置不小于0.01的坡度，及清淤措施。

3.3 格柵的選取

按照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，水泵前應(yīng)設(shè)置格柵。地下通道泵站受周邊景觀要求往往需設(shè)置成全地下形式。地下泵站中，粉碎性格柵相比普通格柵而言，不存在柵渣清運(yùn)等問(wèn)題，在排放水體環(huán)保要求許可的情況下常常采用。在設(shè)計(jì)流量較小時(shí)，也可采用自動(dòng)攪拌切割無(wú)堵塞水泵而取消格柵。

3.4 水泵的選型

地下通道立交泵站一般規(guī)模不大，大致在0.2 m3/s～1.5 m3/s，其凈揚(yáng)程大多在2 m～8 m范圍內(nèi)。而地下通道泵站受到占地、與周邊景觀協(xié)調(diào)等限制，往往采取全地下結(jié)構(gòu)，水泵的運(yùn)行管理維護(hù)都很不方便。潛水污水泵因具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地小、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行方便可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)而被采用。為減少工程投資和方便管理，同時(shí)還要適應(yīng)抽排雨水量的變化，地下立交通道泵站一般可選2臺(tái)～4臺(tái)同一型號(hào)水泵，并聯(lián)或交替運(yùn)行。

3.5 備用泵的設(shè)置

按照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，“雨水泵房可不設(shè)備用泵，立交道路的雨水泵房可視泵房重要性設(shè)置備用泵”，而《城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，“道路立體交叉地道和為大型公共地下設(shè)施設(shè)置的雨水泵站應(yīng)設(shè)置備用泵”，由于后者為強(qiáng)制性條文，所以立體道路通道泵站必須設(shè)置備用泵。備用泵不但可用作工作泵的備用，也可用來(lái)應(yīng)對(duì)超標(biāo)暴雨，但應(yīng)注意與泵站進(jìn)出水管系統(tǒng)的匹配，并應(yīng)根據(jù)流量變化校核水泵揚(yáng)程是否足夠。

3.6 供電保證

地道排水泵站供電負(fù)荷一般為二級(jí)，特別重要的為一級(jí)，雙電源設(shè)計(jì)。在當(dāng)前的實(shí)際建設(shè)中，泵站供電很難保證雙電源，許多泵站因?yàn)楣╇妴?wèn)題在雨季不能啟泵，造成嚴(yán)重的積水問(wèn)題。如果在單個(gè)泵站內(nèi)設(shè)置自備電源，一方面花費(fèi)巨大，另一方面由于使用頻率低，常疏于管理，真正需要時(shí)又難以派上用場(chǎng)。所以各個(gè)城市排水泵站的管理部門應(yīng)結(jié)合城市供電的實(shí)際情況，配置車載移動(dòng)電源，在周邊區(qū)域停電情況下能夠保證泵站的應(yīng)急供電。

4 工程實(shí)例

某市中環(huán)路主線下穿現(xiàn)狀鐵路，下穿通道凈空4.5 m，通道最低點(diǎn)低于周邊排水系統(tǒng)，無(wú)法重力自排。設(shè)計(jì)采取泵站抽排方案，泵站為分建式全地下形式。根據(jù)當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度公式，按重現(xiàn)期10年，抽排服務(wù)面積0.8 ha，綜合徑流系數(shù)取0.9，地面流行時(shí)間取5 min，計(jì)算最大排水量為0.37 m3/s，泵站規(guī)模取0.4 m3/s。在通道坡道外側(cè)設(shè)置橫截溝將外水截至自排雨水系統(tǒng)，坡道采用邊溝收水，在最低點(diǎn)處增設(shè)多篦雨水口以加強(qiáng)收水，邊溝和雨水口均接入一根d800進(jìn)水管引入泵站集水池。在進(jìn)水渠道上設(shè)置一道粉碎性格柵，集水池內(nèi)設(shè)置3臺(tái)潛污泵，兩用一備，水泵型號(hào)為250TQW-800-12-45，額定流量800 m3/h，揚(yáng)程12 m，電機(jī)功率45 kW。泵站共用一根DN600出水管，直接抽排河道。泵站建成后經(jīng)過(guò)雨季試運(yùn)行，通道內(nèi)基本無(wú)積水現(xiàn)象。

總之，地下通道的排水設(shè)計(jì)必須依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范要求，充分考慮泵站在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的各種工況，在堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)和可靠性的同時(shí)，合理地選取各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，靈活處理各種實(shí)際問(wèn)題。

［1］GB 50014-2006，室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2014版)［S］.

［2］GB 50788-2012，城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］張建新，呂 銳.下穿式道路立交雨水泵站設(shè)計(jì)參數(shù)探討［J］.給水排水，2012，38(1):30-32.

［4］黃濤濤.關(guān)于城市立交道路排水設(shè)計(jì)特點(diǎn)及方法的分析［J］.建材與裝飾，2012(6):277-278.