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1、线路立交雨水提升泵站设计摘要：本文结合铁路专用线工程项目， 对线路立交雨水提升泵站 的集水池大小、泵站埋深等立交桥雨水提升泵站相关参数的设计进行 总结，给出铁路穿铁路立交雨水提升泵站设计中主要影响因子。关键词： 线路立交雨水提升泵站 汇水面积 集水池The designing of pumping station in the Line overpassing rainwaterAbstract： Combined with the project of special railway line, this artiche summarizes the relevant parameters
2、such as the size of the collecting pool and the depth of pumping station then gives the main influence factors in the designing of pump station.Keyword ： the pumping station in the Line overpassing rainwater catchment area collecting pool1.工程概况国电电力大同湖东上大压小 2X1000MW铁路专用线工程位于山 西省大同市境内， 该区气候属于寒温带干旱半干旱大
3、陆性气候， 其基 本特征是冬长寒冷，夏短多雨，年平均气温6.6C，历年最大风速29.0m/s, 土壤最大冻结深度为1.86m。本工程在既有大秦线里程 K10+500处以1-7.0m框架桥形式下穿大秦线四线，属于铁路穿铁路立交，由于受铁路纵坡限制，铁路立交 的引道往往很长， 长度达 2-3km 以上，故汇水面积极大。 本线位于大 秦线下侧，线路两侧的排水沟受线路纵坡影响，存在一个最低点，且 线路两侧排水沟一般都经过处理， 大多为水泥抹面， 排水沟内雨水汇 集的阻力大为减少， 使雨水很快就汇集到排水沟的最低点， 如不及时 采取措施排走，雨水极易从排水沟溢出，淹没路基，造成严重积水， 不仅对本线造成
4、威胁， 且严重影响大秦线路的安全， 故合理设置立交 排水泵站显得极为重要。2.线路立交雨水提升泵站设计2.1 设计概述根据线路纵断面设计， XCAK1+000 至 XCAK3+700 为挖方地段， 最低点XCAK3+100处高程为1020.88m,最低点处附近自然地面地 面高程为1028.6m,路堑汇集的雨水无条件自流排放，需设泵站提升。 根据立交排水原则按高水高排、低水低排原则设计。立交引道起、终 端能自流排水的,引至路界外排放。不能自流排放的,通过排水沟、 格栅池、雨水管、 检查井汇流到雨水泵站中,经潜污泵提升后排入距 排水泵站1.5km处御河中。设计中，在排水沟的最低点附近设格栅池， 进
5、入泵站前的重力流雨水管道采用钢筋混凝土管, 泵站后的压力扬水 管道采用可延性铸铁管,滑入式 T 型柔性接口（胶圈密封圈接口） , 穿越铁路的管段采用防护套管方式通过。2.2设计内容本次设计只考虑排除路堑挖方范围内的地表雨水，设计降雨的重现期按10年，汇水面积按照6.8公顷考虑，路堑外雨水由挡墙阻隔。 雨水提升泵站位置设置是按照雨水以最短的时间排入泵站以及管线 最短为原则，根据排水出水方向，新设的雨水提升泵站设置在立交桥 南侧的最低点附近。根据线路两驼峰之间的敞开段面积计算泵站汇水面积为6.8公顷,则进泵站排水管道设计流量为1111.6 L/s，设置雨水提升泵井8.0mNH=12m 的钢筋混凝土
6、 结构，泵井内安装 400JPWQ1800-4500-132型自动搅匀潜污泵 2台，泵站排水能力为 1111.1L/s,用电量为2X132KW，排水泵通过泵房控制箱实现水位自 动控制和手动控制。本设计在雨水泵站内增设1台65-15-JPWQ1400-3 型自动搅匀潜污泵，排水能力15L/S，用电量为3KW，用于排空集水 池内的雨水。2.3相关计算2.3.1暴雨强度公式查给水排水设计手册第5册P87 我国若干城市暴雨强度公式可知出：大同地区暴雨强度公式为：q=1532.7(1 1.08lgT )(t 6.9)0.87公式中T-设计降雨的重现期设计；选择10年t-设计降雨历时设计选择10分钟q-暴
7、雨强度其单位为升/秒公顷q=1532.7(11.08lgT) _ 1532.7(11.08lg10)(t 6.9)0.87(10 6.9)087=272.44顷）2.3.2汇水面积、雨水流量1.雨水流量计算公式：Q=qTF （L/s） 式中：Q雨水设计流量（L/s）q设计暴雨强度（L/s公顷）；宇一一径流系数；F汇水面积（公顷）其中，吋值一一径流系数选取可按下表取值:表1径流系数覆盖种类径流系数各站屋面、混凝土和沥青路面0.85-0.95大块石铺砌路面、沥青表面处理的碎石路面0.55-0.65级配碎石路面0.40-0.50干砌砖石和碎石路面0.35-0.40非铺砌土地面0.25-0.35绿地和
8、草地0.10-0.20其中：?=0.6F=2700X25/10000=6.8 公顷q=272.44 （升/秒 公顷）则：总流量 Q=q?F=272.44 0.6 6.8=1111.6（L/s） =4002 （m3/h） 2.3.3进、出水管径、坡度及高程泵站前重力流雨水管道采用钢筋混凝土管，泵站后压力流管道采 用可延性铸铁管（球墨铸铁管），滑入式T型柔性接口（胶圈密封圈 接口）。（1）钢筋混凝土管1）根据进入泵站前的总流量为1111.6L/S,查钢筋混凝土圆管（满流，n=0.013） 水力计算表，可知：h/D=1，D=900mm，i=0.0038,v=1.754m/s。2）根据两侧排水沟每侧的
9、流量为 555.8 L/s，查钢筋混凝土圆管 （满流，n=0.013）水力计算表，可知：h/D=1，D=700mm，i=0.0037,v=1.464m/s。（2）铸铁管（球墨铸铁管）1）根据单台泵启动时的流量为555.8 L/s，查铸铁管水力计算表， 可知：D=800mm （外径为 820mm），v=1.11m/s，沿程损失 1000i=1.80m。2） 根据两台泵同时启动时的流量为1111.6L/S，查铸铁管水力计 算表，可知：D=1200mm （外径为 1220mm ）， v=0.99m/s ,沿程损失为 1000i=0.852m。3）出水管标高：根据铁路给水排水设计规范TB-10010-
10、2008中第 11.2.5 条：“寒冷和严寒地区无保温措施的重力流管道，其管底 可埋设在冰冻线以上 0.15m 处 ”。大同地区的土壤最大冻结深度为 1.86m,泵站所在处的自然地面标高为1028.6,则出水管管顶标高为1026.89。（ 3）防护套管由于进入泵站前的钢筋混凝土圆管的最大管径为 D=900mm,则 选择穿越铁路的钢筋混凝土套管的管径为 D=1750mm （管壁厚度为 175mm）, i=0.004。根据铁路给水排水设计规范 TB-10010-2008 中第 11.2.2条：“管 道穿越铁路时宜集中垂直通过； 穿越区间正线时, 压力管道应设防护 涵洞,重力流管道宜设防护涵洞 ”。
11、 第 8.2.5条规定：“客货共线铁路 列车设计时速小于200km/s时，其涵洞、套管外顶部距钢轨轨底的距 离不宜小于1.2m，至路基面得距离不宜小于0.7m”。则该管外皮距钢 轨轨底的距离不宜小于1.2m确定。由于该处钢轨轨底标高为1021.17, 则钢筋混凝土套管的管顶标高为 1019.97。2.3.4格栅池设置为了便于线路两侧排水沟中的雨水能迅速汇集在, 且能及时过滤 水中较大的悬浮物及杂质,可在每侧排水沟的最低点附近设置格栅 池,每侧设置两个, 分别用来收集下穿最低点附近两个坡度方向的来 水,再经钢筋混凝土圆管及穿越铁路的防护套管送至排水泵站。 2.3.5泵站形式根据室外排水设计规范
12、GB50014-2006 中第 5.1.7 条、 5.1.8 条规定： “雨水泵站应采用自灌式泵站。泵房宜有两个出入口，其中 一个应能满足最大设备或部件的进出 ”。故本设计选用的泵站为自灌 式。2.3.6 选泵根据室外排水设计规范 GB50014-2006中第522条及524 条规定： “雨水泵站的设计流量应按泵站进水总管的设计流量计算确 定；扬程应根据设计流量时的集水池水位与受纳水体平均水位差和水 泵的水头损失确定。 ”(1) 总流量：Q=1111.6(L/s) =4002 (m3/h),则一台泵的流量 为 Q=555.8(m3/h)；(2) 总扬程：Hh+h2+h3+h4式中，hi吸水管水
13、头损失(m)；h2出水管水头损失(m);h3集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差；h4自由水头(m),按0.5-1.0m计；贝心 出水管水头损失为：1.5 >0.852=1.28 (m);吸水管水头损失为：1.28 >.3=0.39 (m);集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为：1026.89-1017.70=9.19(m)；则总扬程 H 为.19+1.28+0.39=10.86 (m);故本设计考虑不同强度之降雨量, 选用同种型号、两台自动搅匀排污泵，即每台泵型号为100-1800-JYWQ-4500-132,每台其性能为：Q=2000吨/小时；H=15米；
14、N=132千瓦2.3.7 集水池根据室外排水设计规范 GB50014-2006 中第 5.3.1.2 条： “雨 水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵30s的出水量”的规定， 故集水池的最小容积为：V=2000X30/3600=17 (m3)2.3.8 泵房相关标高计算根据公式V=3.14R2h试算，得出泵房的直径D和集水池的深度。本设计所选的泵房的直径D=8 (m),则集水池的最小设计深度为：h=17/(3.14 16)=0.34 (m)由于泵站所设的自然地面标高为 1028.6，排水沟最低点的标高为 1020.08，进水管管顶标高为 1019.97，该管管底标高为 1018.04，泵
15、站的集水池最小深度为0.34m,停泵要求有0.55m的深度，同时泵站 顶部应高出自然地面 0.5m，贝心 泵站的最小埋深为 1028.6-1018.04+0.34+0.55+0.5=11.95m 下图为国电电力大同湖东上大压小铁路专用线工程立交雨水泵站示意图。该泵房直径为 D=8m，地下埋深最小为12mdl7/j奇枷r- IWOO'加：国电电力大同湖东上大压小铁路专用线工程立交雨水泵站示意图239起吊装置根据室外排水设计规范 GB50014-2006中第549条：泵房 起重设备应根据需吊运的最重部件确定。 起重量不大于3t,宜选用手 动或电动葫芦；起重量大于 3t，宜选用电动单梁或双梁
16、起重机”，由 于该自动搅匀排污泵的重量为 2.52t，起吊高度为12m，因而可选用 电动葫芦，其型号为 CD I 3-24D，起重量为3t,提升高度为12m, 主起升电动机功率=4.5KW，运行电动机功率=0.4KW3结束语新建铁路线路下穿既有线， 尤其是下穿大秦线， 路堑内雨水能否 及时排除，对重载列车行车安全事关重大。经与线路专业商量，暴雨 强度重现期按十年考虑。 排水专业要求路堑两侧挡墙高度高于自然地 面0.5m，保证线路两侧雨水不汇入路堑内。故本次设计只考虑排除 路堑挖方范围内的地表雨水。 线路立交雨水泵站设在线路下穿的最低 点，即里程为 XCAK3+100 附近，该处自然地面地面高程为 1028.6m。 泵 站 收 集 的 雨 水 经 2 台 自 动 搅 匀 排 污 泵 （ 型 号 为 400-1800-JYWQ-4500-132）、直径为DN1200的出水管，最终排入距 离该泵站1.5km的御河中。通过计算可知，该泵站的直径为 8m,集 水井深最少为 12m。参考文献1 室外排水设计规范 GB50014-20062 铁路给水排水设计规范 TB-10010-2008中第11.2.2条3 给水排 水 设 计手册 第 1 册, 327-330.4 给水排水设计手册 第 5 册, 87-88.