市政道路下穿铁路立交桥雨水泵站设计探讨

刘云平

（中铁上海设计院集团合肥有限公司，合肥　230011）

市政道路下穿铁路立交桥雨水泵站设计探讨

刘云平

（中铁上海设计院集团合肥有限公司，合肥230011）

市政道路下穿铁路时，需要重点考虑雨水排水问题。雨水泵站设计的合理性直接关系到市政道路运行的安全性和畅通性。结合淮南市中兴路下穿淮南铁路立交桥工程施工设计，对雨水泵站的选址、泵站规模确定、水泵选型等进行探讨，并提出合理化建议。

下穿铁路立交桥；雨水泵站；市政道路；清污设备

随着我国城市经济的快速发展，市政道路不断地拓宽改造，常会出现市政道路与铁路交叉的情况。根据铁路总公司和上海铁路局要求，考虑安全因素，市政道路与铁路交叉一般不再采用平交的形式，而采用立交形式。立交形式一般包括2种：市政道路上跨铁路的为上跨式，市政道路下穿铁路的为下穿式［1］。上跨式立交桥由于工程造价远高于下穿式立交桥，因此在市政道路拓宽改造时，常采用下穿铁路的形式。

由于下穿铁路立交桥引道部分纵坡较大（一般为2.5%～3.5%）［2］，雨水沿引道快速汇流到立交桥引道最低点，如不及时排放引道最低点的雨水，短时间内有可能造成桥下积水，影响机动车和行人通行，严重时可能会影响行人的人身安全。

1　项目背景

淮南市中兴路下穿淮南铁路立交桥工程位于淮南线K5+233处，与淮南线夹角为73.28°，该立交桥为5孔分离式箱形桥，设计净宽为10.6 m+ 12.0 m+6.9 m+12.0 m+10.6 m。两侧10.6 m箱体通行非机动车及行人，结构高度为6.70 m，使用净高不小于2.50 m；12.0 m箱体通行机动车，结构高度为6.70 m，使用净高为5.12 m；6.9 m为道路绿化分隔带。路幅宽度为60.0 m，为淮南市规划主干道。为了保证箱型桥的结构稳定性，引道最低点设置在箱型桥的外侧，道路里程为AK2+906，雨水泵站平面布置详见图1。

2　项目选址

泵站的选址非常重要，涉及到安全、经济、运行管理等方面。选址时，应通过现场踏勘寻找雨水合适出路，并结合市政规划，收集当地地质条件和最高洪水位等资料。根据相关规范泵房外壁与铁路中心线距离不能小于20 m，与市政道路引道挡墙距离不能小于5 m，在满足规范要求情况下使泵站尽量靠近引道最低点，减少泵站挖方，少占耕地。由于道路专业把引道最低点设置在立交桥北侧，且预留排水检查井在道路西侧非机动车上，所以在立交桥西北侧新建泵站。

图1　雨水泵站总平面

泵站的设计地面标高还要考虑防洪的要求。由于本立交桥外挡墙帽石顶标高为29.50 m，因此确定泵站的室外地面标高为29.50 m，泵房室内地面标高比室外设计标高高0.30 m，防止泵房被淹没。泵站生产用房要考虑造型与周围环境协调，同时兼顾经济性和安全性。

根据GB 50014-2006《室外排水设计规范》（2014年版）第5.1.9条规定，排水泵站供电应按二级负荷设计，特别重要地区的泵站，应按一级负荷设计。当不能满足上述要求时，应设置备用动力设施。中兴路为淮南市主干道，应按一级负荷设计，业主仅能引入一路电源，本工程在生产用房内配置柴油发电机，作为备用电源。

经过现场踏勘和道路总体专业协商，泵站出水池雨水通过新设d 1 600 mm排水管排至道路总体专业新建市政雨水系统，标高和流量满足要求。

3　泵站计算

3.1立交排水泵站雨水参数确定及公式选用

3.1.1设计重现期

根据GB 50014-2006（2014年版）［3］规定，立交交叉道路排水系统的设计，设计重现期不小于10 a，位于中心城区的重要地区，设计重现期应为20～30 a，本工程取P=20 a。

3.1.2集水时间确定

雨水管道中某设计断面的集水时间t由地面集水时间t1和雨水在管道中流到该设计断面所需要的时间t2组成，即t=t1+m t2，其中m为折减系数。

由于雨水在管道中流动时间较短，t2一般忽略不计。根据JTG/TD 33-2012《公路排水设计规范》中第9.1.4条的公式计算t1［4］：

式中：n---引道粗糙系数，取0.013；

i---引道坡度，取3%。

计算得：t1=6.77 min。因此，取t=6 min。

下穿立交桥道路雨水收集由于引道纵坡较大，引道上的雨水篦子收水能力有限，大量雨水沿引道纵坡汇流至引道最低点处，所以应该在引道最低点处加密雨水篦子，提高收集雨水的可靠性。

3.1.3汇水面积确定

汇水面积的大小与泵站的规模息息相关，汇水面积过大，工程造价增加；过小则不能保证立交桥引道内排水的有效性。同时，根据GB 50014-2006（2014年版）第4.10.2条第6款规定，立交交叉道路易采用高水高排，低水低排，且互不相通的系统。因此结合工程设计经验，选择引道的宽度为计算宽度，引道两端边坡点之间的距离为长度，确定为汇水面积，边坡点外侧的市政道路排水则另行考虑，不纳入泵站排水系统［5］。

引道宽度B取61.2 m，长度L取580.0 m，汇水面积F=LB=35 496 m2。

3.2雨水量计算

根据GB 50014-2006（2014年版），雨水量计算如下；

Q=ψ q F（2）

式中：ψ---综合径流系数，混凝土和沥青路面为0.90～0.95，本设计取0.90；

F---汇水面积，hm2；

q---暴雨强度公式，L/（s·hm2），淮南市暴雨强度公式为：

计算得q=657.75 L/（s·hm2），Q=7 565 m3/h。

4　水泵选型

作为雨水泵站的核心，水泵对泵站的运行效率有着重要影响。一般要求水泵安装简单、维修方便，运行可靠，故障率低。潜水泵均满足这些要求，因此，在进行市政道路下穿铁路立交桥泵站设计时宜选择潜水泵。为了防止泵井内大密度颗粒沉淀，建议选择能自动搅匀的潜水泵。对流量进行设计时，应按设计秒流量确定，水泵数量应该按照计算确定。

根据泵站Q=7 565 m3/h，H=13 m，配置排污泵如下：400JYWQ2000-13-4400-110型自动搅匀排污泵5台［6］，4用1备，Q=2 000 m3/h，H=13 m，N=110 kW；100JYWQ100-15-2000-7.5型自动搅匀排污泵1台，Q=100 m3/h，H=15 m，N= 7.5 kW。水泵均采用液位自动开启。当雨水量较小时，采用小功率水泵运行，随着降雨量的增加，其余水泵陆续投入运行。同时，配置CD13.0-18D电动葫芦1台。

5　清污设备选型

市政道路前期雨水中含有较大的杂质和漂浮物，为了防止杂质和漂浮物被吸入水泵，损坏泵体，在雨水进入泵房前需设置格栅，对较大杂质和漂浮物进行拦截，从而延长水泵的使用寿命，有利水泵的日常维护。根据泵站的设计流量18.2×104m3/d（7 565 m3/h），查设备选型手册得知，清污机选用HG-2800型。因此，本工程在泵房前设置格栅井1座，配置HG-2800型回转式格栅清污机1台，以便于雨水初步处理。

6　结语

通过对本工程设计过程的经验总结，提出如下建议：

（1）坚持以人为本，泵站内设备尽量采用自动化运行，减少人力的使用，本设计中水泵和格栅清污机均为自动控制。

（2）以规范为准绳，采取高水高排，低水低排等技术措施，如设置驼峰点，严禁引道变坡点外侧雨水汇流至雨水泵站。

（3）保持雨水泵站出水的畅通，立交桥下积水常常是因为泵站出水出路堵塞，建议在进行泵站设计时，雨水出路的可靠性要充分论证再进行设计。

［1］刘猛，陶月赞，郭增辉.下穿既有铁路线立交桥雨水泵站设计［J］.工程建设与设计，2011，（3）：112-114.

［2］骆培明.下穿铁路立交桥雨水排水系统设计探讨［J］.铁道建筑，2010，（4）：26-28.

［3］上海市建设和交通委员会.室外排水设计规范：2014年版：GB 50014-2006［S］.北京：中国计划出版社，2014.

［4］中交路桥技术有限公司.公路排水设计规范：JTG/TD 33-2012［S］.北京：人民交通出版社，2013.

［5］孙艳涛.下穿铁路立交桥排水泵站设计及安全防护［J］.给水排水，2015，41（4）：45-47.

［6］林庆，林昌国.浅谈雨水泵站设计［J］.工业用水与废水，1999，30（2）：46-47.

Discussion on design of rainwater pump station of municipal road under railway overpass

LIU Yun-ping
（Hefei Co.，Ltd.，of China Railway Shanghai Design Institute Group，Hefei 230011，China）

Rainwater drainage of municipal road under railway overpass is the problem that should be considered emphatically，therefore，the rationality of the design of rainwater pump station is directly related to the safety and unblocked reliability of municipal roads.Combined with the engineering construction design of Zhongxing road of Huainan city under railway overpass，the site selection，scale determination and pump selection of rainwater pump station were discussed with rationalization proposals put forward at the same time.

underneath railway overpass；rainwater pump station；municipal road；cleaning devices

TU992.25

B

1009-2455（2016）04-0077-03

刘云平（1983-），男，河南驻马店人，工程师，硕士，从事铁路与市政给排水工程设计，（电子信箱）271835991@qq.com。

2016-06-03（修回稿）