城市道路下沉隧道給排水及消防系統(tǒng)優(yōu)化研究

周 琴

深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 深圳 518000

道路位于深汕特別合作區(qū)的中心區(qū)和小漠組團(tuán)，基本呈南北走向，長(zhǎng)約13.77km，規(guī)劃雙向8車(chē)道，規(guī)劃紅線60m，設(shè)計(jì)速度為80km/h。道路在南段設(shè)置有一座約1.7km下沉式城市隧道，下沉隧道下穿現(xiàn)狀深汕大道及深汕合作區(qū)中心組團(tuán)區(qū)。下穿隧道大體為東西走向，并設(shè)置一對(duì)進(jìn)出匝道。中間U型槽段設(shè)置半封閉雨棚，而前后均為封閉隧道，消防時(shí)妨礙救援，因此中間U型槽按封閉段設(shè)置消防系統(tǒng)，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016—2014），該隧道定義為一類(lèi)隧道。

1 隧道雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

1.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

下沉隧道南低北高，縱向形成“V”字坡向，在下穿深汕大道處形成最低點(diǎn)，南端洞口標(biāo)高低于防洪水位，雨水無(wú)法自流排除；北端洞口雨水可重力流排入沿線市政管網(wǎng)。經(jīng)綜合分析研究，在隧道南端洞口附近設(shè)置一座1#雨水泵房，提升洞口雨水排入附近的吉水河。在下沉隧道中段設(shè)置有與深汕大道互通的進(jìn)出匝道，為敞口形式，雨水需提升排放，經(jīng)綜合對(duì)比分析，在隧道下方設(shè)置連通管道，連通南北兩側(cè)匝道，在南側(cè)設(shè)置2#雨水泵房排除匝道雨水。下沉隧道雨水泵站均采用一體化預(yù)制泵站。

根據(jù)《深汕特別合作區(qū)市政工程詳細(xì)規(guī)劃（2015—2030）》，該工程計(jì)算下穿深汕高速地下通道南側(cè)雨水泵房采用重現(xiàn)期為20年，暴雨強(qiáng)度公式如下：

式中：P為重現(xiàn)期，年；t為集水時(shí)間，min，由集水區(qū)間長(zhǎng)度計(jì)算得到。

設(shè)計(jì)雨水量采用下列公式計(jì)算：

式中：q為暴雨強(qiáng)度，L/（s·ha）；F為匯水面積，hm2，φ為徑流系數(shù)，取值1.0。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，匯水面積為隧道敞口面積與單側(cè)側(cè)墻面積之和。通過(guò)計(jì)算可知，起點(diǎn)U型槽雨水匯水面積為2.12hm2，坡面流長(zhǎng)度取500m，集水時(shí)間t取8min，暴雨強(qiáng)度為566L/（s·ha），計(jì)算得雨水量為1200L/s，故1#雨水泵站設(shè)計(jì)雨水量為1440L/s。進(jìn)出匝道雨水匯水面積為0.41hm2，坡面流長(zhǎng)度取280m，集水時(shí)間t取6min，暴雨強(qiáng)度為696L/（s·ha），計(jì)算得雨水量為285L/s，故2#雨水泵站設(shè)計(jì)雨水量為342L/s。

1.2 隧道雨水設(shè)計(jì)方案

隧道單側(cè)設(shè)置排水溝，隧道起點(diǎn)洞口處雨水通過(guò)洞口處橫截溝截流后，經(jīng)隧道下方連通箱涵匯集，通過(guò)尺寸為1.2m×1.2m的箱涵排往道路外1#雨水泵站。隧道進(jìn)出匝道洞口雨水，經(jīng)匝道橫截溝收集，經(jīng)低點(diǎn)處隧道下方DN700雨水連通管匯流后，排往隧道外2#雨水泵站。

為防止雨水流進(jìn)隧道，洞口處設(shè)置兩道為尺寸為0.6m×0.6m（寬×深）的橫截溝，溝底橫坡坡度為1.5%。橫截溝采用插入式一體式橫截溝，球墨鑄鐵材質(zhì)，與道路結(jié)構(gòu)一體澆筑。隧道橫向截水處兩端設(shè)置集水交匯井，縱向長(zhǎng)3m，井底低于排水管0.5m，具有沉泥導(dǎo)流功能。

1.3 雨水泵房設(shè)計(jì)

隧道兩座雨水泵站，均采用智能一體化預(yù)制泵站，一體化雨水泵站技術(shù)成熟，占地少，適合城區(qū)使用。雨水流經(jīng)管道、站前閘井、格柵，最后排入泵站集水池，由池內(nèi)水泵提升排除。1#雨水泵站處理水量為1.2m3/s，泵站內(nèi)設(shè)4臺(tái)潛污泵，不設(shè)備用泵。根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014—2006），泵站集水池有效容積需滿(mǎn)足不小于最大水泵30s的流量，因現(xiàn)有單臺(tái)一體化泵站設(shè)備的有效容積無(wú)法滿(mǎn)足要求，故1#雨水泵站采用2臺(tái)泵站并聯(lián)使用，單臺(tái)泵站筒體直徑為3.8m，內(nèi)置2臺(tái)潛污泵，通過(guò)前置的進(jìn)水閘井分流控制。單臺(tái)泵站采用DN1000壓力出水管，合并使用DN1200出水管排放至壓力釋放井泄壓后，重力流排入吉水河。

2#雨水泵站收集0.41hm2匝道雨水，計(jì)算流量為1232m3/h。泵站集水池內(nèi)設(shè)置3臺(tái)潛污泵排除雨水，同時(shí)使用。泵站筒體直徑為3m，選用水泵均為自耦安裝式大通道無(wú)堵塞潛污泵。一體化泵站均配備完善的智能化、供配電、通風(fēng)等設(shè)施。2#泵站出水管采用DN450焊接鋼管，排放至壓力釋放井泄壓后，重力流排至市政雨水管網(wǎng)。一體化預(yù)制排水泵站施工現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

圖1 一體化預(yù)制排水泵站施工現(xiàn)場(chǎng)

2 隧道廢水系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

隧道廢水包括消防廢水、沖洗水排水、結(jié)構(gòu)滲漏水、山嶺段盲管排水。其中，消火栓系統(tǒng)用水量為20L/s，沖洗水按道路路面面積為1L/（m2·d）計(jì)，結(jié)構(gòu)滲漏水按隧道內(nèi)表面積為1L/（m2·d）計(jì)，下沉隧道山嶺暗挖段隧道的涌水量為412.6m3/d。

廢水設(shè)計(jì)流量只考慮各類(lèi)廢水中流量最大的廢水，綜上分析，涌水量按6h排除一次計(jì)，則廢水最大流量為110m3/h，故廢水設(shè)計(jì)規(guī)模取110m3/h。

2.2 隧道廢水設(shè)計(jì)方案

隧道縱向形成“V”字坡向，在下穿深汕大道處形成最低點(diǎn)，隧道廢水通過(guò)隧道內(nèi)邊溝收集，匯集至最低點(diǎn)，工程采取在最低點(diǎn)設(shè)置附壁式外掛廢水泵房結(jié)構(gòu)。廢水通過(guò)最低點(diǎn)橫截溝截流后，經(jīng)隧道下方DN700連通管道匯集，排至廢水泵房集水池內(nèi)，經(jīng)潛污泵提升至室外壓力井泄壓后排入城市污水系統(tǒng)。

廢水泵房集水池設(shè)置進(jìn)水池及人工格柵，集水池內(nèi)設(shè)置2臺(tái)潛污泵抽排廢水，潛污泵設(shè)計(jì)參數(shù)為流量110m3/h、揚(yáng)程30m、配套電機(jī)功率18.5kW，平時(shí)一用一備，緊急時(shí)同時(shí)使用。泵房檢修間采用電動(dòng)葫蘆進(jìn)行水泵設(shè)備的檢修作業(yè)，檢修間與隧道通過(guò)檢修門(mén)連通，同時(shí)設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)，保證室內(nèi)通風(fēng)。廢水泵房出水管采用DN200焊接鋼管，排至地面時(shí)，設(shè)置壓力釋放井泄壓后排入市政污水管網(wǎng)。

3 隧道消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

下沉隧道定義為城市交通一類(lèi)隧道，消防設(shè)計(jì)需設(shè)置消火栓滅火系統(tǒng)。隧道中間設(shè)置有U型槽段，該段設(shè)置有加蓋玻璃雨棚，側(cè)向通風(fēng)，因該段U型槽前后均為封閉隧道，火災(zāi)時(shí)救援困難，因此該段U型槽同樣設(shè)置消火栓系統(tǒng)。

下沉隧道高差超過(guò)24m，較低端水壓及水量滿(mǎn)足消防要求，市政管網(wǎng)可以滿(mǎn)足隧道內(nèi)消火栓系統(tǒng)水壓要求考慮。隧道較高端，由于地勢(shì)較高，水壓無(wú)法滿(mǎn)足要求，需設(shè)置消防泵房及消防水池。因此，該隧道采用兩種互不連通的消火栓系統(tǒng)，低端采用市政管網(wǎng)引入兩路DN200水源直接供水。高端區(qū)域采用消防泵房加壓后供水，消防泵房位置設(shè)置于隧道末端南側(cè)，經(jīng)水泵加壓后向隧道內(nèi)消防系統(tǒng)供水。

沿下沉隧道單洞車(chē)行方向兩側(cè)敷設(shè)DN200消防干管，雙洞消防干管首尾相連，形成環(huán)狀供水管網(wǎng)。隧道采用單栓單閥DN65消火栓帶4套滅火器的消防設(shè)備箱，封閉段隧道內(nèi)消火栓單側(cè)間距不大于50m，雙側(cè)間隔布置，帶雨棚U型槽段車(chē)行方向右側(cè)布置，間距不大于30m。消防環(huán)狀給水管網(wǎng)采用閥門(mén)分成若干獨(dú)立段，當(dāng)某段損壞時(shí)，停止使用的消火栓在一層中不應(yīng)超過(guò)5個(gè)。閥門(mén)應(yīng)安裝在人員容易操作的地方，并有相應(yīng)標(biāo)識(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章主要介紹了某城市道路下沉隧道給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，雨水泵站在符合規(guī)范要求的前提下，因地制宜選擇一體化預(yù)制泵站，具有施工簡(jiǎn)單、占地面積少、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。消防設(shè)計(jì)方面，通過(guò)采取不同供水方式，避免單設(shè)消防泵房加壓，帶來(lái)的超壓?jiǎn)栴}，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，綜合效益顯著，該工程給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可為類(lèi)似工程提供參考。