城市立交排水设计浅析.docx

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1、城市立交排水设计浅析摘要：随着国民经济的飞速发展和城镇化建设的不断加快，城市内建设的立交越来越多。立交桥排水逐渐成为一项专门的排水工程技术 ，受到有关工程人员的注意。特别是近年来频繁发生的立交桥下溺水事故，使得立交排水系统设计越来越受到有关部门的重视。该文对立交排水系统设计、流量计算、雨水泵站的布置方式、设备选型等作了一些论述。关键词：立交排水系统；设计原则；系统组成；雨水量计算；雨水泵站； 前言城市交通是城市社会经济发展的重要保障，也是城市建设的重要内容。随着经济发展、人民生活水平提高，机动车量剧增，目前我国各个大、中城市普遍存在难以解决的交通拥堵问题，而设置立交桥是缓解城市交通拥挤和不畅、

2、避免或减少各种交通工具交叉的有效办法。城市道路立交作为交通枢纽，对城市交通的正常运营起着举足轻重的作用，而立交排水问题能否妥善解决，是确保城市立体交通系统正常运行的关键环节。根据城市道路立交的标高及结构形式不同，城市立交可分为高架桥形式与下穿地道形式两大类，而下穿地道形式的立交约占了70%以上。由于下穿式立交形成凹点，汇水快，暴雨期容易被淹没，因此交通安全隐患大，本文主要对下穿式立交的排水设计进行简略分析。一、立交雨水排水系统设计原则1.立体交叉道路排水应排除汇水区域的地面径流水，其形式应根据当地规划、立交形式等工程特点确定。 2.对立体交叉桥下的地面水，宜采用自流排除。当不能自流排除，有条件

3、修建蓄水池时，可采用调蓄排水。无调蓄条件时，应设泵站排水。 3.当汇水区域的的地面径流水不能完全自流排除时，宜采用高水高排、低水低排互不连通的系统，并应有防止高水进入低水系统的可靠措施。 4.设计重现期不小于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。地面集水时间宜为510min，径流系数宜为0.81.0。5.立体交叉桥面雨水口的间距宜为2030m。每个雨水口单独用立管引至地面排水系统。雨水口的入口应设置格网。 6.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。二、立交雨水排水系统组成立交雨水排水系统由雨水收集系统和雨水泵站组成。雨水收集系统的作用是收集

4、立交集水范围内的雨水至集水池。由于立交引道坡度较大（通常在2%-3.5%之间），造成雨水的地面径流流速较大，在引道上设置雨水井效果并不理想，所以一般采取在立交最低处设置多篦集水井来收集雨水，就近进入泵站集水池；或在下穿部分采用盲管截留路基下的地下水，以降低地下水位措施，盲管采用穿孔管纵向铺设且在最低点横向设连通管将收集后的雨水就近入泵站集水池，盲管的周围分层铺设反滤层；或在下穿段U型槽和地道桥的道路两侧设置排水沟以及在U型槽和地道桥的交界处.地道桥的最低处设置横截沟收集下穿段雨水，收集雨水就近进入泵站集水池。雨水泵站的作用是及时排除收集的雨水，相对于城市雨水泵站，立交雨水泵站属于小型泵站。近几

5、年的设计与运行经验表明，利用潜水泵的立交排水泵站在实践中取得的效果较好，这是由潜水泵及潜水泵站的优点所决定的，其优点为：工程投资省，一般可节省40%6 0%，工期可以缩短1/22/3；安装维护方便，可临时安装；运行安全可靠，辅助设备少，降低了故障率；运行条件大为改善，泵房与控制室分开，振动.噪声小；自动化程度高，潜水泵机组启动程序简单，操作程序简化；简化泵房结构。三、立交雨水量计算城市立交雨水排水系统设计与城市雨水排水系统的设计原理相同，但有其特殊性。雨水量计算公式：Q= q F（L/s） 式中：径流系数，q设计暴雨强度（L/sha），F汇水面积（ha） 其中，q以杭州地区为例： （L/sha

6、）由于立交桥在交通中的特殊性，其排水标准要高于一般的城市道路。P暴雨设计重现期为35年（一般城市道路为13年），交通繁忙、汇水面积大的取高限；径流系数为0.81.0，其具体数值根据地面种类来确定，绿化率越高则径流系数越小；地面集水时间为t158min。四、雨水泵站当下穿道附近有低于下穿道最低路面的市政雨水管道或其他排水出路时可采用自流排水。在无条件自流排水的情况下,需要设置泵站提升雨水。泵站的设计包括布置方式、泵站的集水池及流态、设备的选型和控制等。下文将对其中的一些关键问题进行阐述。1.泵站布置方式的选择立交的雨水泵站的布置方式可分为与下穿道路合建或分建两种形式。合建式泵站节省用地，泵站埋深

7、相对较浅，但是存在交通安全隐患，运行管理不便。分建式泵站运行管理较为方便，安全措施可靠，但是由于增加了连通管，使得泵站埋深相对较深，增加了扬程，且经常运行费用高。泵站布置方式的选择与雨水出路有关。对于合建式泵站，由于日常的清渣工作比较困难，目前常选用全自动粉碎型格栅加潜污泵或取消格栅单选潜水切割泵。由于切割泵效率比较低，不符合节能要求，故采用较少；而全自动粉碎型格栅效果较好，且占地面积小，安装简便，功率小，噪音小，具有广阔的使用前景。如雨水经泵站提升后直排河道，雨水中经过粉碎的固体颗粒物等杂质会直接污染河道，故此时采用合建式泵站不合适。如雨水排入城市合流管道，雨水中的污染物可通过截流形式将截流

8、污水排入污水厂进行处理，此时可采用合建式雨水泵站，集水池前适宜采用粉碎型格栅。如雨水排入雨水管道则分两种情况:(1)其下游没有雨水提升泵站直排入河道，则采用泵站形式为分建式。(2)其下游通过雨水泵站再排入河道则可选用合建式。因为雨水泵站中有截污设施。对于分建式泵站，由于不存在交通安全隐患，日常清渣工作较易进行，可以不受雨水出路的限制。考虑到泵站日常运行维护的方便，如有条件，在设计工作中建议采用分建式雨水泵站。2.雨水泵站集水池容积及流态对潜水泵站而言，集水池即泵室，由于潜水泵间距较小，因此集水池大小决定着泵站大小和工程造价，合理地确定集水池的大小显得尤为重要。集水池有效容积一般按室外排水设计规

9、范和设计手册中规定的不应小于最大一台泵5min的出水流量计算。集水池雨水流态会对泵的运行产生影响，由于与雨水收集系统集水井直接相连，暴雨时流速较快的雨水径流集水井直接进入集水池会形成回流、湍流，从而恶化水泵进水条件，导致水泵效率下降，应采取导流等措施改进雨水流态以助于泵站的正常运行，可采取的措施有：设置导流板或导流墩、压水板或挡水板等。3.水泵的选型与控制泵站的建设必须涉及到水泵的选型，为了保证新建的泵站能安全、可靠、长久地运行，应选用节能、管理方便、维修保养、检查简便、省力及费用低廉的水泵。以下对目前较普遍采用的潜水泵与较为新颖但使用较少的立式轴流泵进行比较。潜水泵电机与水泵构成一体，潜入水

10、中运行，管路系统简单，具有抗堵性能，无需额外的冷却系统，只需达到水深即可开泵，安装维修方便，土建相对简单，沉井小，噪音小，无震动，抗水淹，工作环境好，对周边环境影响小，经常运行费便宜，对提高地块的使用功能有相对优势。立式轴流电机与水力部分靠轴连接，运行时可能产生轴偏转，管路复杂，需外部冷却系统，万一堵塞，清除麻烦，泵房占地大，土建投资大，噪音大，震动大，工作环境差，对周边环境影响大，电机不能浸水，维修麻烦，需拆管路系统等，对地块使用功能不利,经常运行费用高。因此，在设计时使用潜水泵较为合适。格栅的选用一般根据泵站的布置方式和选用的泵而定。如泵站采用合建式，宜采用自动化程度高、占地面积小的粉碎型

11、格栅加潜污泵；也可单采用切割泵，但切割泵的效率太低，能耗大，增加了经常运行费用，故不宜采用。如泵站采用分建式，则可采用普通格栅加潜污泵。立交雨水系统泵站采用潜水泵，其设计流量在自动控制时应按设计秒流量确定，人工控制时应按最大小时流量确定，水泵数量应不少于2台，以保证有1台备用泵。水泵的控制手段与能否及时排除雨水密切相关。自动控制不仅有助于及时排水，还直接影响集水池的大小，可减小集水池容积，因此立交排水宜充分利用潜水泵易于实现自动控制的优点，采用报警水位双泵启动方式控制，即高水位(小雨)时启动1台水泵，超高水位(大雨)时再启动1台水泵并报警。值得注意的是，使用潜水泵时最低水位不应低于电动机露出液面部分的一半高度。潜水泵的安装，有悬吊式、斜拉式、自由移动式.轨道式自动耦合安装等形式。目前，小型雨水泵站中潜水泵多采用轨道式自动耦合安装，安装.检修时不需进入集水池，便于维护管理。四、结语立交雨水排水相比于一般道路排水具有其特殊性，设计时应充分考虑其排水特点，选择合理的设计参数和布置方式，需经多次验算复核，设计出与立交重要性相一致的雨水排水系统。参考文献：1室外排水设计规范（GBJ50014-2006）（2011版）2公路排水设计手册3城市排水泵站设计规程DBJ08222003.J10248-2003城市立交排水设计浅析