南通市通甲路下穿通京大道地道排水设计

保红 王金国

摘要：简要分析南通市通甲路下穿通京大道地道排水设计，以此为同类工程提供参考。

关键词：排水设计；泵站；潜水泵；沉井

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

通甲路为南通市规划路网中的城市主干路，通京大道为城市快速路，通甲路拓宽改造工程在通京大道交叉口为保持通京大道直行方向的快速连续行驶，通甲路主线直行方向交通流采用下穿通京大道形式，机动车下穿孔采用双向四车道，单向行车道下穿孔宽8.05m，两侧非机动车及行人下穿孔宽4.5m，下穿孔两侧各设置宽为6.5m的地面辅道及2m人行道。下穿段总长为434m。

1.雨水流量计算及取值

雨水设计流量计算公式为：Q=ψ×q×F式中：ψ为综合径流系数；q为暴雨强度；F为汇水面积

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

式中：P为设计暴雨重现期，a；t为降雨历时，min。t=t1+mt2； t1为地面集水时间，min；t2为管渠内雨水流经时间，min；m为折减系数。

1.1综合径流系数ψ的取值

降雨量一部分下渗，一部分消耗于蒸发，其余部分则形成地面径流。径流系数ψ是一定汇水面积内地面径流量与降雨量的比值，是＜1的无量纲参数。混凝土及沥青路面ψ按0.85~0.95取值，绿地取值0.10~0.20, 综合径流系数按地面种类加权平均计算。对于一些下穿立交，绿化带由于下渗渠道不畅，降水基本形成径流，如果仍按绿地性质进行加权平均计算显然是不合理的。本工程综合径流系数ψ取0.90。

1.2设计暴雨重现期P的取值

根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）2011年版规定：雨水管渠设计重现期，应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定。重现期应采用1年～3年，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，应采用3年～5年。立交道路重现期应＞3年，重要区域标准可适当提高，同一立体交叉工程的不同部位可采用不同的重现期。通甲路为城市主干路，下穿的通京大道为城市快速路，属于重要地区，故适当提高标准，采用P=5年。

1.3地面集水时间t1和折减系数m的取值

根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）2011年版规定：地面集水时间视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，立交一般采用5~10min，由于本工程下穿段坡度达4%，坡长较短（185m），本工程t1取5 min。根据规范暗管折减系数m=2,明渠折减系数m=1.2，在陡坡地区，暗管折减系数m=1.2~2，经济条件较好、安全性要求较高地区的排水管渠m可取1；本工程从安全性考虑m取1。

1.4汇水面积的计算

立交雨水泵站一般采用高水高排、低水低排，人为创造条件以尽可能减少排入低水系统的汇水面积。通常在地道的两端设置驼峰以阻止其他区域的雨水涌入地道，从而减少泵站负荷。驼峰之间敞开段道路的投影面积计为汇水面积。

1.5计算结果

根据上述取值原则，本工程计算的汇水面积ΣF=1.37ha,q为306L/（s·ha）,泵站进水总管设计流量Q为376.4L/S。

2. 收水形式

本工程在下穿孔两侧各设置一道排水沟，上设雨水篦子，同时在道路低点设置一道横截沟，该方式截水、收水效果好，道路两侧排水沟上设置钢纤维雨水篦，具防盗功能，结构简单，布置美观。

3. 泵站工艺设计

本泵站d800进水管管底高程为-2.98m，采用顶管法施工，泵站沉井兼作顶管工作井。泵站d800出水管管底高程为1.25m，通过道路雨水管排入北侧法伦寺河。泵池采用内径10米的钢筋砼圆形水池，水池用隔墙分为两间，一间内设进水闸门、格栅，并与集水池合二为一，另一间内设出水阀门及止回阀。集水池底高程为-4.45米，泵池采用沉井法施工。

3.1进水闸门采用d800双向受压铸铁镶铜园闸门一座，闸门采用手电两用启闭机一台，闸门采取附壁式安装。格栅采用GL型链条回转式多耙不锈钢格栅除污机GL1.2－7.8，格栅宽1.2m，格栅井深度为7.8m，栅条间隙25mm，格栅安装角度为80°，栅条高2.2m。格栅前后设置液位计，格栅前后控制液位差为10cm，通过格栅前后的液位差来控制格栅的启闭。

3.2 集水池停泵水位为-3.28米，开泵水位为-2.28米，集水池有效水深为1米，有效容积为50 m3。对雨水泵站集水池的容积，我国现行《室外排水设计规范》规定不应小于最大一台水泵30S的出水量。笔者认为集水池容量尽可能大些，这样可为水泵的安全运行提供更好的保障。本泵站集水池容积适当放大，约为一台泵5min的出水量。潜水泵具有占地小、土建工程简化、安装快捷方便、噪声小、运行维护方便、效率高、阻塞小、自动化程度高等优点，且生产和使用经验非常成熟，本次设计推荐采用潜水排污泵，共2台工作泵，要求泵工况点数据为：Q=677.5 m3/h，H=9.0m，N=30KW，n=980r/min。潜污泵采用自动耦合安装方式。

4. 泵站监控设计

4.1 监控设计要求

本次监控设计按"远程监控"原则进行设计，泵站设有通讯接口，可与泵站监控中心进行数据通讯，另外为了使泵站管理人员能及时了解掌握现场情况，提前发现隐患，以保证泵站正常运行，设立摄像系统、红外探测仪、双签探测仪、夜间补光灯，监测泵站内生产及安全状况，防止外人非法入侵。

4.2 监控系统描述

采用集中监测、集中控制的控制模式，在泵房控制室内设置PLC柜，并预留与远程监控中心的通讯接口。在泵站站区、控制室设置摄像监控系统，保护泵站的运行安全，可在泵站远程监控中心或专门的保安部门相关的计算机上方便地实现云台、变焦、历史充录、变化报警等操作，可配合边界红外探测仪、室内的双签探测仪实现泵站的无人值守。夜间补光照明灯仅在探测泵站有异常情况或远程巡视时开启。

5.泵站运行主要控制过程

两台潜水泵能实现依据泵池液位高低自动运行(液位高低设定参工艺数据)，并可根据运行时间、累计时间或运行状态的不同自动选择水泵的运行切换。机械格栅依据进出口液位高差设定自动运行，也可按设定时间定时运行。泵站内潜水泵、机械格栅、电动阀门等主要设备均可在远程监控中心计算机上实现远程集中控制。

6.沉井施工

6.1 排水下沉与不排水下沉

沉井施工有排水下沉及不排水下沉两种。排水下沉适用于渗水量不大、稳定的粘性土，或在砂砾层中渗水量虽很大，但排水并不困难时使用。不排水下沉适用于在严重的流砂地层和渗水量大的砂砾层中使用，且地下水无法排除；降水施工可能引起沉井周围建（构）筑物地基基础和道路的不均匀沉降或影响安全生产；在沉井下沉深度范围内，土层中存在着承压隔水层，沉井下沉破坏隔水层会导致涌土、涌砂、冒水、位移、倾斜以及沉井在终沉阶段下蹿较快，继而可能越过设计标高的情况。施工前应根据地质、地下水、周边情况通过技术经济比较确定下沉方法。本工程沉井位于粉砂夹粉土层上，该层土渗水量较好，易发生管涌、流砂等不良地质现象；泵站南侧紧邻南通高等师范学校，离泵池约5.5米处为学校刚建的二层楼的食堂，降水施工可能引起二层楼地基基础不均匀沉降，故本工程采取不排水下沉。

6.2 排水封底与不排水封底

封底方法有排水封底与不排水封底。正确地选择封底方案对能否成功封底至关重要。本工程采用不排水封底法，在封底砼与底板间布设插筋，底板与井壁处的防水措施按《地下工程防水技术规范》执行。水下封底砼强度达设计强度，沉井满足抗浮要求时，将井内水抽除，凿去表面松散混凝土，然后进行钢筋混凝土底板施工。

7.结语

下穿地道雨水设计重现期应按地区重要性，本着安全、经济的原则合理确定，一般≥3年。地面集水时间应通过坡度、坡长计算确定。收水形式应根据工程特点采用。近年来的设计与运行经验表明，潜水泵在立交排水泵站实践中的效果较好。应综合地质情况、地下水、建设条件等多种因素合理选择泵站沉井下沉及封底方法，对高含水、高灵敏度且存在承压水的地层，宜采取不排水下沉及封底。泵站运行应采取远程监控，并实现自动控制。