下穿式立交桥雨水系统设计

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摘要：对下穿式立交桥(下立交)雨水系统的组成与特点进行了介绍，结合设计经验对下立交雨水系统设计中的几个相关问题进行了探讨，并列举了设计实例。

关键词：下立交 雨水排水系统 雨水系统

随着国民经济和城市化建设的不断发展，城市道路的功能得到不断完善，复杂的城市道路网具有越来越多的城市立交桥。立交桥分为上跨式立交和下穿式立交(下立交)两种。据统计，下立交约占我国已建成立交桥的75%以上，而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。 1 下立交雨水系统的作用与特点

下立交雨水系统的作用是在汛期及时地排除下立交中汇集的雨水，维持道路交通的畅通。

由于下立交两侧引道纵坡一般都较大，具有降雨时聚水较快的特点，若排除不及时就会威胁行车行人安全，以致中断道路交通，而众多下立交一般又位于城市道路系统的咽喉部位，一旦交通中断往往影响很大，所以对其排水要求高于一般的雨水系统。 2 雨水系统组成

雨水系统由雨水收集系统和雨水泵站组成。其作用是收集集水范围内的雨水至集水池。由于下立交引道坡度较大(通常在2%～3.5%之间)，造成雨水的地面径流流速较大，接近甚至超过管道排放的流速，在引道上设置雨水井效果并不理想，所以一般采取在下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。多篦水井的个数是雨水设计流量与单个集水井 容纳流量的比值，并考虑1.2～1.5的堵塞系数。

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，下立交雨水泵站属于小型泵站。近几年的设计与运行经验表明，利用潜水泵的下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：①工程投资省，一般可节省40%～6 0%，工期可以缩短1/2～2/3；②安装维护方便，可临时安装；③运行安全可靠，辅助设备少，降低了故障率；④运行条件大为改善，泵房与控制室分开，振动、噪声小；⑤自动化程度高，潜水泵机组启动程序简单，操作程序简化；⑥简化泵房结构。 3 设计中应注意的问题

下立交雨水系统设计与城市雨水系统的设计原理相同，但有其特殊性。

3.1 设计标准与规模

雨水系统的设计标准，特别是泵站的设计规模与标准决定整个系统的投资和功能的发挥。根据《室外排水设计规范》(GBJ 14—8)中的规定，重要干道、地区或短期积水即能引起严重 后果的地区，重现期一般选用2～5年，并根据暴雨强度公式和雨水流量公式推求雨水设计流量。与城市雨水系统不同的是，下立交引道坡度较大，集水较快，并考虑立交的重要程度，应适当提高下立交排水的设计重现期，一般采用3年或3年以上。

3.2 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《室外排水设计规范》和设计手册中规定的不应小于最大一台泵5 min的出水流量计算，这是基于人工操作所需启动时间而要求的，随着水泵技术、自控技术的进步，集水池的容积可以减小［1］。

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。

3.3 水泵的控制与安装

下立交雨水系统泵站宜采用潜水泵，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，因此下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。

4 设计实例

上海浦东新区行政文化中心的政环路是一条环绕行政文化中心广场的马蹄形干道，该路与浦东世纪大道有东西两处交叉，在东处设计了下穿式立交桥。该设计中，立交最低处在地下水 位以上0.5 m，故未考虑排除地下水。下立交雨水经泵站提升后进入压力窖井，再纳入市政雨水管道。

泵站为半地下式，下部为集水池，上部为管理与生活设施。雨水收集采取在非机动车道最低处和暗埋段最低处设置横截沟，收集后由在非机动车道横截沟的最低处设置的200 mm管道将雨水引到在立交暗埋段最低处设置的横截沟，汇集后进入泵站集水池。横截沟上敷设GTG50H型水沟盖。在立交的东侧最低点设雨水泵房1座，内设400QW1500—10—75型潜水泵3台(2备1用)，水泵流量Q=1500m3/h，扬程H=98 kPa，n =990 r/min，配套电机功率为75 kW，水泵采取自动控制与现场控制相结合。

该雨水系统自建成后取得了较好的实际运行效果。

参考文献：

［1］ 王少林.排水泵站集水池最小有效容积计算问题的探讨［J］.给水排水，1998，24(6)：26-28.