北辰西道韩家墅市场地道排水系统设计探讨.pdf
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1、1 0 4 防洪排水 城 市道桥 与防洪 2 0 1 2 年 1 2 月第 1 2 期 北辰西道韩家墅市场地道排水系统设计探讨 苏选 军 ( 中 国市 政工程 华北设 计研 究 总院 , 天津市 3 0 0 0 7 4 ) 摘 要 : 以天 津市北 辰西道 韩家墅 市场地道 排水 系统为例 , 详 细分析 了地 道排水 系统 的特 点 、 设 计标 准 , 并 对盲 沟系统 、 地 道排 水泵站 的设计做 了介绍 , 可供 相关工程参 考借鉴 。 关键词 : 下穿地 道 ; 盲 沟系统 ; 驼峰 中图分 类号 : T U 9 9 2 文 献标 识码 : B 文章 编号 : 1 0 0 9 7
2、7 1 6 ( 2 0 1 2 ) 1 2 0 1 0 4 0 3 0 前言 随着城市化进程 的不断加快 ,城市道路在穿 越 铁路 、 公路 、 城市 主干道 等节点性工 程 中, 建设 了大量 的地道 ,地道 的建设对 改善区域交通通行 能力起到了至关重要的作用。 下穿地道 的排水系统 是地道的重要组成部分 , 是确保地道安全通行的重 要保证 。近几年因地道积水影响交通通行 、 造成交 通中断 、 甚至发生人员伤亡的事例 时有发生 , 因此 研究地道排水系统的设计具有非常重大的意义。 1 工程简介 北辰西道工程是 贯穿 天津市北辰 区中西部 的 城市一级 主干路 , 西起现状 1 0 4国道
3、, 东 至外 环西 路 , 全长 5 9 k m, 宽 5 0 m。工程路段 自东向西经过 韩家 墅农 产品批发市场 、 南 曹铁路 、 韩家 墅村 、 青 光村 、 京沪高铁等控制点位。 北辰西道工程将原有的韩家墅农产品批发市 场分为南北两区 , 为 了使南北两区能进行人员 、 非 机动车辆的互通,建设韩家墅市场下穿北辰西道 地道很有必要( 见 图 1 ) 。 图 1工程位置 示意 图 收稿 日期 : 2 0 1 2 0 6 04 作 者简介 : 苏选军 ( 1 9 7 7 一) , 男 , 陕西咸 阳人 , 硕 士 , 工程师 。 主 要从 事给水排 水设计工作 。 韩家墅市场地道全长 1
4、 9 6 m, 宽 1 0 m , 高 2 5 n l , 其 中敞开段 6 1 m+ 6 5 m, 暗埋段 7 0 m。 2 地道排 水 系统 的特点 地道一般是道路穿越铁路 、 公路 、 城市主干道 时采用 的立交形式 , 中间部分 为封 闭箱涵 , 两侧 为 引道 , 引道 的纵坡较大( 通常在 2 3 5 之间1 , 在 地 道引道 出入 口处设有排水驼峰( 引道与地 面相 连接处高程略高 0 2 0 5 m左右) , 即道路反向纵 坡 , 以防地道 以外的客水流人 。下穿地道排水主要 具有降雨汇水时间较快, 水量大且集中的特点, 如 不及时排除, 极易造成严重的积水现象 , 影响交通
5、 。 3 地道 排水 系统组成 由于地道地面标高比较低, 在该工程中地 道最 低点标 高仅为 0 8 1 m,而周边地块标 高在 4 3 5 0 m之间 ,两者相差近 4 m,而地下水位较高为 3 3 4 0 m之间 , 地道犹如船坞一般漂浮在潜水面 上 , 因此须做好排水系统的设计 。 地道 排水 系统 的作用 主要包 括两个 方 面 : 第 一 ,降低地下水 , 把地下水位控制在箱涵底板 及引 道结构层 以下 , 确保路基处于干燥状态 , 使其 具有 足够 的强度和稳定性。一般来说 降低 地下水 位是 针对引道采用普 通挡土墙结构 ,对于引道 采用钢 筋混凝土 u型槽结构, 由于其结构的密
6、封性 , 可不 用考虑地下水 。第二 , 在汛期及时排 除地道内汇集 的雨水 , 保证道路交通畅通 。 地道排水 系统 由雨水 收集 系统和雨水泵 站组 成, 由于该 工程引道采用普 通挡土墙结构 , 雨 水收 集系统作用是收集集水范围内的雨水和地下水至 集水池。 3 1 地表雨水收 集 3 1 。 1 设计标准的选择 ( 1 ) 雨水量计算按天津地区暴雨强度计算公式 : q = qF ( L s ) ( 1 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2 年 1 2 月第 l 2 期 城 市道桥与 防洪 防洪排水 1 0 5 式( 1 ) 中 : p 雨水
7、量 , L s ; 口 暴雨强度 , I Y ( s h m ) ; 卜汇水面积 , h m ; 径流系数 , 地道范 围内为单一的沥 青或混凝土路面 , =0 9 。 q = 3 8 4 1 ( 1 + 0 8 5 1 g P ) ( t + 1 7 ) 吣( s h m )( 2 ) 式( 2 ) 中: 重现期 , a ; 降雨历时, mi n 。 t = t l + mf 2 ( 3 ) 式( 3 ) 中: t l 地 面集水时间, m i n ; m 管道延缓系数 ; f 管内雨水流行时间( m i n ) , t 2 =0 。 ( 2 ) 汇水面积 的确定 为保证对地 道外雨水的有效
8、隔断 ,在两端 敞 开段 以外道路分别设置驼峰( 不小于 1 的反坡 与 两侧道路接顺 ) 。因此 , 汇水范 围确定为驼峰两点 之间地道范 围内扣除暗埋段的面积为地道 的汇水 面积, 经计算此部分面积为 1 2 6 0 m 。 以往设计 的地道雨水 泵站往往只计算敞开段 地道汇水面积,忽 略敞开段侧壁汇水面积 的流量, 其实这是设计 中不能忽略的因素 ,其流量计算 的 汇水面积为侧壁投影面积的 1 2 。经计算 , 韩家墅 市场下穿地道总汇水面积为 1 4 2 6 m 。 ( 3 ) 地 面集水时间 t 确定 地面集水时间 t 。 与引道的长度 ,纵坡等因素 有关 。根据文献 1 坡面汇流历
9、时公式 : , h = 1 4 4 5 ( ) “ 柳 ( 4 ) x i 式( 4 ) 中 : m。 路面粗糙系数 , 该工程为沥青路面 , 取 0 0 1 3 ; 引路长度 , 该工程长度为 6 5 m; 道路设计纵坡 , 该工程为 8 。 经计算 , 地面集水时间 t l = 2 4 1 m i n , 取 2 m i n 。 ( 4 ) 暴雨重现期 的确定 排水 系统的设计标准 ,特别是泵站 的设计规 模 与标 准决定整个 系统 的投资 和功能 的发挥 。根 据 文献 2 中的规定 , 重要干道 、 地 区或短期积水 即 能引起严重后果的地区, 重现期应采用 3 5 a , 经济 条件
10、较好或有特殊要求的地区宜采用规定的上限。 设计选取了重现期 P = 3 a和 P = 5 a , 起点集水时 间 l = 2 m i n的设计参数进行比较 , 结果如表 1 。 起点集水时 间 2 m i n时 , 5 a重现期雨水量 比 3 a 重现期高约 1 3 。为确保雨水排水系统的安全可 靠, 该工程选取设计重现期5 a , 地面集水时间2 m i n 。 3 1 2 雨水井算的设置 地道雨水排水 主要在引道最低点设 置多组 连 表 1 雨水量 比较表 箅收水井来收集雨水 , 就近进入泵站集水池 。多篦 水井的个数是雨水设计流量与单个集水井容纳流 量的 比值 , 并考虑 1 2 1 3
11、的堵塞系数 。 1 3 ( 5 ) 式( 5 ) 中 : n 雨水井算个数 ; p 地道雨水量 , L s ; Q 单个雨水井算过水能力( ) , 平箅 式雨水 口在 多箅 时每个 通行 能力 Q = 1 5 L s 。 经计算 , n = 6 , 故在引道最低点横向暗埋设置 6 组连箅收水井来收集地道雨水 。 3 2 地下水收集 下穿地道地下水水位高于路面部分容易渗入 并侵蚀道路结构 , 且一般不能自流排水 , 为了保证 路基经常处于干燥状态 ,使其具有足够的强度和 稳定性 , 不致发生翻浆和冻胀 , 需要采取必要 的措 施排除地下水 。 3 _ 2 _ 1 地下水流量计算 地下水流 量一般
12、应进行抽水试验 ,取得渗透 系数 、 影响半径等参数后再进行计算 。在无抽水试 验资料时 , 可根 据钻探 资料 , 选择地下水的最高水 位 , 合理采 用土壤渗 透系数值 , 进 行水量估算 , 并 应参照附近类似工程实际运行的地下水 流量进行 参考。 地下水流量一般应进行抽水试验 ,取 得渗透 系数、 影响半径等参数后再进行计算。在无抽水试 验资料时, 可根据钻探资料 , 选择地下水的最高水 位 , 合理采用 土壤渗 透系数值 , 进行 水量估算 , 并 应参照附近类 似工程实 际运行 的地下水流量进行 参考 。 地下水流量按式 ( 6 ) 计算【 3 J : Q = 2 B K + (
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