小白线隧道给排水及消防系统设计

董蕾茜

（中国联合工程有限公司，杭州 310052）

1 工程概况

小白线隧道位于杭州市萧山区，因规划建设中的浙大二院新院区占用原小白线地面道路位置，考虑区域整体交通组织及浙大二院在小白线上设置出入口的需求，将小白线设计为下穿隧道。隧道北起医宁路，南至金沙路，总长1 245m，封闭段长度960m，为城市支路，按双向四车道标准建设，设计时速40km/h，禁行危险化学品车。

2 给排水及消防系统概述

隧道给排水及消防系统主要分为：

（1）给水系统：包括管理用房生活用水和隧道消防用水。（2）消防系统：包括隧道内消火栓系统、水成膜泡沫灭火系统、灭火器系统及地面消防设施。（3）雨水排水系统：包括隧道敞开段雨水的收集和排除。（4）废水排水系统：包括消防废水、冲洗污水和结构渗水等的收集和排除。

3 给水系统设计

隧道管理用房生活用水采用市政自来水直供，隧道消防用水采用二次加压，在管理用房内设置消防水池和消防泵房。从市政给水干管上引入1根DN100mm供水管，经水表、倒流防止器后分别接至生活用水点和消防水池，外围市政水压约 0.25MPa。

4 消防系统设计

4.1 方案比选

隧道消防系统设计坚持必要性和技术经济合理性的原则，主要考虑因素有[1]：（1）隧道的功能定位，对于易燃易爆、危险物品运输车辆的限制情况等；（2）隧道的规模，包括断面尺寸、长度等；（3）隧道两端出口地面环境情况，如人口密集度、交通情况等；（4）水源情况，给排水管网状况及供水安全性等；（5）隧道内逃生设施的设置情况；（6）车流量大小及工程所在地交通管理水平。

根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018版）（以下简称《规范》），本次小白线隧道属三类隧道（仅限通行非危险化学品等机动车）。消火栓给水系统和灭火器系统是规范规定的三类及以上隧道必备的消防设施。此外，泡沫灭火系统、水喷雾系统、细水雾系统、泡沫-水喷雾联用系统等也越来越多地应用在隧道中。各类消防系统的优缺点如下[2]：（1）固定式水成膜泡沫灭火装置依靠泡沫和水成膜双重作用形成与空气隔绝的保护膜，对汽油类燃料火灾有特效，但为人工扑救，要求过隧道的驾驶员和乘客都要具备及时报警和灭火自救的意识。（2）固定式水喷雾系统水雾直径小，具有直接灭火和防护冷却双重作用，还有乳化和稀释作用。但对于液体火灾，只能起到防护冷却的作用，不能灭火，且产生的冷却效果使烟雾层下降，影响逃生及消防人员的视线。（3）细水雾灭火系统对A、B、C类火灾灭火均有较好效果，能有效控制流淌火，对环境无任何不良影响，系统用水量少，但系统工作压力高，水雾容易被通风系统吹散扰动，不利于灭火防护冷却。（4）泡沫-水喷雾联用系统结合了固定式水成膜泡沫灭火装置和水喷雾系统的优点，大幅度提高了A类和B类火灾的灭火效能，但管路复杂，消防泵房设备多，造价高。《规范》对隧道内是否设置自动灭火系统尚无明确要求，对性质重要、交通量大、施工难度大的隧道（如越江隧道、水下隧道）、重要的城市交通隧道等建议设置自动灭火系统[3]。

通过各类消防系统比较，结合隧道自身情况，本次消防系统考虑设置消火栓给水系统、固定式水成膜泡沫灭火系统及灭火器系统。

4.2 消防水量和水源

隧道消防按同一时间内发生一处火灾考虑。根据《规范》，本次隧道内消火栓系统用水量按20L/s计，水成膜泡沫灭火系统用水量按1L/s计，隧道外消火栓用水量按30L/s计，火灾持续时间2h。城市交通隧道消防供水压力应保证用水量达到最大时，最低压力应不小于0.30MPa，最不利点的水枪充实水柱不小于10.0m。水成膜泡沫灭火系统最不利点比例混合器处所需供水压力为0.35MPa。消火栓给水系统和水成膜泡沫灭火系统合用给水管路系统。

隧道外消防用水由周边地面道路市政消火栓提供。隧道内消防用水由消防泵房内消防水池供给。消防泵房内设置消火栓给水泵组和稳压泵组，包括2台消防水泵（数流量Q=20L/s，扬程H=60m，1用 1备）、2台稳压泵（Q=1.1L/s，H=64m，1用1备）、1个气压罐和1套电控柜。

4.3 消火栓灭火系统

由消防泵房内消防泵组引出2根DN150mm消防给水管在隧道内自行成环，全线贯通。在隧道行车方向右侧每间隔45m设置一组消防箱。消防箱内设有2个SN65减压、稳压消火栓，2支φ19mm水枪，2条25m长胶带，一个消防按钮。在环管上每隔5个消防箱设置检修阀门。

4.4 水成膜泡沫灭火系统

水成膜泡沫灭火系统的用水量为1L/s，泡沫混合液浓度为3%，泡沫液储罐可供30min灭火使用。系统用水由消火栓给水系统供给，自每组消火栓支管上引出DN25mm的供水管道，通过比例混合器与泡沫原液罐接通，使压力水与泡沫原液按规定比例自动混合，经发泡枪产生并喷射泡沫混合液。消防时取出泡沫枪并拉开导向架即可灭火。

在隧道行车方向右侧每间隔45m设置的消防箱内设置水成膜泡沫灭火系统，该系统装置主要包括3%AFFF泡沫液罐、比例混合器、消防卷盘及连接用不锈钢管等。消防卷盘配9mm水枪和1条直径19mm、长25m胶带。

4.5 灭火器系统

隧道灭火器主要用来扑救隧道初期火灾，火灾类型为B类，危险等级为中危险级，灭火器选用磷酸铵盐干粉灭火器。

在隧道行车方向右侧每间隔45m设置的消防箱内设置4具MF/ABC5磷酸铵盐干粉灭火器。另外,在隧道行车方向左侧每间隔45m设置单独的灭火器箱，内设相同数量灭火器。灭火器箱与对侧消防箱间错布置，减小取用距离。

4.6 地面消防设施

在隧道进、出口处分别设2组水泵接合器，在水泵接合器附近15～40m范围内设置相应的室外消火栓，供敞开段消防用水。

4.7 系统控制

隧道内消火栓系统平时压力及漏损水量补充由稳压泵提供。消火栓泵可由出水干管上的压力开关和流量开关控制，消火栓箱中消防按钮不作为直接启动消防水泵的开关，仅作为发出报警信号的开关。消火栓泵也可在消防控制中心和泵房内手动控制启闭。气压罐上设置电接点压力表，以此压力数据设定稳压泵的启停。消防水泵的工作状态及消防水池各水位信号在消防控制中心显示。

5 排水系统设计

隧道排水系统采用高水高排、低水低排、互不联通的原则就近排放[4]，分为废水系统和雨水系统。

5.1 雨水排水系统

雨水系统主要排除隧道敞开段雨水。在隧道两端的敞口、封闭交界处附近分别设置雨水泵房，在泵房处车行道上设置2道横截沟（沟宽500mm，起点深度500mm，坡度3‰），拦截雨水进入泵房集水池，再由雨水泵提升至地面雨水系统。设计雨水量按照萧山区暴雨强度公式和汇水面积计算确定。暴雨设计重现期取P=50a，地面集水时间按照坡面汇流公式图t=1.445(nLi)0.467计算(n为坡面粗糙系数；L为坡面长度；i为坡度）。雨水汇水面积除考虑敞开段地面汇水以外，还应考虑敞开段侧墙兜水的情况，按1/2侧墙面积计入。

雨水泵房内设置潜污泵3台（Q=480m3/h，H=10m），平时2用1备，水泵轮换使用。在特殊情况下全部启用，经校核此时设计重现期超100a。集水池有效容积不小于设计选用最大一台水泵5min的出水量。

5.2 废水排水系统

废水系统主要排放消防废水、冲洗污水和结构渗水等，一般以消防废水量最大，作为主要设计废水量，按21L/s计。废水由泵输送到地面市政污水管网。

根据隧道纵断设计，废水泵房以隧道最低点定位，共设置2座。废水泵房内各设置潜污泵4台（水泵参数Q=26m3/h，H=18m），平时1用3备，轮换使用，消防时3用1备，非常情况时4台全部使用。集水池有效容积不小于设计选用最大一台水泵5min的出水量。

5.3 隧道防淹优化设计

考虑到近年来暴雨、特大暴雨等恶劣天气频发，本项目对隧道防淹进行了优化设计[5]。

1）提高排水标准将隧道敞开段暴雨设计重现期提高至50a，并设置备用泵，水泵轮换使用，平时2用1备，在特殊情况下全部启用；根据隧道养护管理单位的反馈意见，在设计时适当加大横截沟有效深度，并设置2道横截沟，以防雨水进入隧道内部对行车造成安全隐患。

2）选用过流能力较好的无堵塞泵。

3）隧道雨废分流设计。分别设置雨水泵房（隧道两端敞口、封闭交界处附近）和废水泵房（隧道低点），有效减少进入隧道内部的雨水量。

4）泵站自动控制设计。雨、废水泵房控制系统：（1）根据液位自动启动，并且根据不同液位确定开启泵的数量；（2）现场控制柜手动按钮控制启动；（3）控制中心远程控制，并在控制中心内显示水泵的工作运行状态及集水池水位高度。

6 结语

随着城市交通隧道的发展，做好隧道给排水及消防系统的设计显得尤为重要。本文通过以上设计分析及探讨，为类似工程提供一定的参考。