城市道路下沉隧道给排水及消防系统优化研究

周 琴

深圳市市政设计研究院有限公司，广东 深圳 518000

道路位于深汕特别合作区的中心区和小漠组团，基本呈南北走向，长约13.77km，规划双向8车道，规划红线60m，设计速度为80km/h。道路在南段设置有一座约1.7km下沉式城市隧道，下沉隧道下穿现状深汕大道及深汕合作区中心组团区。下穿隧道大体为东西走向，并设置一对进出匝道。中间U型槽段设置半封闭雨棚，而前后均为封闭隧道，消防时妨碍救援，因此中间U型槽按封闭段设置消防系统，根据《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014），该隧道定义为一类隧道。

1 隧道雨水系统设计优化

1.1 设计规模

下沉隧道南低北高，纵向形成“V”字坡向，在下穿深汕大道处形成最低点，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深汕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。

根据《深汕特别合作区市政工程详细规划（2015—2030）》，该工程计算下穿深汕高速地下通道南侧雨水泵房采用重现期为20年，暴雨强度公式如下：

式中：P为重现期，年；t为集水时间，min，由集水区间长度计算得到。

设计雨水量采用下列公式计算：

式中：q为暴雨强度，L/（s·ha）；F为汇水面积，hm2，φ为径流系数，取值1.0。

根据相关规范，汇水面积为隧道敞口面积与单侧侧墙面积之和。通过计算可知，起点U型槽雨水汇水面积为2.12hm2，坡面流长度取500m，集水时间t取8min，暴雨强度为566L/（s·ha），计算得雨水量为1200L/s，故1#雨水泵站设计雨水量为1440L/s。进出匝道雨水汇水面积为0.41hm2，坡面流长度取280m，集水时间t取6min，暴雨强度为696L/（s·ha），计算得雨水量为285L/s，故2#雨水泵站设计雨水量为342L/s。

1.2 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。

1.3 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、格栅，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1.2m3/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》（GB 50014—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。

2#雨水泵站收集0.41hm2匝道雨水，计算流量为1232m3/h。泵站集水池内设置3台潜污泵排除雨水，同时使用。泵站筒体直径为3m，选用水泵均为自耦安装式大通道无堵塞潜污泵。一体化泵站均配备完善的智能化、供配电、通风等设施。2#泵站出水管采用DN450焊接钢管，排放至压力释放井泄压后，重力流排至市政雨水管网。一体化预制排水泵站施工现场如图1所示。

图1 一体化预制排水泵站施工现场

2 隧道废水系统设计优化

2.1 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。

废水设计流量只考虑各类废水中流量最大的废水，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。

2.2 隧道废水设计方案

隧道纵向形成“V”字坡向，在下穿深汕大道处形成最低点，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110m3/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。

3 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。

4 结束语

文章主要介绍了某城市道路下沉隧道给排水及消防系统设计，雨水泵站在符合规范要求的前提下，因地制宜选择一体化预制泵站，具有施工简单、占地面积少、自动化程度高的优点。消防设计方面，通过采取不同供水方式，避免单设消防泵房加压，带来的超压问题，降低了安全风险，综合效益显著，该工程给排水及消防系统设计方案可为类似工程提供参考。