城市道路下沉隧道给排水及消防系统优化研究

城市道路下沉隧道给排水及消防系统优化研究

李林徽

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摘要：隧道废水系统、隧道雨水系统、及消防火栓系统设计是城市道路下沉隧道给排水及消防设计的重要组成部分，本文主要针对城市隧道给排水及消防系统展开分析，明确了城市隧道给排水及消防系统的设计方法和设计理念，同时提出了建议和对策，希望可以为今后的城市隧道给排水及消防系统设计工作带来参考。

关键词：城市隧道给排水；消防系统；设计

前言

只有做好了城市隧道给排水及消防系统的设计工作，才能够提高城市隧道给排水及消防系统的运行效率，保证其安全性和有效性，所以，深入分析城市隧道给排水及消防系统的设计方案很有必要。

1、概述

我国正处于经济快速发展的时期，人民生活越来越富裕，汽车作为人民生活水平提升的一个标志，进入越来越多的家庭，但也导致了交通越来越拥堵。城市交通隧道可以有效改善道路通行能力，缓解城市交通压力，正被越来越多的城市采用。但就隧道相对封闭的空间来说，车流量大，容易发生火灾，而且一旦发生火灾将对隧道和生命安全产生巨大威胁，例如曾经发生的阿尔卑斯山隧道火灾就是一个惨痛的教训。因此保障隧道的安全运行，在第一时间内消除事故隐患，消防安全设计就显得尤为重要。

2、隧道排水系统

隧道排水系统包括废水排水系统、雨水排水系统。隧道内主要排除冲洗水、消防废水和结构渗漏水，隧道洞口主要收集排放敞开段雨水。

2.1、设计标准

隧道内废水系统设计流量应不小于最大消防水量，Q≥21L/s；结构渗漏水设计流量结合隧道结构、岩土专业确定；隧道敞开段雨水量计算采用当地暴雨强度公式，暴雨重现期50年一遇。

2.2、隧道内废水排水系统

在隧道两侧设置排水边沟，纵坡与道路纵坡一致，在隧道最低点设置横截沟，将隧道内废水收集汇入最低点废水泵房集水池，经排水泵提升后排出隧道主体，经压力检查井消能后，排入市政污水系统。

2.3、隧道敞开段排水系统

在隧道接地点处设置横截沟，将地面道路雨水拦截在隧道外，并排入市政雨水系统。在隧道洞口附近设置两道横截沟，拦截隧道敞开段雨水并汇入雨水泵房集水池，经排水泵提升后排出隧道主体，经压力检查井消能后，排入市政雨水系统或河道。

3、隧道雨水系统设计优化

3.1、设计规模

下沉隧道南低北高，纵向形成“V”字坡向，在下穿大道处形成最低点，南端洞口标高低于防洪水位，雨水无法自流排除；北端洞口雨水可重力流排入沿线市政管网。经综合分析研究，在隧道南端洞口附近设置一座1#雨水泵房，提升洞口雨水排入附近的吉水河。在下沉隧道中段设置有与大道互通的进出匝道，为敞口形式，雨水需提升排放，经综合对比分析，在隧道下方设置连通管道，连通南北两侧匝道，在南侧设置2#雨水泵房排除匝道雨水。下沉隧道雨水泵站均采用一体化预制泵站。

3.2、隧道雨水设计方案

隧道单侧设置排水沟，隧道起点洞口处雨水通过洞口处横截沟截流后，经隧道下方连通箱涵汇集，通过尺寸为1.2m×1.2m的箱涵排往道路外1#雨水泵站。隧道进出匝道洞口雨水，经匝道横截沟收集，经低点处隧道下方DN700雨水连通管汇流后，排往隧道外2#雨水泵站。

为防止雨水流进隧道，洞口处设置两道为尺寸为0.6m×0.6m(宽×深)的横截沟，沟底横坡坡度为1.5%。横截沟采用插入式、一体式横截沟，球墨铸铁材质，与道路结构一体浇筑。隧道横向截水处两端设置集水交汇井，纵向长3m，井底低于排水管0.5m，具有沉泥导流功能。

3.3、雨水泵房设计

隧道两座雨水泵站，均采用智能一体化预制泵站，一体化雨水泵站技术成熟，占地少，适合城区使用。雨水流经管道、站前闸井、格棚，最后排入泵站集水池，由池内水泵提升排除。1#雨水泵站处理水量为1.2m/s，泵站内设4台潜污泵，不设备用泵。根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)，泵站集水池有效容积需满足不小于最大水泵30s的流量，因现有单台一体化泵站设备的有效容积无法满足要求，故1#雨水泵站采用2台泵站并联使用，单台泵站筒体直径为3.8m，内置2台潜污泵，通过前置的进水闸井分流控制。单台泵站采用DN1000压力出水管，合并使用DN1200出水管排放至压力释放井泄压后，重力流排入吉水河。

4、隧道废水系统设计优化

4.1、设计规模

隧道废水包括消防废水、冲洗水排水、结构渗漏水、山岭段盲管排水。其中，消火栓系统用水量为20L/s，冲洗水按道路路面面积为1L/(m²·d)计，结构渗漏水按隧道内表面积为1L/(m2·d)计，下沉隧道山岭暗挖段隧道的涌水量为412.6m3/d。综上分析，涌水量按6h排除一次计，则废水最大流量为110m3/h，故废水设计规模取110m3/h。

4.2、隧道废水设计方案

隧道纵向形成“V” 字坡向，在下穿大道处形成最低点，隧道废水通过隧道内边沟收集，汇集至最低点，工程采取在最低点设置附壁式外挂废水泵房结构。废水通过最低点横截沟截流后，经隧道下方DN700连通管道汇集，排至废水泵房集水池内，经潜污泵提升至室外压力井泄压后排入城市污水系统。废水泵房集水池设置进水池及人工格栅，集水池内设置2台潜污泵抽排废水，潜污泵设计参数为流量110m

3/h、扬程30m、配套电机功率18.5kW，平时一用一备，紧急时同时使用。泵房检修间采用电动葫芦进行水泵设备的检修作业，检修间与隧道通过检修门连通，同时设置轴流风机，保证室内通风。废水泵房出水管采用DN200焊接钢管，排至地面时，设置压力释放井泄压后排入市政污水管网。

5、隧道消火栓系统设计优化

下沉隧道定义为城市交通一类隧道，消防设计需设置消火栓灭火系统。隧道中间设置有U型槽段，该段设置有加盖玻璃雨棚，侧向通风，因该段U型槽前后均为封闭隧道，火灾时救援困难，因此该段U型槽同样设置消火栓系统。下沉隧道高差超过24m，较低端水压及水量满足消防要求，市政管网可以满足隧道内消火栓系统水压要求考虑。隧道较高端，由于地势较高，水压无法满足要求，需设置消防泵房及消防水池。因此，该隧道采用两种互不连通的消火栓系统，低端采用市政管网引入两路DN200水源直接供水。高端区域采用消防泵房加压后供水，消防泵房位置设置于隧道末端南侧，经水泵加压后向隧道内消防系统供水。

沿下沉隧道单洞车行方向两侧敷设DN200消防干管，双洞消防干管首尾相连，形成环状供水管网。隧道采用单栓单阀DN65消火栓带4套灭火器的消防设备箱，封闭段隧道内消火栓单侧间距不大于50m，双侧间隔布置，带雨棚U型槽段车行方向右侧布置，间距不大于30m。消防环状给水管网采用阀门分成若干独立段，当某段损坏时，停止使用的消火栓在一层中不应超过5个。阀门应安装在人员容易操作的地方，并有相应标识。

结语

综上所述，在总结城市隧道给排水及消防系统的基础上，对城市隧道给排水及消防系统的设计方法进行探讨，总结城市隧道给排水及消防系统的方案，这些都是今后要长期做的工作。

参考文献

[1]周琴.城市道路下沉隧道给排水及消防系统优化研究[J].工程技术研究,2021, 6(13):2.

[2]杜晋.城市隧道给排水及消防系统设计方案[J].城镇建设, 2021, 000(001):192-193.