排水泵站在高速公路下穿越鐵路段的應(yīng)用
2016-03-12 07:08:25靳翠紅
河北水利 2016年5期
□靳翠紅
排水泵站在高速公路下穿越鐵路段的應(yīng)用
□靳翠紅
高速公路下穿越鐵路段的排水是一個系統(tǒng)工程，一般受占地、高程、排水面積、排水總量等諸多因素影響。本文以廊涿高速、青銀高速下穿京九鐵路為例，對排水泵站的應(yīng)用條件及具有優(yōu)勢進(jìn)行論述，充分發(fā)揮自排與機(jī)排相結(jié)合的靈活運(yùn)行優(yōu)勢。
排水泵站；高速公路；鐵路；滲水池
高速公路作為一種現(xiàn)代化的公路運(yùn)輸通道，在當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。為確保排水暢通、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、行車安全，合理的高速公路排水設(shè)計(jì)在高速公路中設(shè)計(jì)是非常重要的，尤其對于特殊路段的排水。下面以廊涿高速、青銀高速下穿京九鐵路為例介紹排水泵站在高速公路下穿鐵路段的應(yīng)用。
1.工程概況
廊涿高速穿京九鐵路段排水泵站工程位于固安縣城南3km，路面高程14.996m。主要解決高速公路樁號K34+ 250～K35+400范圍內(nèi)公路路面及下挖段邊坡排水問題。
青銀高速穿京九鐵路排水泵站工程位于清河縣城附近，路面高程26.217m。主要解決高速公路樁號K15+ 910～K16+630范圍內(nèi)主線及互通與308國道平交圈內(nèi)排水問題。
2.問題焦點(diǎn)
高速穿越鐵路處，為了保證高速通行足夠的凈空高度，高速路基下挖較多，且影響范圍較長，故此造成該段排水量大，排水困難，影響行車安全。高速下穿處的排水最常規(guī)最經(jīng)濟(jì)的方式是采用自流式滲水池，方便管理，但占地較多，尤其地下水位較高處，需要的占地面積更大。如青銀高速穿越處，工程原設(shè)計(jì)為左右兩個滲水池，水池深度均為7.455m，底高程23.345m，上口長×寬分別為100×100m和40×40m。水池容積很大，分別為6.42萬m3和0.84萬m3，存在的主要問題是由于滲水池底高程僅低于邊溝底高程1.6m，故實(shí)際有效蓄水量僅為1.2萬m3，不能滿足洪水標(biāo)準(zhǔn)。廊涿高速穿越處焦點(diǎn)也是占地問題與淤積問題。
3.排澇流量及洪澇水總量
3.1 排澇流量計(jì)算
按照規(guī)范規(guī)定，排水重現(xiàn)期采用5年一遇。
路面排水流量按下式計(jì)算：
Q=16.67ψq F
式中：
Q—設(shè)計(jì)徑流量（m3/s）；
q—設(shè)計(jì)重現(xiàn)期和降雨歷時內(nèi)的平均降雨強(qiáng)度（mm/min）；
ψ—徑流系數(shù)；
F—匯水面積（km2）。
設(shè)計(jì)降雨歷時取5min，經(jīng)計(jì)算，青銀泵站設(shè)計(jì)排水流量為1.1m3/s，廊涿高速泵站為1.835 m3/s。
3.2 洪澇水總量
青銀泵站排水區(qū)域?yàn)橄峦诙喂仿访婕盎ネㄅc308國道平交圈內(nèi)區(qū)域，排水面積為0.16km2。廊涿高速泵站為0.04807km2。高速公路路基防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，為了保證區(qū)域內(nèi)100年一遇洪澇水不危及高速公路安全，滲水池容積按100年一遇設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)降雨歷時取1年。
設(shè)計(jì)年降雨過程共有多場較大降雨產(chǎn)生了徑流，經(jīng)計(jì)算，計(jì)入蒸發(fā)量，青銀排水泵站洪澇水總量總計(jì)為4.95萬m3，廊涿排水區(qū)域內(nèi)的100年一遇洪水總量為4.24萬m3。
4.方案比較
以廊涿泵站為例進(jìn)行了排水設(shè)計(jì)方案的比較。
方案Ⅰ：在公路一側(cè)布置排水泵站，公路兩側(cè)布置滲水池，采取自流與機(jī)排結(jié)合的型式。布置4臺潛水泵，抽排過程中控制進(jìn)水池內(nèi)水位，另設(shè)1臺小型排空泵。滲水池上口尺寸按照已征土地80×80m考慮，本區(qū)地下水埋深10m左右，池深為10m，蓄水容積6.0萬m3。方案Ⅱ：在公路兩側(cè)各布置1個滲水池，滲水池上口尺寸分別為133×81m、80× 80m，池深10m，蓄水容積7.0萬m3。
從經(jīng)濟(jì)上比較，方案Ⅱ直接費(fèi)比方案Ⅰ節(jié)省142萬元；技術(shù)運(yùn)用方面方案Ⅰ采取自流與機(jī)排相結(jié)合的方式，運(yùn)用靈活，保證率高，方案Ⅱ受淤積等其他因素影響較大，保證率較低。為確保高速公路交通運(yùn)輸安全暢通，采用保證率較高的排水泵站方案。
5.主要工程布置
廊涿排水泵站布置在公路右側(cè)，采用自排與抽排結(jié)合型式。左右分別布置兩個滲水池，右側(cè)大滲水池上口尺寸100×100m，深7.455m。左側(cè)小滲水池尺寸40×40m，深7.455m。左半幅路面及邊坡雨水經(jīng)排水邊溝、路下蓋板涵、進(jìn)水箱涵段入進(jìn)水池，右半幅路面及邊坡雨水沿排水邊溝直接進(jìn)入進(jìn)水池。當(dāng)滲水池內(nèi)水位低于24.704m時，水流由進(jìn)水池經(jīng)1.5×1.5m箱涵自流入滲水池，滲水池內(nèi)水位高于24.704m時，關(guān)閉設(shè)在進(jìn)水池后的鑄鐵閘門，采用排水泵抽排，控制進(jìn)水池內(nèi)水位不高于24.804m。
6.結(jié)語兩個穿越鐵路工程的排水泵站工程完工近10年，在雨季運(yùn)行尤其在暴雨天氣時發(fā)揮了重要的作用，確保了高速通行安全。通過這兩個工程的實(shí)施，對以后類似穿越工程排水積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。建議在此類穿越工程中重點(diǎn)考慮以下幾個原則：一是合理確定滲水池尺寸，充分利用滲水池容積，盡量減少占用耕地；二是當(dāng)必須采用抽排泵站時，應(yīng)充分發(fā)揮自排與機(jī)排結(jié)合的方式，小水時自流，大水時啟動機(jī)排，既管理方便，又運(yùn)用靈活；三是為減少泵站規(guī)模，其他區(qū)域的雨水應(yīng)采取可靠措施嚴(yán)防匯入?！?/h2>
2016-05-06
靳翠紅，女，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院，正高級工程師。
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