淺談婁門下穿改造項目的雨水設計

陳斐

（中億豐建設集團股份有限公司，江蘇 蘇州 215000）

1 婁門路下穿向陽橋改造背景

本項目位于蘇州姑蘇區(qū)和工業(yè)園區(qū)分界處，婁門路東西走向，下穿東環(huán)路高架。道路南側(cè)緊挨婁江（該段婁江屬內(nèi)河，常水位為85 高程1.44 米）?，F(xiàn)狀向陽橋下婁門路凈空限高3m，實際凈空約3.5m，凈空不足，多次發(fā)生中大型貨車和客車卡在橋下事件[1]。另外，從312 國道過來的旅游大巴，只能通過官瀆里立交繞行進入古城區(qū)。基于以上背景，提出對婁門路進行改造，使城市道路機動車車道凈空高度滿足4.5m 的要求，以改善沿線居民出行條件，提升道路形象。

2 項目總體方案

圖1 項目總體方案示意圖

總體設計方案如下：①婁門路下穿向陽橋處將機動車道下挖，設置成U 型槽結(jié)構(gòu)（洋紅色所示），使機動車道通行凈空高度不小于4.5m；②人非通道與機動車道分離，現(xiàn)狀通行凈空高度不小于2.5m，維持道路豎向高度不變；③兩條環(huán)形匝道僅在與婁門路交叉口處根據(jù)婁門路縱坡適當改造，其他段維持不變；④在西側(cè)匝道的綠化帶內(nèi)設置雨水排水泵→一座，將U 型槽匯水提升后直接排入婁江。

圖2 改造后斷面示意圖

雨水設計方案如下：①U 型槽內(nèi)排水采用縱橫向排水，采用橫截溝和側(cè)溝相結(jié)合的方式收水，在U 型槽縱向兩側(cè)均設置排水邊溝，進出U 型槽的兩端位置各設置兩道橫截溝；②U 型槽的兩端位置的截水溝可直接排入非機動車道的市政雨水管網(wǎng)，以減小泵→的排水壓力；③U 型槽的最低點的橫截溝處設置一處集水井，使整個U 型槽排水系統(tǒng)最終進入最低點橫截溝進入西側(cè)匝道綠化帶內(nèi)的泵房，提升后最終排入南側(cè)婁江。

3 雨水設計參數(shù)

3.1 設計標準

（1）采用蘇州市修訂后的暴雨強度公式[2]，即：

式中：q——設計暴雨強度（L/s.ha）；

P——設計暴雨重現(xiàn)期，下穿道路取50 年；

t——降雨歷時（min）。t=t1+t2；

t1- 地面積水時間（min），視匯水距離長短、地形坡度和地面鋪蓋等具體情況而定，本設計采用10 min；

t2- 管渠內(nèi)雨水流行時間（min）。

（2）雨水量計算公式[2]：

Q =ψ×q×F

式中：Q- 雨水流量（L/s）；

q- 設計暴雨強度（L/s·ha）；

Ψ- 徑流系數(shù)；綜合徑流系數(shù)：ψ=0.65；下穿道路排水：ψ=0.9；

F- 匯水面積（ha）。

3.2 設計要點說明

3.2.1 項目范圍為婁門路下穿向陽橋東西兩側(cè)匝道外各60 米，全長約303m。東西兩側(cè)匝道，道路僅改造路面，對現(xiàn)狀雨、污水管道影響較小，且經(jīng)過暴雨強度公式計算，現(xiàn)狀管徑滿足使用要求，故此段現(xiàn)狀雨、污水管道均保留利用。下挖新建下穿隧道，因現(xiàn)狀雨、污水管位于改造后機動車道下，并與新建隧道沖突，故此段現(xiàn)狀雨、污水管道均廢除新建。如圖3所示。

圖3 綜合管線遷改示意圖

管線遷改分兩個階段：①南側(cè)人非范圍，廢除原有雨水管道，新建電力通道、雨水管、污水管；北側(cè)人非范圍同步進行，廢除原有雨水管道、給水管、燃氣管，在非機動車道新建雨水管道、給水管、燃氣管，現(xiàn)狀的通信管保留利用[3]；②機動車道范圍，廢除現(xiàn)狀雨水管、污水管；新建兩側(cè)邊溝及泵→排水管。

3.2.2 婁門路下穿向陽橋段改造，在U 槽兩端K0+93.7、K0+200.3 處各分別設置兩道截水溝（精鑄球磨鑄鐵井篦座），截水溝重力流排入南側(cè)非機動車道下的市政雨水管網(wǎng)；另下穿段U 型槽南北側(cè)各設置邊溝，邊溝在U 型槽最低點處設置一處集水井，通過管道重力流入雨水泵房，經(jīng)泵提升后排入南側(cè)婁江。

3.2.3 U 型槽外南北兩側(cè)非機動車道，結(jié)合道路新建雨水管及雨水口，重力流排入周邊市政雨水管網(wǎng)。

4 雨水泵→設計

4.1 匯水面積及水泵計算

4.1.1 匯水面積：如圖4 所示，共分3 塊統(tǒng)計。①兩側(cè)匝道（洋紅色）匯水面積分別為2384 平方米、2448 平方米，所需雨水管徑DN400，現(xiàn)狀管徑為DN500-600，滿足使用需求即保留利用；②U 槽兩側(cè)非機動車道及交叉口匯水面積為分別為610 平方米、495 平方米、510 平方米、570 平方米，所需雨水管徑DN300，考慮到收水范圍位于交叉口，坡度較大，雨水量多，故本次新建雨水管徑放大到DN400。③下穿范圍實際匯水面積為2000 平方米，為留有富余，本次匯水面積按2600 平方米考慮。重現(xiàn)期采用50 年，道路徑流系數(shù)采用0.9。

圖4 匯水面積示意圖

4.1.2 設計流量

雨水量Q =ψ×q×F=0.9×541.23×0.29=141.26 L/s

因為雨水泵→不設置備用泵，采用低位單泵運行，高位同啟原則，故設置兩臺主泵，暴雨時期以2 臺大泵為主，其余時期以小泵抽排。即泵→的設計流量Q=142 L/s=512m3/h，內(nèi)設3 臺泵（2 大1 ?。?/p>

4.1.3 設計揚程（采用85 高程）

道路雨水采用重力流收集，泵→進水口管底標高：-1.27m，啟泵水位-1.86m，南側(cè)婁江常水位為1.44m，考慮水泵及安全水頭，同時富余0.7 米，即水泵揚程H=婁江常水位1.44-（-2.36）+1.5+0.7=6 m。

設計規(guī)模：Q總=512m3/h，水泵三臺（兩大一?。?，主泵工況點[4]為：Q=511/2=256m3/h，H=6m，P=11kW，小泵工況點：Q=70m3/h，H=7m，P=4kW。選用一體化預制泵→，開挖施工（U 型鋼板樁支護）。一體化泵井前設置格柵井，尺寸90×90，內(nèi)設成品格柵。前置格柵用來截溜大塊的懸浮或漂浮的污物，以保護水泵葉輪和管道配件，避免堵塞和磨損，保證水泵正常運行，如圖5。

圖5 一體化泵井示意圖

4.1.4 水泵最小安裝尺寸復核

φ2500 底座泵→，實際利用底座空間為1650mm，兩臺大泵的實際安裝尺寸大小為650mm，小泵的安裝尺寸為220mm，故供需1520mm，余130mm，作為水泵之間安裝有效控制距離（如圖6-7）。

圖6 小泵安裝尺寸圖

圖7 大泵安裝尺寸圖

4.2 泵→筒體

4.2.1 規(guī)格：筒體內(nèi)徑2.5m；泵→地面標高4.14m，停泵水位-2.36，滿足水泵安裝高度，筒底標高為-2.86，整個一體化泵井筒深7m。

4.2.2 材質(zhì)：采用樹脂及玻璃纖維一體纏繞成玻璃鋼筒體。

4.2.3 泵→筒體需要有強度、抗浮做合理設計，根據(jù)《建筑工程抗浮技術(shù)標準》JGJ476-2019，建筑工程抗浮穩(wěn)定性應符合下式規(guī)定：

已知本工程筒體埋深7m，

計算：G=3.14×1.25^2×7×10=343.4KN，

Nw,k=30+3.5 ×3.5 ×0.4 ×15+ (3.5 ×3.5-3.14 ×1.25^2)×8*7=514.75KN

G/ Nw,k =1.50＞1.10 滿足抗浮要求。

4.3 遠程監(jiān)控系統(tǒng)

遠程監(jiān)控系統(tǒng)，通過GPRS/GSM無線通訊實現(xiàn)泵→的自動報警及遠程控制功能[5]，業(yè)主及技術(shù)人員可隨時隨地登錄網(wǎng)→進行泵→運行的監(jiān)控。

4.4 液位控制系統(tǒng)

泵坑內(nèi)應采用兩套液位控制系統(tǒng)，采用靜壓差液位計保證高低位報警信號輸出以及液位浮球開關(guān)保證備用控制；靜壓差液位計作為主控制，保證水泵輪換啟動液位信號輸出。

4.5 其他注意事項

4.5.1 若一體化泵→基底土為流沙時應先進行井點降水，消除管涌現(xiàn)象，并對井底進行不小于50 厘米的C20 素混凝土封底處理。

4.5.2 本工程泵→基坑屬危大工程的重點環(huán)節(jié)，須結(jié)合周邊環(huán)境及施工安全，必要時進行專項設計。

4.5.3 環(huán)境保護：施工中應注意環(huán)境保護，采取適當?shù)拇胧﹣頊p輕或避免對環(huán)境的影響。如：減輕由于施工車輛的運行導致滴、漏與揚塵等；注意水土保護；施工過程中產(chǎn)生的泥漿應先進行沉淀，經(jīng)設備處理后再排放；及時清掃場地，防止粉塵、垃圾隨雨水沖入水體。

5 評價總結(jié)

婁門路下穿向陽橋節(jié)點改造工程是社會公益性項目，項目建成后沒有直接經(jīng)濟收入，其投資的主要效益體現(xiàn)在改善地區(qū)交通條件（節(jié)約路上乘客的在途時間）、環(huán)境狀況（有效緩解節(jié)點的交通擁堵狀況）及投資環(huán)境上，從而促進地區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。通過改善交通和環(huán)境質(zhì)量，完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增加項目沿線地區(qū)對外招商引資的吸引力，成為帶動地區(qū)經(jīng)濟增長的新動力。