某路口下穿通道排水设计

摘　要：下穿通道两端设置反坡，排水管按“高水高排，低水低排”的原则进行设计，尽量减少流入通道内的雨水，减小下穿通道雨水提升泵站的规模，节省工程投资和运行费用；下穿通道雨水提升泵站必需安全可靠，保证下穿通道排水通畅。

关键词：下穿通道，排水设计
项目概况：该路口在南北方向上设置下穿通道，东西方向采用平交。下穿通道整体成“V”型，下穿通道中心最低点在交叉路口中心处，且通道最低点排水标高远低于通道外周边市政排水管渠底标高，因此通道内的集水无法通过重力流排出，需增设提升泵站，通过动力将雨水提升排入原有的道路排水系统。
　　设计原则：下穿通道两端设置反坡，排水管按“高水高排，低水低排”的原则进行设计，尽量减少流入通道内的雨水，减小下穿通道雨水提升泵站的规模，节省工程投资和运行费用；下穿通道雨水提升泵站必需安全可靠，保证下穿通道排水通畅。
　　通道抽排雨水量计算：该通道需动力提升的汇水面积为0.55公顷，径流系数为0.9，按3年设计重现期，计算得泵站设计规模为750m3/h。

　　通道排水设计：通道内的雨水通过边沟收集，在下穿通道的最低点排入雨水提升泵站。
　　通道内排水边沟的通常做法是在通道框架内现浇排水边沟，为了保证排水量，排水边沟高0.8米。由于通道路面需平至排水边沟顶面，造成通道路面结构层较厚，为满足通道净空要求，框架底需加深，造成基坑开挖工程量大，整体投资增加。
　　本工程采用排水边沟嵌入框架底板的形式，与框架形成整体，底板厚度相应在底部突出，这样可以降低0.95米的地道框架结构高，减少开挖量，从而减少投资。
排水泵站设计：
一般设计存在的弊端：一般雨水泵站设计，集水池容积按规范要求不应小于最大一台水泵30s的出水量选取，选取的集水池容积较小。虽然造价较省，但是造成水泵频繁开停，超出规范中每小时开动水泵不超过6~8次的要求，增加能源的损耗，缩短水泵电机寿命，易于损坏。而通过增大集水井容积来减少水泵频繁启动的方式，又造成集水井容积过大，增加工程投资。
　　因此，集水井容积大小和水泵选取搭配如何协调统一是雨水泵站设计的关键。集水井容积是否经济合理，所选水泵启动频率能否满足规定要求，水泵的损耗是否控制在合理范围内至关重要。
本次设计情况：本次设计选用两台同型号的潜水排污泵，单台抽排量为750~870m3/h。重现期P≤3时，一用一备，启泵时集水井有效容积27.2 m3；重现期P>3时，两台水泵同时启动运行。
　　通过上述可能出现的两种情况，对水泵运行工况进行校核。
　　具体校核过程为：首先列出两种情况下水泵停止运行~再次启动所需时间T补、水泵启动~停泵运行时间T抽、水量平衡的计算式，并将其转化为计算表格，通过表格中的数据可以直观表现出不同雨水量条件下补给和抽排的时间t，得出水泵每小时的启动次数。以第一种情况P≤3时一台泵运行为例，水泵运行工况详见下表：

　　从上表可以看出，本设计水泵运行频率满足规范要求，集水池容积与水泵选型合理。
　　采用这种方式设计的先进性：目前很少有资料对水泵启动频率提出详细的计算校核。本次通过上述方式很直观快捷的对所选用的水泵启动频率进行校核，对选泵在实际运行中频率过大或过小提出合理性的分析，通过合理设置集水井容积、搭配合适的水泵等方法，使集水井容积和和水泵启动频率达到一种最优组合，从而消除了水泵运行的不安全因素，减少不必要的集水井容积，减少投资和运行费用。
　　并且还可对表格中相应的参数进行直接调整，通过泵的频率验算成果，使集水井容积和水泵流量达到最优解。