呼市南二環(huán)地道雨水泵站設(shè)計(jì)要點(diǎn)與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

張 健

(上海市政交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200030)

呼市南二環(huán)地道雨水泵站設(shè)計(jì)要點(diǎn)與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

張 健

(上海市政交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200030)

對(duì)呼和浩特市南二環(huán)地道雨水泵站的設(shè)計(jì)要點(diǎn)予以介紹，同時(shí)面對(duì)泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一定的情況下，通過(guò)各種技術(shù)措施，盡可能提升泵站自身的生存能力，確保地道泵站遇有超標(biāo)降雨時(shí)能正常工作，盡早排出地道內(nèi)積水，恢復(fù)正常的交通秩序，將不利的社會(huì)影響降至最低。

地道雨水泵站，潛水泵，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期

0 引言

2012年，位于呼和浩特市的南二環(huán)快速路(二標(biāo))開(kāi)始進(jìn)入工程設(shè)計(jì)階段。根據(jù)道路總體方案，在南二環(huán)東二環(huán)節(jié)點(diǎn)，設(shè)置東二環(huán)下穿長(zhǎng)地道1座，地道采用暗埋段與敞開(kāi)段、相結(jié)合的形式設(shè)計(jì)。為解決進(jìn)入下穿地道的雨水排水問(wèn)題，根據(jù)項(xiàng)目情況及縱橫斷面布置的特點(diǎn)，設(shè)置地道雨水泵站2座，即東二環(huán)1號(hào)地道泵站和2號(hào)地道泵站，以雨水強(qiáng)排模式將雨水提升后排入附近已建的市政排水管道中。

1 工程概況

根據(jù)東二環(huán)長(zhǎng)地道方案的縱斷面設(shè)計(jì)，分別在長(zhǎng)地道出入口兩端、敞開(kāi)段、暗埋段分界處及最低點(diǎn)處設(shè)置數(shù)道橫截溝(寬×深=0.5 m×0.5 m)攔截進(jìn)入地道的雨水。通過(guò)橫截溝及地道兩側(cè)排水邊溝的共同作用來(lái)收集并轉(zhuǎn)輸雨水，雨水經(jīng)最低點(diǎn)處橫截溝及暗埋管道(DN600～DN800)直接進(jìn)入東二環(huán)1號(hào)(2號(hào))地道雨水泵站(附壁式泵站)，經(jīng)水泵提升后予以排除。

根據(jù)規(guī)范所要求的“高水高排，低水低排”的原則，在地道出入口外側(cè)設(shè)置路面駝峰，阻止外界雨水進(jìn)入地道，外界“高水”通過(guò)地面雨水排水系統(tǒng)自行排入臨近河道——小黑河。地道敞開(kāi)段范圍內(nèi)的雨水由設(shè)置的地道雨水泵站予以排除。

1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程中，采用呼和浩特市設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式：

其中，P為設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期，年，地道部分取5年；q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/(s·ha)；t為降雨歷時(shí)，min，t=t1+m×t2，t1為起始段地面集水時(shí)間，地道部分取5min，m為折減系數(shù)，根據(jù)GB50014—2006室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2011年版)，本工程中m取值為2；t2為管道內(nèi)雨水流行時(shí)間，min。

雨水量計(jì)算：

Qy=q×ψ×F。

其中，Qy為雨水設(shè)計(jì)流量，L/s；q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/(s·ha)；F為匯水面積，ha；ψ為綜合徑流系數(shù)，地道部分取0.90。

根據(jù)雨水量公式及匯水面積計(jì)算，東二環(huán)1號(hào)泵站設(shè)計(jì)流量為0.62m3/s，2號(hào)泵站設(shè)計(jì)流量為0.62m3/s。

1號(hào)(2號(hào))泵站中，設(shè)置4臺(tái)潛水泵，3用1備，單泵流量0.21m3/s，揚(yáng)程11m，功率為37kW。

1.2 工藝方案

地道泵站采用附壁式設(shè)計(jì)，泵站側(cè)壁緊貼地道外壁，設(shè)置變配電所，不設(shè)置管理用房，潛水泵由集水池水位自動(dòng)控制啟停。

發(fā)生降雨時(shí)，地道內(nèi)雨水收集后，經(jīng)DN800泵站雨水進(jìn)水管進(jìn)入泵站，經(jīng)雨水格柵過(guò)濾大粒徑懸浮顆粒及固體物質(zhì)后進(jìn)入集水池，待水位上升至潛水泵啟泵水位后，水泵開(kāi)始依次運(yùn)轉(zhuǎn)將雨水予以提升，最終排入室外市政雨水管道內(nèi)(見(jiàn)圖1)。

4臺(tái)潛水泵由集水池水位自動(dòng)控制啟停，其中1臺(tái)為備用泵。當(dāng)水位上升至設(shè)計(jì)最低水位時(shí)，第1臺(tái)水泵開(kāi)始啟動(dòng)，隨著雨水量的增大，水位逐漸加速上升，第2臺(tái)水泵開(kāi)始啟動(dòng)，至最高水位時(shí)，3臺(tái)水泵全部啟動(dòng)。當(dāng)集水池水位下降至設(shè)計(jì)最低水位后，水泵開(kāi)始自動(dòng)關(guān)閉。遇有水位快速上漲至報(bào)警水位(水泵間地下1層標(biāo)高以下0.3m)的情況(超標(biāo)雨水進(jìn)入雨水泵站)，系統(tǒng)自動(dòng)向遠(yuǎn)端控制中心報(bào)警，同時(shí)，進(jìn)水管后端的電動(dòng)啟閉機(jī)啟動(dòng)，控制進(jìn)水端處閘門(mén)予以關(guān)閉，強(qiáng)行切斷進(jìn)水水流，以確保雨水泵站自身系統(tǒng)安全(防止泵站電路漏電及因電氣短路造成的泵站癱瘓)；待集水池水位下降至設(shè)計(jì)最低水位后，該閘門(mén)才自動(dòng)開(kāi)啟，潛水泵重新開(kāi)始工作，排除地道內(nèi)積水。為避免水泵啟停過(guò)于頻繁，4臺(tái)潛水泵應(yīng)逐次予以啟動(dòng)工作。各臺(tái)水泵的工作時(shí)間及次數(shù)應(yīng)基本均勻。

本泵站為地下式泵站，盡管泵站位于北方呼和浩特市，但仍存在地下室內(nèi)部濕度較大的問(wèn)題，且有有毒有害氣體自然逸出的可能，為此水泵間及變配電所內(nèi)設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)定期自動(dòng)啟動(dòng)，以排出室內(nèi)濕氣及可能存在的有毒有害氣體。在地下泵站內(nèi)，設(shè)置有毒氣體(主要為H2S)測(cè)試儀表，以策安全。

泵站集水池內(nèi)設(shè)置集水坑，另設(shè)潛水排污泵1臺(tái)(Q=40m3/h，H=15m，N=4kW)，平時(shí)置于庫(kù)房?jī)?nèi)備用，遇檢修時(shí)放入集水坑內(nèi)以排除多余廢水，出水軟管與專用出水管路接通，廢水最終排入室外市政污水管道中。

泵站設(shè)置出入口2個(gè)，一個(gè)從地道主車(chē)道內(nèi)進(jìn)入，為主要設(shè)備及物料進(jìn)出通道，另外設(shè)垂直應(yīng)急通道1個(gè)，便于人員從現(xiàn)狀地面經(jīng)垂直爬梯直接進(jìn)入泵站內(nèi)。

泵站豎向剖面圖見(jiàn)圖2。

2 泵站設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

隨著全球化時(shí)代的來(lái)臨，異常氣候已越來(lái)越多地影響著人們的工作與生活，各種災(zāi)害天氣不時(shí)發(fā)生。當(dāng)發(fā)生大流量的超標(biāo)降雨時(shí)，以往傳統(tǒng)泵站往往難以應(yīng)付，地道內(nèi)大量積水，影響道路交通安全甚至發(fā)生人身傷害的事件不時(shí)見(jiàn)諸報(bào)端。

鑒于提高地道雨水泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工程投資影響較大，本工程著眼于在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)滿足規(guī)范要求的前提下，盡可能提升泵站自身的生存能力，以確保超標(biāo)降雨發(fā)生時(shí)，泵站能正常運(yùn)轉(zhuǎn)；甚至在災(zāi)后，迅速恢復(fù)使用，以盡快恢復(fù)道路交通和城市秩序，降低社會(huì)不良影響。

基于以上考慮，本工程主要通過(guò)以下技術(shù)措施，以達(dá)到上述目標(biāo)。

1)在進(jìn)水管后端加設(shè)雙向鑲銅鑄鐵方閘門(mén)(雙向受壓)，采用手電兩用式啟閉機(jī)進(jìn)行控制。閘門(mén)平時(shí)常開(kāi)，當(dāng)集水池內(nèi)水位急速上升，即雨水進(jìn)水量超過(guò)潛水泵排水能力時(shí)，啟動(dòng)閘門(mén)關(guān)閉進(jìn)水管；水位上升至報(bào)警水位時(shí)，進(jìn)水管后端的電動(dòng)啟閉機(jī)啟動(dòng)，控制閘門(mén)下降關(guān)閉進(jìn)水管，強(qiáng)行切斷進(jìn)水水流，以確保雨水泵站自身系統(tǒng)安全；待集水池水位下降至設(shè)計(jì)最低水位后，該閘門(mén)才自動(dòng)開(kāi)啟，潛水泵重新開(kāi)始工作，排除地道內(nèi)積水。

2)當(dāng)超標(biāo)雨水大量進(jìn)入地道及泵站時(shí)，閘門(mén)自動(dòng)關(guān)閉導(dǎo)致地道內(nèi)積水無(wú)法排出，為避免地道內(nèi)雨水漫溢進(jìn)入泵站引發(fā)電氣災(zāi)害造成泵站癱瘓，在泵站及變配電所進(jìn)門(mén)處，設(shè)置防護(hù)密閉門(mén)(雙扇固定門(mén)檻鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)，設(shè)計(jì)壓力0.10MPa)。該門(mén)具有抗壓、抗?jié)B功能，能有效阻止雨水侵入泵站內(nèi)，保證即使出現(xiàn)地道內(nèi)部大量積水的不利情況，也不會(huì)影響泵站內(nèi)設(shè)備使用安全，泵站可以安全正常不間斷地工作，盡早排出地道積水，恢復(fù)正常的交通秩序，減少人民群眾的財(cái)產(chǎn)損失。

3)優(yōu)化泵站出風(fēng)口設(shè)計(jì)。常規(guī)地道泵站設(shè)計(jì)中，一般采用側(cè)壁式風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)出風(fēng)口位于地道側(cè)壁上，泵站主要是與地道內(nèi)部空氣進(jìn)行置換，由于地道內(nèi)本身空氣質(zhì)量較差，富含各種汽車(chē)尾氣，容易影響泵站內(nèi)部的空氣質(zhì)量；同時(shí)對(duì)泵站而言，該出風(fēng)口也是一個(gè)易漏水點(diǎn)，地道積水容易通過(guò)風(fēng)口漫溢至泵站內(nèi)部，導(dǎo)致泵站內(nèi)部積水，引發(fā)電氣災(zāi)害。本方案考慮，將泵站出風(fēng)口置于地

面上的應(yīng)急通道間內(nèi)，通過(guò)風(fēng)管直接將廢氣從應(yīng)急通道間排出，再采用自然進(jìn)風(fēng)模式，補(bǔ)充泵站及變配電所內(nèi)的空氣。

4)增加垂直應(yīng)急通道。在泵站出入口設(shè)計(jì)方面，主通道位于地道內(nèi)，為主要的設(shè)備及物料進(jìn)出通道，考慮到防護(hù)門(mén)啟閉速度較慢，在泵站建成后不常用。人員進(jìn)出主要通過(guò)位于地道上部的垂直應(yīng)急通道予以解決。該應(yīng)急通道間位于輔道綠化帶內(nèi)，平時(shí)便于管養(yǎng)人員進(jìn)出，少量的格柵柵渣也可以通過(guò)此通道進(jìn)出。遇有地道大量積水的情況出現(xiàn)時(shí)，人員也可以通過(guò)該出入口直接進(jìn)入泵站，采用手動(dòng)操作模式，控制泵站運(yùn)行。

5)抬高變配電所房間的地坪標(biāo)高。與泵站合建的變配電所，出于安全考慮，設(shè)計(jì)房間地坪標(biāo)高高于泵站地坪標(biāo)高0.5m，確保變配電所供電安全。

泵站豎向剖面圖見(jiàn)圖3。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)3年的施工建設(shè)，該地道泵站于2016年投入運(yùn)行。

本工程設(shè)計(jì)的初衷在于，考慮到泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一定(滿足現(xiàn)行規(guī)范要求)的情況下，在不大量增加工程投資的前提下，通過(guò)種種技術(shù)措施，盡可能提高泵站自身的生存能力，確保在不利氣象條件出現(xiàn)的情況下，即遇有超標(biāo)雨水進(jìn)入泵站時(shí)，通過(guò)泵站自身的功能實(shí)現(xiàn)，使泵站能夠正常工作，盡可能減小地道的損失，盡早恢復(fù)城市道路交通，將社會(huì)不利影響降至最低。

然而，本工程也存在小小的遺憾，在項(xiàng)目建設(shè)的過(guò)程中，GB50014—2006室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2011年版)已經(jīng)經(jīng)歷了兩輪修編，即2014年版修編和2016年版修編，地道泵站對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也由此提高至50年一遇，該泵站面臨著剛建成就落伍的“囧”境。由此也說(shuō)明，在地道泵站設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)具有一定的前瞻性和超前性，以確保工程項(xiàng)目能跟得上社會(huì)前進(jìn)的步伐。

[1] 沈 磊，徐劍國(guó).中環(huán)線(浦西段)地道出入口排水設(shè)計(jì)分析[J].中國(guó)市政工程，2007(z1):55,59.

[2] 何 凡，張 洋.下穿式鐵路立交引道排水設(shè)計(jì)[J].城市道橋與防洪，2007(9):50-52.

[3] 鄧廣慧，韓劭鈞.關(guān)于地鐵排水中存在問(wèn)題及泵站設(shè)計(jì)的探討[J].黑龍江科技信息，2009(22):222.

The design points & experiences of tunnel rain pumping station of the south second ring road in Hohhot

Zhang Jian

(ShanghaiMunicipal&TrafficDesignInstituteCo.,Ltd,Shanghai200030,China)

It introduces the design points of tunnel rain pumping station of the south second ring road in Hohhot, while facing the situation of the certain pumping station design standards, through various technical measures, we try to enhance the survival ability of pumping station as far as possible, to ensure that the pumping station can work in case of rainfall exceeding the standard, in order to discharge water from the tunnel as soon as possible, restore the normal traffic order and reduce the adverse social impact to a minimum.

tunnel rain pumping station, submersible pump, design return period

1009-6825(2017)20-0137-02

2017-05-08

張 健(1981- )，男，工程師,注冊(cè)公用設(shè)備工程師(給水排水)，注冊(cè)咨詢工程師(投資)

TU991.35

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