城市下穿通道排水系统设计分析

林水生

1 引言

近年来，随着我国经济的快速发展，城市化进程的不断加快，城市路网不断完善，城市交通环境得到了极大的提升。城市道路在穿越铁路、高等级道路等节点性工程中，建设了大量的城市下穿通道，对节点交通的改善和缓解起到了至关重要的作用。下穿通道排水系统是下穿通道的重要组成部分，其设计的好坏将直接影响下穿通道的安全运行。若下穿通道排水不畅，产生积水，势必会影响交通通行，造成交通中断，甚至会威胁人员的生命安全。鉴于近年来极端恶劣天气增多，下穿通道排水系统的建设更应得到重视，以避免下穿通道积水问题的再次出现[1]。

2 下穿通道排水系统主要设计标准

下穿通道排水系统主要设计标准包括：

1）雨水管渠设计重现期不应小于10a，位于中心城区的重要地区，设计重现期应为20～30a，同一立体交叉道路的不同部位可采用不同的重现期。

2）下穿式立体交叉道路的地面径流，具备自流条件的，可采用自流排除，不具备自流条件的，应设泵站排除。

3）当采用泵站排除地面径流时，应校核泵站及配电设备的安全高度，采取措施防止泵站受淹。

4）下穿式立体交叉道路引道两端应采取措施，控制汇水面积，减少坡底聚水量。立体交叉道路宜采用高水高排、低水低排，且互不连通的系统。

5）立体交叉地道排水应设独立的排水系统，其出水口必须可靠。

6）当立体交叉地道工程的最低点位于地下水位以下时，应采取排水或控制地下水的措施。

3 雨水泵站主要设计标准

雨水泵站主要设计标准包括：

1）雨水泵站应采用自灌式泵站。

2）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。

3）自然通风条件差的地下式水泵间应设机械送排风综合系统。

4）雨水泵站的设计流量，应按泵站进水总管的设计流量计算确定。当立交道路设有盲沟时，其渗流水量应单独计算。

5）雨水泵的设计扬程，应根据设计流量时的集水池水位与受纳水体平均水位差和水泵管路系统的水头损失确定。

6）集水池的容积，应根据设计流量、水泵能力和水泵工作情况等因素确定。

7）泵房应采用正向进水，应考虑改善水泵吸水管的水力条件，减少滞流或涡流。

8）雨水泵房可不设备用泵。立交道路的雨水泵房可视泵房重要性设置备用泵。

4 工程实例

4.1 工程概况

枋钟路下穿金尚路通道工程（已建成），位于厦门市金尚路与枋钟路交叉点，位于湖里区北部，北侧近挨厦门国际机场。通过对下穿通道排水系统及雨水泵站的优化设计，加上合理的运营维护，本工程建成后，经过多次暴雨检验，排水效率高，能及时有效地排除进入通道内部的雨水径流，从未产生积水，运行良好，保证了通道交通的安全与舒适性。

4.2 排水系统设计要点

排水系统设计要点包括以下几方面：

1）工程所在位置属于厦门市中心城区的重要地区，雨水管渠设计重现期取20a；地面集水时间取5min；路面径流系数取0.9。

2）本工程采取了控制地下水进入通道内部的措施，故本次设计仅考虑降雨时通道内地面径流的排除。

3）道路纵断面设计时，在下穿通道两侧引道与地面层道路衔接处均设置反坡即“驼峰”，可防止高水进入低水系统。

4）根据“高水高排、低水低排”的原则，在下穿通道两侧引道端口的合适位置各设置一道截水沟，对高水进行截流，排入辅道雨水系统中，以控制汇水面积，减少坡底聚水量。截水沟宽度取0.8m，避免暴雨时，地面径流量大且流速快而漫过截水沟进入低水系统中。

5）将下穿通道U形槽两侧的栏杆基础加高0.5m，避免辅道雨水排放不畅，导致积水雍高而漫入通道内部。

6）在钢筋混凝土框架箱体的进出洞口各设置1道截水沟，避免U形槽的地面径流进入框架箱体内部，影响行车安全和舒适性。

7）在下穿通道两侧的路缘带范围设置排水沟（盖板形式），通长敷设，在排水沟上间隔一定距离设置下水口，下水口采用箅子形式，根据排水沟尺寸进行特别定制。

8）根据截水沟的设置位置，合理确定汇水面积，并将汇水面积乘以安全系数，安全系数为1.2～1.3，以应对暴雨时，高水截流不可靠，有部分高水进入低水系统中。

9）通道排水主干管规格应比按设计流量及排水坡度计算确定的管道规格大1~2级，以满足正常情况下或管底稍有淤积时的排水能力要求。

5 雨水泵站设计要点

雨水泵站设计要点包括：

1）雨水泵站采用潜水排污泵，自灌式启动。

2）通过设计流量和设计扬程选取高性能、高可靠性的耐腐蚀潜水排污泵，潜水排污泵采用同一型号，三用一备，备用泵就位安装，4台潜水排污泵交替运行，互为备用，以增强雨水泵站的排水能力。

听说教学围绕课前完成的单元Listening in学习展开，教师组织汇报学生口头展示其课前完成的Listening in任务，同时，激发听众学生以该口头展示为基础，还原Listening in内容，最后教师讲解其中的听音和理解偏差,教学采用合作学习教学法、情景教学法、课堂内外互动法等。Basic listening practice的教学采用教师引导式教学法，由教师以设问方式引导学生完成听力练习。

3）在满足规范要求的前提下，将雨水泵站集水池有效容积保守设计，进行放大，可有效避免水泵频繁启动对电机产生的伤害，亦可对超过设计重现期的暴雨径流量进行调节和缓冲。

4）泵站采用正向进水，并设置挡水墙和配水区，对进水进行缓冲和配水，使进水均匀、稳定，防止进水直接冲入集水池，将气泡带入泵中，产生气蚀。

5）潜水排污泵采用自动耦合装置固定式安装，以便拆卸清洗检修。潜水排污泵采用液位传感器式控制（利用静压来控制潜水排污泵的启、停），其安装应尽量远离进水口。

6）下穿通道的雨水泵站为地下室构造，自然通风条件较差，设机械送排风综合系统。

7）雨水泵站供电按照二级负荷即双回路进行供电，两路互为备用。

8）由于本工程下穿通道周边地块已无空间敷设管理用房，故将机电设备敷设在泵站内部的操作层上，为避免机电设备受淹，将机电设备抬高1m进行安放。

9）鉴于区域上的空间限制，雨水泵站提升系统末端就近接入现状的石砌暗涵（3500mm×2500mm）中，能快速地将通道雨水排走，其出水口的可靠性可得到有效保证。

6 结论及建议

1）若下穿通道最低点位于地下水位以下时，应采取排水或控制地下水的措施。

2）合理确定下穿通道排水系统的汇水面积、高水高排、低水低排，并采取有效措施阻止高水进入低水系统。

3）截水沟通常采用钢格板箅子、伸缩缝式或防沉降式，无论采用何种做法，均应满足排水能力要求，且安装牢固可靠，避免产生松动影响行车安全及舒适性。

4）建议雨水泵站设置备用泵，并就位安装，以提高雨水泵站的排水能力。应选用高性能、高可靠性的耐腐蚀潜水排污泵，以保证水泵能长期安全运行。

5）下水口、排水沟、截水沟、排水管井、雨水泵站、出水口等各个节点均应合理设计排水能力，避免出现“上大下小”或“上小下大”的瓶颈现象。

6）下穿通道排水应设独立的排水系统，其出水口必须可靠，尽量不要利用其他排水管渠排出。

7）下穿通道的雨水泵站为地下室构造，自然通风条件较差，应设机械送排风综合系统。

8）有条件时，应在地面层的高点设置管理用房，安放与雨水泵站相关的机电设备，防止机电设备被淹，影响雨水泵站的正常运行。

9）根据下穿通道排水的重要性程度，合理选用供电负荷（一级负荷或二级负荷）。

10）根据下穿通道排水系统的长期使用情况，制定合理的维护检修周期，定期对排水沟、截水沟、排水管井、泵站集水池进行清淤，定期对泵站内的排水设备和机电设备进行检修维护，以保证整个排水系统长期有效的安全运行。

11）通过下水口、排水沟、截水沟、排水管井、雨水泵站、出水口组成一个行之有效的排水系统，将下穿通道的地面径流及时有效地排除，营造安全、舒适的通道交通环境。