短隧道雨水排水设计要点探讨

短隧道雨水排水设计要点探讨

鲁青青

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 上海 200092

摘要：虽然短隧道等级低、火灾危险性小，但因其通常具有坡度大、接地点处难以设置驼峰、敞开段长度占比大的特点，排水安全性低。以瓯越大道快速路瓯海大道节点下立交工程为例，探讨短隧道雨水排水设计的关键技术，通过合理确定汇水面积、雨水泵房数量，信息化监测及管理技术，提高短隧道的雨水排水安全性，可供类似工程借鉴。

关键词：隧道等级分类；短隧道；下立交；雨水排水设计；重现期；汇水面积

1引言

随着城市的发展、人民生活水平的提高，机动车总量逐年增长。为缓解交通压力，隧道作为在空间上释放交通通量的解决方案，建设工程数日益增多。然而近些年极端天气频发，隧道作为城市交通的低点，亦成为排水安全的关键点，引起全社会的高度关注。

根据现行国家标准《建筑设计防火规范》（GB50016）[1]及浙江省地方标准《城市道路隧道设计标准》（DB33/T1256）[2]，隧道按照封闭段长度、结合通行车辆类型确定等级。部分地区确定隧道等级除考虑以上两项因素外，还将交通量纳入考虑，如上海市[3]等。隧道等级越高，需设置的防火措施越高，因此形成了隧道越短，则等级越低，隧道安全性越高的印象。实际上此处的安全性是指防火安全性。而排水安全性与隧道等级分类无强相关，甚至隧道越短，等级越低，隧道排水安全性越低。

文章以瓯越大道快速路瓯海大道节点下立交工程（下文简称“下立交”）为例重点讲述短隧道雨水排水系统设计，以期为同类短隧道工程提供设计参考。

2项目概况

下立交工程位于浙江省温州市瓯海区瓯越大道与瓯海大道交叉口处，沿瓯越大道南北向布置，北起东垟河南侧，南至老殿后河北侧，是瓯越大道快速路的重要组成部分。工程范围全长约704m，其中隧道全长约599.2m，其中北侧敞口段长度为163m，暗埋段长度为274m，南侧主线及匝道敞口段长度均为162.2m。瓯海大道以北，隧道2个方向结构紧密并排，瓯海大道以南，隧道分叉呈“Y”型，“Y”型中间设置2条面向交叉口的进口车道。

道路等级为城市主干路，道路设计速度60km/h，下立交双向4车道规模，仅限通行非危险化学品等机动车。按四类隧道设计，消防系统仅设置灭火器。最小设计纵坡2.1%，最小设计坡长150m；最大设计纵坡5.0%，最大设计坡长287m。下立交与温州市域铁路S3线重合约81m。S3线梧田站为地下二层岛式车站，车站及附属用房设于东垟河南侧，线路沿瓯越大道向南走行，车站南侧附属用房地下一层顶板需与本工程隧道敞开段底板结合考虑，下穿盛新路和瓯海大道后，与瓯越大道快速路一期工程已预留的S3线区间相接。

图1瓯越大道快速路瓯海大道节点下立交工程平纵示意图

3雨水排水设计原则

在下立交敞开段与地面道路连接处设置横截沟，拦截地面道路雨水。在下立交洞口设置横截沟，收集敞开段雨水。在最低点设置横截沟，通过预埋管将雨水、结构渗入水有组织的引入最低点设置的雨废水泵房，经泵房内的水泵加压提升至室外压力窨井消能后，独立排入北侧东垟河。一体化结构横截沟采用防跳跃盖板、盖座，整体浇筑。

雨水量计算采用浙江省气候中心2016年编制的温州市主城区暴雨强度公式

式中：q—设计暴雨强度（L/(s.hm2)），

P—重现期（年），

t—坡面集水时间（min），

式中：Ls——坡面流的长度（m）

m1——地表粗度系数，取0.013

is——引道段坡度（用小数计）

敞开段雨水计算流量Qjs：

Qjs=Ψ×q×F（L/s）

式中：Ψ—径流系数，敞开段Ψ=0.90；

F—汇水面积（hm2）。

排水泵房规模按1.2Qjs设计, Q泵=1.2*Qjs。

4雨水排水设计重点参数选取

4.1 重现期

温州市常住人口约976.1万人，属于特大城市，接近超大城市1000万人的标准。本工程下立交属于中心城区地下通道，根据《室外排水设计标准》，暴雨重现期30~50。综合考虑人口增长趋势及温州气象条件，多年平均降雨量1694.6mm，日最大降雨量256.61mm，年降雨量分布不匀，降雨集中于4～6月的梅雨期和7～9月的台风期。暴雨较为频繁，是省内暴雨最多的区域之一。本工程敞开部分雨水设计重现期按规范上限，取50年。由于泵房设计规模按设计雨水量的1.2倍，且内涝防治设计重现期为100年。根据周斌等人的研究结果，当隧道驼峰设计标高提升至100年重现期标准时，隧道水淹事故发生率显著降低[4]。因此本工程按重现期100年校核。即工作泵运行时，排水量满足50年重现期；工作泵与备用泵同时运行时，排水量满足100年重现期。

4.2 汇水面积

由于本下立交工程南北两侧需接现状道路，同时下方与之共建的市域S3线需接现状区间，在长度及深度上均受制约，且设计车速需拟合现状道路，故道路无法在接地点处设置驼峰。鉴于本工程无法在下立交接地点处通过驼峰及侧挡墙形成封闭围合范围，且南北接地点处道路纵坡分别为5%和4.7%，道路纵坡远大于横坡坡度1.5%。虽然理论上桥梁及地面排水系统能收集各自范围内的雨水，且下立交接地点处的横截沟能拦截接地点以外的水。但是实际上降雨量大时，接地点以外的水不可避免地会有一部分沿着纵坡进入下立交范围

[5]。故在确定汇水面积时，除按常规考虑敞开段面积外，适当扩大下立交的汇水面积。

本项目实际驼峰分别位于北侧东垟河地面桥变坡点、南侧老殿后河高架变坡点，为提高下立交排水系统抗风险能力，将变坡点至接地点范围道路面积也计入下立交雨水泵房水泵排水能力计算的汇水面积，即北变坡点（东垟河桥）ZXK1+202.700至北接地点ZXK1+265.00的地面道路约3355m2；南变坡点（老殿后河桥）ZXK1+987.500至南接地点ZXK1+864.20的地面道路约8700m2。

图2汇水面积示意图

表1 汇水面积及设计雨水量

注：1、暗埋段指洞口至洞口

2、敞开段指接地点至洞口

3、延伸段指变坡点至接地点

4.3 雨水泵房

通常隧道在暗埋段距离洞口约10m处设置雨水泵房，在最低点设置废水泵房。按常规做法，本工程需在北洞口、南主线洞口及南匝道洞口各设置1座雨水泵房，在最低点设置1座废水泵房。由于本下立交工程暗埋段总长仅274m，经技术经济比较，采用雨废水泵房合用的方式，在最低点设置1座外挂泵房，泵房内地坪高出连接处隧道路拱标高250mm。

泵房内设置四台潜水排污泵，单台水泵性能参数为Q=1980m3/h，H=20m，P=160kW，三用一备，事故时可同时使用。潜水排污泵自带反冲洗装置。设置低报警水位、停泵水位、一泵水位、二泵水位、三泵水位、四泵水位、高报警水位，共7个水位。水泵的控制方式均采用水位自动控制加现场手动控制，在集中控制室内遥控并显示水泵及液位计的工作状态。

集水池有效容积不小于单台水泵5min出水量，即165m3。

图3雨废水泵房剖面图

4.4 积水自动监测和报警

在下立交最低点及洞口设置积水自动监测和报警装置，积水自动监测结果可通过信息控制系统传输至LED智能报警系统或声光报警系统，实现水位变化检测、积水智能报警、信息发布和远程监控指挥，做到提前预警和警示。例如，最低点出现超过20cm积水且无有效手段降低或抑制水位上升时，采取措施限行；当出现超过25cm 积水，水位得不到有效控制时，应采取封闭交通措施，从而有效保证下立交运行的安全性。

6结语

通过分析短隧道的特点，甄别防火安全性与排水安全性的区别，强调短隧道雨水排水设计的重要性。尤其是当接地点处难以设置驼峰时，通过提高重现期、扩大汇水面积、设置积水自动监测和报警等方式，弥补无法形成封闭汇水区域的缺点，进而提高排水安全。

参考文献：

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, GB50016-2014建筑设计防火规范(2018年版) [S].北京：中国计划出版社,2018.

[2] 浙江省住房和城乡建设厅, DB33/T1256城市道路隧道设计标准[S].北京：中国建材工业出版社,2021.

[3] 上海市住房和城乡建设管理委员会, DGTJ08-2033-2017道路隧道设计标准[S].上海：上海市工程建设规范出版社,2017.

[4] 周斌,王威.城市隧道口驼峰标高设计的防洪防涝标准研究[J]. 山西建筑,2023,49(18):164-167.

[5] 赵磊. 城市下穿式立交低排区雨水流量的计算分析[J]. 工程与建设,2019,33(05):740-741+749.

[作者简介]鲁青青（1991—），女，工程师（最高职称），硕士研究生（最高学历），主要从事市政给排水设计工作。