城市地下立交通道排水系統設計探討

高 彬

(太原市市政工程設計研究院，山西太原 030002)

隨著城市交通量激增，在道路交叉口或鐵路軌道處常常需要建設地下立體通道。地下通道由于要滿足車輛通行的凈空要求，通道最低點處的地面往往比周邊地面要低2 m～8 m，因此地道雨水一般難以依靠重力排入周邊雨水系統。另一方面，地道往往是交通的“咽喉”部位，交通量大，出現問題容易造成嚴重的群體性事件。因此地下通道排水是市政道路排水設計的重中之重，其設計應引起足夠的重視。

1 排水系統的選擇

地道排水系統的選擇一般應視地道最低點與周邊排水設施的高差情況，選用重力自排系統或泵站抽排系統。高程允許的情況下，當然是選取自排系統。如果周邊雨水系統高程不能接入或接入條件不好，則應采取設泵站抽排。不管采用哪種方式，最重要的是要確保排水系統出口的可靠。

2 設計參數的選取

眾所周知，立交地道排水設計標準高，這種高標準主要表現在以下四個設計參數的選取上。

2.1 設計重現期高

按照最新的GB 50268-2006室外排水設計規范(2014版)規定，一般區域重現期為2年～5年，地道排水不小于10年，一般為20年～50年，特別重要地區甚至可采用100年一遇。

2.2 匯水面積合理劃分

立交地下通道的匯水范圍一般包括地道及周邊引道等下凹區域。匯水面積一般從周邊區域的分水嶺開始計算下凹面積，此外還應根據周邊道路地勢情況考慮50 m～100 m范圍雨水溢流進地道的可能。最后還應參照建筑屋面排水的規定，加上地道外引道擋墻的一半面積。這一點常被設計者所忽視，考慮側向飄雨情形，是應該計算進去的。

許多地下通道被水淹的重要原因是周邊的水灌進通道造成的，特別是超標暴雨時，周邊出現積水，“水往低處流”，雨水自然就往地道匯集，這也是地道排水設計的一個關鍵，即防止外水進入，盡量縮小抽排范圍。要減少外部水匯入通道，主要措施有兩點:1)道路設置變坡點，盡可能將水攔在地道外;2)設置橫截溝，常常在高處和低處各設一道，坡道長時還應增加一道，橫截溝的雨水盡量接入通道外部的排水系統。

2.3 徑流時間短

按照最新的GB 50268-2006室外排水設計規范(2014版)規定，地面流行時間為2 min～10 min，地道引道坡度大，坡長一般為150 m～300 m，流行時間可取2 min～5 min。

2.4 徑流系數高

一般區域根據地表植被情況，綜合徑流系數常取0.5～0.65，地道匯水范圍內硬化面積占比高，綜合徑流系數常取0.8～1.0。

2.5 泵站規模的合理確定

地下通道排水標準高，但泵站規模并不是越大越好。泵站規模過大，不但造成進出水管路系統、泵站土建、設備等費用及占地增加，而且“大馬拉小車”不利于泵站的運行管理，同時水泵的頻繁啟動、關停對設備電機都會非常有害。

3 地道排水泵站的設計

采用泵站抽排是大多數立交地下通道必須采取的排水方式。與其他雨水泵站相比，立交地道雨水泵站的設計有幾處應引起注意。

3.1 地道排水泵站的形式

根據泵站與地道的位置關系，可分為合建式和分建式。合建式是指泵站設置在地道內或臨近通道。合建泵站的優點是泵站緊鄰通道低點，進水管路簡單，不需要單獨占地，缺點是管理不便，需要較高的自動化管理水平，暴雨時泵站易被水淹，運行可靠性較低。分建泵站是指泵站單獨建在地道外部合適的地方。分建泵站的優點是泵站維護管理方便，不易被水淹，運行可靠性高，缺點是需要單獨占地，進水管路較長。在條件許可情況下，應優先采用分建式泵站。

3.2 集水池的設計

按照《室外排水設計規范》規定，泵站集水池的有效池容應“不應小于最大一臺水泵30 s的出水量，而污水泵站則為最大單臺水泵5 min的抽水量”，這樣區別規定主要是考慮雨水泵站進水管系統容積較大，能緩沖較大水量。實際上許多地下立交通道泵站的進水管并不長，難以起到規范所謂的緩沖作用。實際設計時應結合“單臺水泵每小時啟動次數不應超過6次”，合理確定集水池有效池容。另外，集水池容易淤積，設計時除避免池體的死角，底部還應考慮設置不小于0.01的坡度，及清淤措施。

3.3 格柵的選取

按照《室外排水設計規范》規定，水泵前應設置格柵。地下通道泵站受周邊景觀要求往往需設置成全地下形式。地下泵站中，粉碎性格柵相比普通格柵而言，不存在柵渣清運等問題，在排放水體環保要求許可的情況下常常采用。在設計流量較小時，也可采用自動攪拌切割無堵塞水泵而取消格柵。

3.4 水泵的選型

地下通道立交泵站一般規模不大，大致在0.2 m3/s～1.5 m3/s，其凈揚程大多在2 m～8 m范圍內。而地下通道泵站受到占地、與周邊景觀協調等限制，往往采取全地下結構，水泵的運行管理維護都很不方便。潛水污水泵因具有結構緊湊、占地小、安裝維護簡單、運行方便可靠等諸多優點而被采用。為減少工程投資和方便管理，同時還要適應抽排雨水量的變化，地下立交通道泵站一般可選2臺～4臺同一型號水泵，并聯或交替運行。

3.5 備用泵的設置

按照《室外排水設計規范》規定，“雨水泵房可不設備用泵，立交道路的雨水泵房可視泵房重要性設置備用泵”，而《城鎮給水排水技術規范》規定，“道路立體交叉地道和為大型公共地下設施設置的雨水泵站應設置備用泵”，由于后者為強制性條文，所以立體道路通道泵站必須設置備用泵。備用泵不但可用作工作泵的備用，也可用來應對超標暴雨，但應注意與泵站進出水管系統的匹配，并應根據流量變化校核水泵揚程是否足夠。

3.6 供電保證

地道排水泵站供電負荷一般為二級，特別重要的為一級，雙電源設計。在當前的實際建設中，泵站供電很難保證雙電源，許多泵站因為供電問題在雨季不能啟泵，造成嚴重的積水問題。如果在單個泵站內設置自備電源，一方面花費巨大，另一方面由于使用頻率低，常疏于管理，真正需要時又難以派上用場。所以各個城市排水泵站的管理部門應結合城市供電的實際情況，配置車載移動電源，在周邊區域停電情況下能夠保證泵站的應急供電。

4 工程實例

某市中環路主線下穿現狀鐵路，下穿通道凈空4.5 m，通道最低點低于周邊排水系統，無法重力自排。設計采取泵站抽排方案，泵站為分建式全地下形式。根據當地暴雨強度公式，按重現期10年，抽排服務面積0.8 ha，綜合徑流系數取0.9，地面流行時間取5 min，計算最大排水量為0.37 m3/s，泵站規模取0.4 m3/s。在通道坡道外側設置橫截溝將外水截至自排雨水系統，坡道采用邊溝收水，在最低點處增設多篦雨水口以加強收水，邊溝和雨水口均接入一根d800進水管引入泵站集水池。在進水渠道上設置一道粉碎性格柵，集水池內設置3臺潛污泵，兩用一備，水泵型號為250TQW-800-12-45，額定流量800 m3/h，揚程12 m，電機功率45 kW。泵站共用一根DN600出水管，直接抽排河道。泵站建成后經過雨季試運行，通道內基本無積水現象。

總之，地下通道的排水設計必須依據現行國家規范要求，充分考慮泵站在實際運行過程中的各種工況，在堅持高標準和可靠性的同時，合理地選取各個設計參數，靈活處理各種實際問題。

［1］GB 50014-2006，室外排水設計規范(2014版)［S］.

［2］GB 50788-2012，城鎮給水排水技術規范［S］.

［3］張建新，呂 銳.下穿式道路立交雨水泵站設計參數探討［J］.給水排水，2012，38(1):30-32.

［4］黃濤濤.關于城市立交道路排水設計特點及方法的分析［J］.建材與裝飾，2012(6):277-278.