市政道路下穿鐵路立交橋雨水泵站設(shè)計(jì)探討

劉云平

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)合肥有限公司，合肥　230011）

市政道路下穿鐵路立交橋雨水泵站設(shè)計(jì)探討

劉云平

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)合肥有限公司，合肥230011）

市政道路下穿鐵路時(shí)，需要重點(diǎn)考慮雨水排水問(wèn)題。雨水泵站設(shè)計(jì)的合理性直接關(guān)系到市政道路運(yùn)行的安全性和暢通性。結(jié)合淮南市中興路下穿淮南鐵路立交橋工程施工設(shè)計(jì)，對(duì)雨水泵站的選址、泵站規(guī)模確定、水泵選型等進(jìn)行探討，并提出合理化建議。

下穿鐵路立交橋；雨水泵站；市政道路；清污設(shè)備

隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，市政道路不斷地拓寬改造，常會(huì)出現(xiàn)市政道路與鐵路交叉的情況。根據(jù)鐵路總公司和上海鐵路局要求，考慮安全因素，市政道路與鐵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種：市政道路上跨鐵路的為上跨式，市政道路下穿鐵路的為下穿式［1］。上跨式立交橋由于工程造價(jià)遠(yuǎn)高于下穿式立交橋，因此在市政道路拓寬改造時(shí)，常采用下穿鐵路的形式。

由于下穿鐵路立交橋引道部分縱坡較大（一般為2.5%～3.5%）［2］，雨水沿引道快速匯流到立交橋引道最低點(diǎn)，如不及時(shí)排放引道最低點(diǎn)的雨水，短時(shí)間內(nèi)有可能造成橋下積水，影響機(jī)動(dòng)車和行人通行，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)影響行人的人身安全。

1　項(xiàng)目背景

淮南市中興路下穿淮南鐵路立交橋工程位于淮南線K5+233處，與淮南線夾角為73.28°，該立交橋?yàn)?孔分離式箱形橋，設(shè)計(jì)凈寬為10.6 m+ 12.0 m+6.9 m+12.0 m+10.6 m。兩側(cè)10.6 m箱體通行非機(jī)動(dòng)車及行人，結(jié)構(gòu)高度為6.70 m，使用凈高不小于2.50 m；12.0 m箱體通行機(jī)動(dòng)車，結(jié)構(gòu)高度為6.70 m，使用凈高為5.12 m；6.9 m為道路綠化分隔帶。路幅寬度為60.0 m，為淮南市規(guī)劃主干道。為了保證箱型橋的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，引道最低點(diǎn)設(shè)置在箱型橋的外側(cè)，道路里程為AK2+906，雨水泵站平面布置詳見圖1。

2　項(xiàng)目選址

泵站的選址非常重要，涉及到安全、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行管理等方面。選址時(shí)，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘尋找雨水合適出路，并結(jié)合市政規(guī)劃，收集當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件和最高洪水位等資料。根據(jù)相關(guān)規(guī)范泵房外壁與鐵路中心線距離不能小于20 m，與市政道路引道擋墻距離不能小于5 m，在滿足規(guī)范要求情況下使泵站盡量靠近引道最低點(diǎn)，減少泵站挖方，少占耕地。由于道路專業(yè)把引道最低點(diǎn)設(shè)置在立交橋北側(cè)，且預(yù)留排水檢查井在道路西側(cè)非機(jī)動(dòng)車上，所以在立交橋西北側(cè)新建泵站。

圖1　雨水泵站總平面

泵站的設(shè)計(jì)地面標(biāo)高還要考慮防洪的要求。由于本立交橋外擋墻帽石頂標(biāo)高為29.50 m，因此確定泵站的室外地面標(biāo)高為29.50 m，泵房室內(nèi)地面標(biāo)高比室外設(shè)計(jì)標(biāo)高高0.30 m，防止泵房被淹沒。泵站生產(chǎn)用房要考慮造型與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性和安全性。

根據(jù)GB 50014-2006《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（2014年版）第5.1.9條規(guī)定，排水泵站供電應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)，特別重要地區(qū)的泵站，應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)。當(dāng)不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)設(shè)置備用動(dòng)力設(shè)施。中興路為淮南市主干道，應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)，業(yè)主僅能引入一路電源，本工程在生產(chǎn)用房?jī)?nèi)配置柴油發(fā)電機(jī)，作為備用電源。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和道路總體專業(yè)協(xié)商，泵站出水池雨水通過(guò)新設(shè)d 1 600 mm排水管排至道路總體專業(yè)新建市政雨水系統(tǒng)，標(biāo)高和流量滿足要求。

3　泵站計(jì)算

3.1立交排水泵站雨水參數(shù)確定及公式選用

3.1.1設(shè)計(jì)重現(xiàn)期

根據(jù)GB 50014-2006（2014年版）［3］規(guī)定，立交交叉道路排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期不小于10 a，位于中心城區(qū)的重要地區(qū)，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期應(yīng)為20～30 a，本工程取P=20 a。

3.1.2集水時(shí)間確定

雨水管道中某設(shè)計(jì)斷面的集水時(shí)間t由地面集水時(shí)間t1和雨水在管道中流到該設(shè)計(jì)斷面所需要的時(shí)間t2組成，即t=t1+m t2，其中m為折減系數(shù)。

由于雨水在管道中流動(dòng)時(shí)間較短，t2一般忽略不計(jì)。根據(jù)JTG/TD 33-2012《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中第9.1.4條的公式計(jì)算t1［4］：

式中：n---引道粗糙系數(shù)，取0.013；

i---引道坡度，取3%。

計(jì)算得：t1=6.77 min。因此，取t=6 min。

下穿立交橋道路雨水收集由于引道縱坡較大，引道上的雨水篦子收水能力有限，大量雨水沿引道縱坡匯流至引道最低點(diǎn)處，所以應(yīng)該在引道最低點(diǎn)處加密雨水篦子，提高收集雨水的可靠性。

3.1.3匯水面積確定

匯水面積的大小與泵站的規(guī)模息息相關(guān)，匯水面積過(guò)大，工程造價(jià)增加；過(guò)小則不能保證立交橋引道內(nèi)排水的有效性。同時(shí)，根據(jù)GB 50014-2006（2014年版）第4.10.2條第6款規(guī)定，立交交叉道路易采用高水高排，低水低排，且互不相通的系統(tǒng)。因此結(jié)合工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選擇引道的寬度為計(jì)算寬度，引道兩端邊坡點(diǎn)之間的距離為長(zhǎng)度，確定為匯水面積，邊坡點(diǎn)外側(cè)的市政道路排水則另行考慮，不納入泵站排水系統(tǒng)［5］。

引道寬度B取61.2 m，長(zhǎng)度L取580.0 m，匯水面積F=LB=35 496 m2。

3.2雨水量計(jì)算

根據(jù)GB 50014-2006（2014年版），雨水量計(jì)算如下；

Q=ψ q F（2）

式中：ψ---綜合徑流系數(shù)，混凝土和瀝青路面為0.90～0.95，本設(shè)計(jì)取0.90；

F---匯水面積，hm2；

q---暴雨強(qiáng)度公式，L/（s·hm2），淮南市暴雨強(qiáng)度公式為：

計(jì)算得q=657.75 L/（s·hm2），Q=7 565 m3/h。

4　水泵選型

作為雨水泵站的核心，水泵對(duì)泵站的運(yùn)行效率有著重要影響。一般要求水泵安裝簡(jiǎn)單、維修方便，運(yùn)行可靠，故障率低。潛水泵均滿足這些要求，因此，在進(jìn)行市政道路下穿鐵路立交橋泵站設(shè)計(jì)時(shí)宜選擇潛水泵。為了防止泵井內(nèi)大密度顆粒沉淀，建議選擇能自動(dòng)攪勻的潛水泵。對(duì)流量進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)秒流量確定，水泵數(shù)量應(yīng)該按照計(jì)算確定。

根據(jù)泵站Q=7 565 m3/h，H=13 m，配置排污泵如下：400JYWQ2000-13-4400-110型自動(dòng)攪勻排污泵5臺(tái)［6］，4用1備，Q=2 000 m3/h，H=13 m，N=110 kW；100JYWQ100-15-2000-7.5型自動(dòng)攪勻排污泵1臺(tái)，Q=100 m3/h，H=15 m，N= 7.5 kW。水泵均采用液位自動(dòng)開啟。當(dāng)雨水量較小時(shí)，采用小功率水泵運(yùn)行，隨著降雨量的增加，其余水泵陸續(xù)投入運(yùn)行。同時(shí)，配置CD13.0-18D電動(dòng)葫蘆1臺(tái)。

5　清污設(shè)備選型

市政道路前期雨水中含有較大的雜質(zhì)和漂浮物，為了防止雜質(zhì)和漂浮物被吸入水泵，損壞泵體，在雨水進(jìn)入泵房前需設(shè)置格柵，對(duì)較大雜質(zhì)和漂浮物進(jìn)行攔截，從而延長(zhǎng)水泵的使用壽命，有利水泵的日常維護(hù)。根據(jù)泵站的設(shè)計(jì)流量18.2×104m3/d（7 565 m3/h），查設(shè)備選型手冊(cè)得知，清污機(jī)選用HG-2800型。因此，本工程在泵房前設(shè)置格柵井1座，配置HG-2800型回轉(zhuǎn)式格柵清污機(jī)1臺(tái)，以便于雨水初步處理。

6　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)本工程設(shè)計(jì)過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出如下建議：

（1）堅(jiān)持以人為本，泵站內(nèi)設(shè)備盡量采用自動(dòng)化運(yùn)行，減少人力的使用，本設(shè)計(jì)中水泵和格柵清污機(jī)均為自動(dòng)控制。

（2）以規(guī)范為準(zhǔn)繩，采取高水高排，低水低排等技術(shù)措施，如設(shè)置駝峰點(diǎn)，嚴(yán)禁引道變坡點(diǎn)外側(cè)雨水匯流至雨水泵站。

（3）保持雨水泵站出水的暢通，立交橋下積水常常是因?yàn)楸谜境鏊雎范氯?，建議在進(jìn)行泵站設(shè)計(jì)時(shí)，雨水出路的可靠性要充分論證再進(jìn)行設(shè)計(jì)。

［1］劉猛，陶月贊，郭增輝.下穿既有鐵路線立交橋雨水泵站設(shè)計(jì)［J］.工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2011，（3）：112-114.

［2］駱培明.下穿鐵路立交橋雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討［J］.鐵道建筑，2010，（4）：26-28.

［3］上海市建設(shè)和交通委員會(huì).室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范：2014年版：GB 50014-2006［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

［4］中交路橋技術(shù)有限公司.公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范：JTG/TD 33-2012［S］.北京：人民交通出版社，2013.

［5］孫艷濤.下穿鐵路立交橋排水泵站設(shè)計(jì)及安全防護(hù)［J］.給水排水，2015，41（4）：45-47.

［6］林慶，林昌國(guó).淺談?dòng)晁谜驹O(shè)計(jì)［J］.工業(yè)用水與廢水，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

劉云平（1983-），男，河南駐馬店人，工程師，碩士，從事鐵路與市政給排水工程設(shè)計(jì)，（電子信箱）271835991@qq.com。

2016-06-03（修回稿）