关于城市下立交排水系统设计探讨
1 下立交雨水排水系统的作用与特点
下立交雨水排水系统的作用是在阴雨天气时及时有效地排除立交范围内汇集的大量雨水，维持城市道路安全顺畅的运行。由于下立交两侧引道纵坡一般都较大，具有降雨时聚水较快的特点，若排除不及时就会威胁行车行人安全，以致中断道路交通，而众多立交一般又位于城市道路系统的咽喉部位，一旦交通中断往往影响很大，所以对其排水要求高于一般的雨水排水系统。
2 下立交雨水排水系统组成
立交雨水排水系统由雨水收集系统和雨水泵站组成。其作用是收集集水范围内的雨水至集水池。由于立交引道坡度较大（通常在2%-3.5%之间），造成雨水的地面径流流速较大，接近甚至超过管道排放的流速，在引道上设置雨水井效果并不理想，所以一般采取在立交最低处设置多篦集水井来收集雨水，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1.2-1.5的堵塞系数。
3 雨水收集系统设计
下立交内雨水收集系统采用纵向收集与横向收集结合的收水方式，即在暗埋段中设置三道横向截水沟，用以收集来自敞开段和遮光段的纵向雨水，同时在车行道边线处设置L型雨水口收集由车辆拖曳，甩带进入暗埋段的横向雨水，经两侧雨水管道汇流至下立交最低点，通过最低点的雨水总管进入位于下立交东南侧的雨水泵站。根据下立交纵坡最低点标高确定收集系统总管底标高为-6.674m，埋深约10.9m。下立交至泵站约100m，10m的埋深采用开槽施工显然难度很大，且管道沿线南侧有一座22KV高压铁塔需保护，因此采用顶管施工较为安全经济。仅需在下立交与泵站之间设置一座顶管工作井，采用SMW工法维护。在下立交出水总管与泵站进水管处各设置一座接收井，采用双向顶进，一头顶人下立交出水井，另一头顶入泵站进水闸门井。同时两座接收井可结合下立交结构施工及泵站主体沉井施工合并实施，省去两座接收井，降低施工难度及建设费用。
4.1设计参数选择
下立交雨水排水系统因其整个系统较周围环境要低，需要重点考虑排水安全性，故其设计参数较一般排水系统要相应提高，在《室外排水设计规范》(GB50014-2006)中对立体交叉道路的雨水管道设计参数有明确的规定，即重要干道、地区或短期积水即能引起严重后果的地区，重现期一般选用3～5年；立体交叉道路排水的地面径流量计算，宜符合下列规定：
4.1.1设计重现期不小于3年，重要区域标准可适当提高，同一立体交叉工程的不同部位可采用不同重现期。
4.1.2地面集水时间宜为5～10min
在实际应用中由于下立交地势低、纵坡大、汇水快及作为交通枢纽的重要性，应适当提高下立交排水的设计重现期，一般宜取其上限。本工程取P=5α，地面集水时间t1=5min，径流系数ψ=0.9。
4.2雨水泵站集水池容积及流态
对潜水泵站而言，集水池即泵室，由于潜水泵间距较小，因此集水池大小决定着泵站大小和工程造价，合理地确定集水池的大小显得尤为重要。集水池有效容积一般按《室外排水设计规范》和设计手册中规定的不应小于最大一台泵5 min的出水流量计算，这是基于人工操作所需启动时间而要求的，随着水泵技术、自控技术的进步，集水池的容积可以减小。
集水池雨水流态会对泵的运行产生影响，由于与雨水收集系统集水井直接相连，暴雨时流速较快的雨水径流集水井直接进入集水池会形成回流、湍流，从而恶化水泵进水条件，导致水泵效率下降，应采取导流等措施改进雨水流态以助于泵站的正常运行，可采取的措施有：设置导流板或导流墩、压水板或挡水板等。
5 水泵的选型与控制
核心直接对泵站的运行效率产生影响。对于立交泵站水泵运行一般要求易安装、易维护，运行安全可靠、结构简单故障率低。因此潜水泵作为一种泵与电机连体，并同时潜入液下工作的泵型。其明显具有以下几个方面的优点：
①泵体结构紧凑、占地面积小。由于泵体潜入液下工作，因此可直接安装于污水池内，可以节省大量的土地及基建费用。
②安装维修方便。小型的潜水排污泵可以自由安装，大型的潜水排污泵一般都配有自动藕合装置可以进行自动安装，通过导轨下降至池底底座，安装及维修相当方便。
③连续运转时间长。潜水排污泵由于泵和电机同轴，轴短，转动部件重量轻，因此轴承上承受的径向载荷相对较小，寿命比一般泵要长得多。
④不存在汽蚀破坏及灌引水等问题。特别是后一点给操作人员带来了很大的方便。
⑤振动噪声小，电机温升低，对环境无污染。其设计流量在自动控制时应按设计秒流量确定，人工控制时应按最大小时流量确定，水泵数量应不少于2台，以保证有1台备用泵。
水泵的控制手段与能否及时排除雨水密切相关。自动控制不仅有助于及时排水，还直接影响集水池的大小，可减小集水池容积，因此立交排水宜充分利用潜水泵易于实现自动控制的优点，采用报警水位双泵启动方式控制，即高水位（小雨）时启动1台水泵，超高水位（大雨）时再启动1台水泵并报警。值得注意的是，使用潜水泵时最低水位不应低于电动机露出液面部分的一半高度。
6 下立交排水的设计要点总结
6．1出于节约投资和系统安全考虑，下立交排水一般采用高水高排的原则，即将下立交雨水排水系统一般分为两个单独的排水系统：地面辅道排水系统和下立交排水系统。两个系统分别单独进行设计。地面辅道雨水(高水)就近接人邻近雨水系统或排水河道：地下地道雨水(低水)通过下立交内收集系统收集后设置泵站，经泵站提升后再排入地面雨水排水系统或排水河6．2要正确合理的确定汇水范围，将下立交以外的地面雨水通过驼峰有效的隔断在下立交以外，并引入地面辅道排水系统，从而减少下立交汇水面积，将下立交排水系统需排除的雨水控制在一个合理的受控的范围内，从而节约泵站基建投资。从而真正做到高水高排，提高下立交排水的安全性。
6．3由于下立交纵坡大(通常在2％～3.5％之间)的特点下立交内雨水呈现出汇水快，水流急的特点。因此下立交雨水系统多采用设置横向截水沟的形式来截取纵向水流再通过管渠排入泵站集水池。一般设置3～5道横向截水沟。
6．4由于下立交出水管一般较深，应尽可能减小泵站主体沉井尺寸，以减小泵站占地，节约投资。
6．5尽量采用简化的泵房结构以节约工程投资、缩短工期。
6．6应考虑设置备用泵，水泵的安装维护应简单、运行要安全可靠、辅助设备尽可能得少以降低了故障率、采用操作程序简单易用的自控系统。随着潜水泵技术的不断成熟，应优先考虑采用潜水泵。
