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摘要：阐述了下穿铁路立交雨水排放系统的特点及布置方式，分析了立交排水系统设计参数，介绍了立交泵站的设计要点，并结合故黄河旅游道路下穿陇海铁路立交工程排水设计实例进行介绍，为今后城市下穿铁路立交排水工程设计提供了借鉴。
关键词：下穿式铁路立交；排水泵站；工程实例
前言
随着国家经济快速发展，铁路建设不断提速，平改立项目及新建道路穿越铁路的项目不断增多。城市道路穿越铁路主要两种形式：上跨式和下穿式。下穿铁路立交桥主路往往较低，无法自然排水，易积水，若排水不及时，容易威胁行车行人安全，因此做好下穿铁路立交的排水对整个城市的交通起着至关重要的作用。
1.排水系统的特点
1.1地势低易积水
下穿立交节点大多位于交通流量大的主干道，下穿式立交道路的最低点往往比附近地面高程低2-8m，道路纵坡可达到6%以上，易形成洼地，降雨时聚水较快，排水不畅极易造成严重内涝，故立交排水设计标准要求高于常规排水设计。
1.2排水设计难度大
立交的存在阻隔了一个地区原有的区域排水系统，立交雨水和原区域雨水需要各成系统独立排除且互不干扰，增加了设计难度；在进行排水设计时，要统筹考虑整个立交范围的地面径流，设计过程较复杂；下穿铁路立交由道路（铁路）、桥梁、排水等多种专业在一起共同完成的综合性设计[1]，需相互配合协调。
2.平面布置分析
下穿铁路立交的排水系统主要有雨水收集系统和雨水泵站系统。雨水收集系统主要是将道路上的雨水收集引入到雨水泵站中，主要组成有排水沟、雨水口、雨水管道等。雨水泵站系统主要将引道内收集汇入的雨水通过泵提升排入到附近雨水系统中，主要组成有闸槽井、格栅（粉碎型格栅机）、集水井（泵井）、提升泵、出水井等。
下穿铁路立交排水应有独立的排水系统，保证出水口畅通无阻，尽量不要利用其他排水沟渠排出，并应本着高水高排，低水低排[2]的原则，合理确定立体交叉道路排水系统的汇水面积。在实际工程中，可以设置合适的反坡点、挡墙等方式减少汇水面积，避免不必要的雨水汇入。
3.下穿铁路立交排水参数设计分析
3.1雨水流量计算
雨水设计流量由《室外排水设计规范》GB50014-2006（2016年版）所提供的公式确定。
Q=qΨF
式中：
Q一雨水的设计流量（L/s）；
q一设计降雨强度[L/（s·hm2）]；
Ψ一径流系数；
F一汇水区域面积（hm2）
暴雨强度计算公式：
167A1（1+C lg P）（t+b）
式中：
q一一设计暴雨强度L/（s·hm2）；
P一一设计重现期（年）；
t一一降雨历时（min）；
A1，C，b，n一一参数，根据统计方法进行计算确定。。
根据《室外排水设计规范》（GB50014—2006）（2016版）中的规定，立交雨水管渠设计重现期不应小于10年，位于中心城区的重要地区，设计重现期应为20年~30年。建议设计前征求建设单位意见后再定。
规范规定地面集水时间应根据道路坡长、坡度和路面粗糙度等计算确定，宜2min~10min。有些下穿立交大多引道较短，坡度较大，集水较快，计算结果大多达不到2min。
3.2雨水收集系统
由于下立交快车道引道坡度较大，雨水地面径流流速较大，所以一般采取在下立交最低处设置多篦集水井收集雨水，就近进入泵站集水井。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆快车道雨水多采用路边带篦排水沟形式收集，慢车道一般引道坡度较小，常规做法是在路边间距25~50m设置一组雨水口，当道路纵坡大于2%时，雨水口间距可以大于50m，坡段较短（一般在300m以内）时，往往在道路最低点处集中收集，更为经济合理。雨水口的形式、数量和布置，应按汇水面积、雨水口的泄水能力和道路形式计算确定。雨水口和雨水连接管流量应考虑1.5～3倍的堵塞系数。
3.3泵站平面布置
排水泵站宜设置为单独的建筑物，泵站地面标高要防止泵站淹水。泵站室外地坪标高应按城镇防洪标准确定，并符合规划部门要求。泵房室内地坪应比室外地坪高0.2~0.3m。易受洪水淹没地区的泵站，其入口处设计地面标高应比设计洪水位高0.5m以上。
泵站总平面布置要会同建筑、结构、电力专业共同确定，值班人员工作、休息、生活设施如何设置要征求建设单位意见，简易泵站可不设值班人员。要因地制宜，既要节省用地，又要考虑建设单位要求。消防道路和绿化也要有所考虑。
3.4泵站集水井容积
对潜污泵站而言，集水井即泵室，集水井尺寸决定泵站大小和工程造价。集水井有效容积一般按不应小于最大一台泵30S的出水流量计算。有效容积计算水位为第一台泵启泵水位，同时去掉井内各种障碍物以及停泵水位下的水量。
3.5水泵的控制与安装
下立交雨水系统泵站宜采用潜污泵，多采用自控和手控两用。水泵宜选用同一型号，数量应不少于2台，不宜大于8台。立交雨水泵站视泵房重要性设置备用泵。
水泵控制采用报警水位多泵启动方式控制，即高水位（小雨）时启动1台水泵，超高水位（大雨）时再启动1台或多台水泵。一般情况下，第一台泵启泵水位为进水管中线位置，最后一台泵启泵水位低于快车道最低点路面0.2m左右。潜污泵时最低水位（即停泵水位）不应低于厂家提供的最低液位。
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井，便于维护管理。
4.实例分析-故黄河旅游道路下穿陇海铁路立交工程排水设计
4.1工程概况
故黄河旅游道路下穿越陇海铁路立交位于陇海线，道路中心线与陇海铁路交点的铁路里程为K233+902，下穿铁路采用1-9.0m钢筋混凝土框架结构。箱身净宽9.0m，箱身总长度48.58m，两侧返坡点道路全长570m。下穿道路的最低点为37.175m，低于附近故黄河洪水位标高39.53m，考虑下穿道路设置排水边沟收集雨水，通过雨水泵站排除。
4.2排水流量计算
采用徐州市暴雨强度公式
q=2670（1+0.72lgP）/（t+17.217）0.7069
其中暴雨重现期：p=20年；地面集水时间t=5.1min；综合径流系数：Ψ=0.9；汇水面积为0.5125 ha。计算雨水量为953m3/h，设计总排水能力为1100m3/h。
4.3泵井尺寸及设备选型
①泵井规格：圆形钢筋混凝土泵井φ×H＝7.0m×6.4m，选用3台300WQZ550-8-22自冲搅拌型潜污泵，二用一备作为工作泵；选用1台80WQZ50-10-3自冲搅拌型潜污泵作为排空泵；选用1台FSJ800*300粉碎型格栅除污机；选用2台CD1 2-12D型电动葫芦用于提升水泵及格栅除污机的检修。
②闸槽井规格：L×B×H=3.6m×1.8m×5.5m，配备SYZ型镶铜铸铁闸门（DN800mm）和QDA-60型手电两用启闭机一套。
③出水井规格：L×B×H=5.0m×4.0m×2.8m。
④泵站管道：进水管采用d800mm钢筋混凝土管，管道采用钢筋混凝土坞膀加固；出水管采用DN800mm钢筋混凝土管。
4.4雨水出路
雨水经排水泵站提升后排入西侧黄河故道。
5.结语
下穿铁路立交工程雨水排放工程设计应充分考虑到道路的安全性和交通功能，并接合地区实际情况和工程特点，合理确定参数取值、管道路线、泵站布置，确保下穿立交排水工程设计技术可靠，经济有效。
参考文献：
[1]王建伟.下穿式立交桥雨水系统设计［J］.中国给水排水，2002，18（1）：65-66.
[2]GB50014-2006.室外排水设计规范（2016年版）[S].北京：中国计划出版社，2016.
[3]黎维林.下穿式立交排水工程设计分析及工程实例[J].工程技术，2012.
论文作者:马晖
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/9
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