呼市南二环地道雨水泵站设计要点与经验总结

张 健

(上海市政交通设计研究院有限公司，上海 200030)

呼市南二环地道雨水泵站设计要点与经验总结

张 健

(上海市政交通设计研究院有限公司，上海 200030)

对呼和浩特市南二环地道雨水泵站的设计要点予以介绍，同时面对泵站设计标准一定的情况下，通过各种技术措施，尽可能提升泵站自身的生存能力，确保地道泵站遇有超标降雨时能正常工作，尽早排出地道内积水，恢复正常的交通秩序，将不利的社会影响降至最低。

地道雨水泵站，潜水泵，设计重现期

0 引言

2012年，位于呼和浩特市的南二环快速路(二标)开始进入工程设计阶段。根据道路总体方案，在南二环东二环节点，设置东二环下穿长地道1座，地道采用暗埋段与敞开段、相结合的形式设计。为解决进入下穿地道的雨水排水问题，根据项目情况及纵横断面布置的特点，设置地道雨水泵站2座，即东二环1号地道泵站和2号地道泵站，以雨水强排模式将雨水提升后排入附近已建的市政排水管道中。

1 工程概况

根据东二环长地道方案的纵断面设计，分别在长地道出入口两端、敞开段、暗埋段分界处及最低点处设置数道横截沟(宽×深=0.5 m×0.5 m)拦截进入地道的雨水。通过横截沟及地道两侧排水边沟的共同作用来收集并转输雨水，雨水经最低点处横截沟及暗埋管道(DN600～DN800)直接进入东二环1号(2号)地道雨水泵站(附壁式泵站)，经水泵提升后予以排除。

根据规范所要求的“高水高排，低水低排”的原则，在地道出入口外侧设置路面驼峰，阻止外界雨水进入地道，外界“高水”通过地面雨水排水系统自行排入临近河道——小黑河。地道敞开段范围内的雨水由设置的地道雨水泵站予以排除。

1.1 设计参数

本工程中，采用呼和浩特市设计暴雨强度公式：

其中，P为设计暴雨重现期，年，地道部分取5年；q为设计暴雨强度，L/(s·ha)；t为降雨历时，min，t=t1+m×t2，t1为起始段地面集水时间，地道部分取5min，m为折减系数，根据GB50014—2006室外排水设计规范(2011年版)，本工程中m取值为2；t2为管道内雨水流行时间，min。

雨水量计算：

Qy=q×ψ×F。

其中，Qy为雨水设计流量，L/s；q为设计暴雨强度，L/(s·ha)；F为汇水面积，ha；ψ为综合径流系数，地道部分取0.90。

根据雨水量公式及汇水面积计算，东二环1号泵站设计流量为0.62m3/s，2号泵站设计流量为0.62m3/s。

1号(2号)泵站中，设置4台潜水泵，3用1备，单泵流量0.21m3/s，扬程11m，功率为37kW。

1.2 工艺方案

地道泵站采用附壁式设计，泵站侧壁紧贴地道外壁，设置变配电所，不设置管理用房，潜水泵由集水池水位自动控制启停。

发生降雨时，地道内雨水收集后，经DN800泵站雨水进水管进入泵站，经雨水格栅过滤大粒径悬浮颗粒及固体物质后进入集水池，待水位上升至潜水泵启泵水位后，水泵开始依次运转将雨水予以提升，最终排入室外市政雨水管道内(见图1)。

4台潜水泵由集水池水位自动控制启停，其中1台为备用泵。当水位上升至设计最低水位时，第1台水泵开始启动，随着雨水量的增大，水位逐渐加速上升，第2台水泵开始启动，至最高水位时，3台水泵全部启动。当集水池水位下降至设计最低水位后，水泵开始自动关闭。遇有水位快速上涨至报警水位(水泵间地下1层标高以下0.3m)的情况(超标雨水进入雨水泵站)，系统自动向远端控制中心报警，同时，进水管后端的电动启闭机启动，控制进水端处闸门予以关闭，强行切断进水水流，以确保雨水泵站自身系统安全(防止泵站电路漏电及因电气短路造成的泵站瘫痪)；待集水池水位下降至设计最低水位后，该闸门才自动开启，潜水泵重新开始工作，排除地道内积水。为避免水泵启停过于频繁，4台潜水泵应逐次予以启动工作。各台水泵的工作时间及次数应基本均匀。

本泵站为地下式泵站，尽管泵站位于北方呼和浩特市，但仍存在地下室内部湿度较大的问题，且有有毒有害气体自然逸出的可能，为此水泵间及变配电所内设置轴流风机，风机定期自动启动，以排出室内湿气及可能存在的有毒有害气体。在地下泵站内，设置有毒气体(主要为H2S)测试仪表，以策安全。

泵站集水池内设置集水坑，另设潜水排污泵1台(Q=40m3/h，H=15m，N=4kW)，平时置于库房内备用，遇检修时放入集水坑内以排除多余废水，出水软管与专用出水管路接通，废水最终排入室外市政污水管道中。

泵站设置出入口2个，一个从地道主车道内进入，为主要设备及物料进出通道，另外设垂直应急通道1个，便于人员从现状地面经垂直爬梯直接进入泵站内。

泵站竖向剖面图见图2。

2 泵站设计亮点

随着全球化时代的来临，异常气候已越来越多地影响着人们的工作与生活，各种灾害天气不时发生。当发生大流量的超标降雨时，以往传统泵站往往难以应付，地道内大量积水，影响道路交通安全甚至发生人身伤害的事件不时见诸报端。

鉴于提高地道雨水泵站设计标准对工程投资影响较大，本工程着眼于在设计标准满足规范要求的前提下，尽可能提升泵站自身的生存能力，以确保超标降雨发生时，泵站能正常运转；甚至在灾后，迅速恢复使用，以尽快恢复道路交通和城市秩序，降低社会不良影响。

基于以上考虑，本工程主要通过以下技术措施，以达到上述目标。

1)在进水管后端加设双向镶铜铸铁方闸门(双向受压)，采用手电两用式启闭机进行控制。闸门平时常开，当集水池内水位急速上升，即雨水进水量超过潜水泵排水能力时，启动闸门关闭进水管；水位上升至报警水位时，进水管后端的电动启闭机启动，控制闸门下降关闭进水管，强行切断进水水流，以确保雨水泵站自身系统安全；待集水池水位下降至设计最低水位后，该闸门才自动开启，潜水泵重新开始工作，排除地道内积水。

2)当超标雨水大量进入地道及泵站时，闸门自动关闭导致地道内积水无法排出，为避免地道内雨水漫溢进入泵站引发电气灾害造成泵站瘫痪，在泵站及变配电所进门处，设置防护密闭门(双扇固定门槛钢结构防护密闭门，设计压力0.10MPa)。该门具有抗压、抗渗功能，能有效阻止雨水侵入泵站内，保证即使出现地道内部大量积水的不利情况，也不会影响泵站内设备使用安全，泵站可以安全正常不间断地工作，尽早排出地道积水，恢复正常的交通秩序，减少人民群众的财产损失。

3)优化泵站出风口设计。常规地道泵站设计中，一般采用侧壁式风机，风机出风口位于地道侧壁上，泵站主要是与地道内部空气进行置换，由于地道内本身空气质量较差，富含各种汽车尾气，容易影响泵站内部的空气质量；同时对泵站而言，该出风口也是一个易漏水点，地道积水容易通过风口漫溢至泵站内部，导致泵站内部积水，引发电气灾害。本方案考虑，将泵站出风口置于地

面上的应急通道间内，通过风管直接将废气从应急通道间排出，再采用自然进风模式，补充泵站及变配电所内的空气。

4)增加垂直应急通道。在泵站出入口设计方面，主通道位于地道内，为主要的设备及物料进出通道，考虑到防护门启闭速度较慢，在泵站建成后不常用。人员进出主要通过位于地道上部的垂直应急通道予以解决。该应急通道间位于辅道绿化带内，平时便于管养人员进出，少量的格栅栅渣也可以通过此通道进出。遇有地道大量积水的情况出现时，人员也可以通过该出入口直接进入泵站，采用手动操作模式，控制泵站运行。

5)抬高变配电所房间的地坪标高。与泵站合建的变配电所，出于安全考虑，设计房间地坪标高高于泵站地坪标高0.5m，确保变配电所供电安全。

泵站竖向剖面图见图3。

3 结语

经过3年的施工建设，该地道泵站于2016年投入运行。

本工程设计的初衷在于，考虑到泵站设计标准一定(满足现行规范要求)的情况下，在不大量增加工程投资的前提下，通过种种技术措施，尽可能提高泵站自身的生存能力，确保在不利气象条件出现的情况下，即遇有超标雨水进入泵站时，通过泵站自身的功能实现，使泵站能够正常工作，尽可能减小地道的损失，尽早恢复城市道路交通，将社会不利影响降至最低。

然而，本工程也存在小小的遗憾，在项目建设的过程中，GB50014—2006室外排水设计规范(2011年版)已经经历了两轮修编，即2014年版修编和2016年版修编，地道泵站对应的设计标准也由此提高至50年一遇，该泵站面临着刚建成就落伍的“囧”境。由此也说明，在地道泵站设计过程中，应具有一定的前瞻性和超前性，以确保工程项目能跟得上社会前进的步伐。

[1] 沈 磊，徐剑国.中环线(浦西段)地道出入口排水设计分析[J].中国市政工程，2007(z1):55,59.

[2] 何 凡，张 洋.下穿式铁路立交引道排水设计[J].城市道桥与防洪，2007(9):50-52.

[3] 邓广慧，韩劭钧.关于地铁排水中存在问题及泵站设计的探讨[J].黑龙江科技信息，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

张 健(1981- )，男，工程师,注册公用设备工程师(给水排水)，注册咨询工程师(投资)

TU991.35

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