探究小型潛水泵站解決橋涵積水的設計方法

【摘要】潛水泵站是城市市政工程建設的重要環節，它在解決城市低洼地帶的積水，有效避免城市內澇的出現等方面發揮著重要的作用。本文以江高鐵交涵為例，主要介紹小型潛水泵站的設計思路及設計要點及難點。

【關鍵詞】潛水泵站；設計思路；設計要點

隨著城市建設的逐步發展，市政道路建設從地面發展到跨線橋。對于高架道路通暢采取高水高排的排水模式；對于下穿交叉道路或者構建筑物而言，其最低點設計路面標高低于周邊路面，無法以重力流的形勢牌坊，因此必須配置潛水泵站來抽排雨水。在暴雨季節，立交通道和鐵交涵洞積水現象時有發生，嚴重時導致通道封閉，給群眾生活造成極大不便，甚至威脅到車輛及行人的人生安全。

一、現有路涵概況

江高鐵交涵位于江高高塘市場附近，由江映路下穿廣珠鐵路形成，是金沙社區和珠江村群眾出行的重要通道，由于地勢低洼，現狀排水設施排水能力不足，暴雨期間涵洞積水嚴重，對過往車輛行車安全造成隱患，對周邊環境產生影響。

二、解決方案

在鐵路旁設置1座集水池，水池內配置4臺水泵（其中1臺備用），雨水經涵洞兩側明溝排至集水池，經提升后由混凝土承插管排入大田引河。

三、設計思路

1、資料收集

前期資料的完整性和可靠性是潛水泵站設計合理性的前提，從而使潛水泵站的設計與鐵交涵水浸情況相符合，充分發揮污水泵站的作用。在潛水泵站設計資料收集中，須注意一下問題：

1）潛水泵站的位置確定、地形測量及水文資料

泵站位置。廣珠鐵路與大田引河之間為閑置荒地，現狀無建筑物覆蓋，為廣珠鐵路用地范圍，符合建設條件。本次選擇在廣珠鐵路和大田引河之間設置污水泵站及附屬構筑物，并盡量靠近鐵交涵布置。

鐵交涵附近地形測量。1：200數字化地形測量（測量范圍可由甲方指定），也可根據泵站匯水面積進行確定。采取沿用管道的中心線的兩側各20m～30m的標準，確定污水泵站排出管道的測量范圍。在測區內每隔一定距離布設永久性平面和高程控制點。在泵站選址處進行地質鉆探以便確定地質條件情況。

水文資料。查找白云區水務局存檔的水文資料，掌握江高鎮范圍內的降雨指標，準確計算降雨強度。摸清大田引河在暴雨期間的設計水位（按二十年一遇暴雨），以便選擇潛水泵站的型號。

2、潛水泵站的設計流程

江高鐵交橋的潛水泵站包含雨水構-格柵間—進水管—集水池—潛水泵站—出水管—大田引河的抽排流程。鐵交涵排水與一般的道路排水有所區別，主要有如下特點：雨水匯流時間短，水量大；排水設計標準高于一般道路。江高鐵交涵的涵底高程是附近地形中的最低點，雨水匯集在洞口（根據實際調查情況，涵洞無影響道路功能的地下水），無法自流排放，需要設置潛水泵站，經潛水泵提升后排放。（見圖1平面布置圖）

1）雨量計算

根據《室外排水設計規范》（GB 50014-2006（2014年版）），立交路面排水設計時，參數選取較高標準。設計中，暴雨強度公式采用廣東地區公式，徑流量查詢《廣東省暴雨徑流查算表》。設計重現期采用20a，起始集雨時間取2min，綜合徑流系數采用0.9，管道折減系數為2，排水溝為1.2。根據實際調查情況，該涵洞匯水面積達9000m2。

2）雨水收集設置

本次設計中，在鐵交涵內側邊置縱向排水溝并在引道坡上設置橫向排水溝，進行雨水收集。雨水溝上安裝防跳雨水篦子，便于集水。雨水收集后，通過雨水管排入潛水泵站集水池，通過潛水泵提升后排入大田引河。

3）潛水泵的選擇

江高鐵交涵潛水泵采用軸式潛水泵。為了適應雨量變化的要求，本次設計采用1中型、2臺小型水泵組合，另外設置1臺備用小型水泵。其中小型水泵選用可調整葉片的軸流泵，使水泵可以利用調整葉輪角度來調整水量，提高水泵使用率。中型水泵的設計流量采用設計雨水量的1/2，小型水泵的設計流量采用設計雨水量的1/4。

水泵的揚程根據水泵的啟停水位、沿程水頭損失以及大田引河的設計水位進行計算，并應用水泵停止水位來符合。

4）潛水泵站主體設計

本次潛水泵站設計成干室平底泵房，集水池采用圓形集水池。集水池的有效容量為水泵中的最低啟動水位計算到最高停止水位。集水池底標高根據水泵樣本和吸水喇叭口的要求確定。水泵壓力出水管水平設置，并予埋套管，同事設置柔性接頭，以便減小轉動軸不平穩而產生的應力。集水池內設置液位儀，根據水位變化自動開停水泵。進水格柵采用預制人工格柵，人工清渣與安裝檢修。

四、結語

1）鐵交涵排水系統中，其收集和排放系統必須安全可靠。

2）中小型潛水泵站在市政橋涵積水問題上運用普遍，其結構緊湊、占地面積小。潛水軸流泵可直接安裝于集水池內，無需建造專門的泵房用來安裝泵及電機，可以節省大量的土地及基建費用。與傳統泵站相比其優勢非常明顯，設計時應詳細了解最新的設備性能、同類泵站使用者的經驗、有關設計規范要求等，努力使設計作品達到經濟效益、社會效益、環境效益的最佳結合。

參考文獻：

[1]GB50014-2006，室外排水設計規范[S]

[2]GB50265-2010，泵站設計規范[S]

[3]林慶、林昌國.淺談雨水泵站設計.1999

[4]王紅升.雨水泵站設計注意的幾點問題研究.2013