城市下穿隧道排水系統的設計與養護

范莉

(中交第一公路勘察設計研究院有限公司)

雨水和廢水系統是城市下穿隧道排水系統的主要組成部分，城市下穿隧道排水系統是城市防澇的重點項目。因此，城市下穿隧道排水系統的設計與養護尤為重要。

1 案例概況

古靈大道城市下穿隧道位于柳州市柳北區沙塘片區，西起新園路交叉口東，東至雙沙路交叉口西，是柳州市主干路網中規劃的二級主干路之一，是規劃沙塘鎮區“一環、八射、四橫、六縱”城市道路網絡系統中“一環”的組成部分、“四橫”的一橫，是沙塘片區東西走向的主要通道之一；該下穿地道主線全長2140m，其中敞開段長240m，暗埋段長1900m，地道全線共設9 條右轉車道。

2 城市下穿隧道排水系統設計理念

在本項目中，遵循“高水高排、低水低排、互不聯通”的原則對下穿隧道排水系統進行設計，同時分別采用了新技術與新設備促進了系統的可靠性，這不僅可以保證雨季時隧道水的及時排出，且綜合考慮城市下穿隧道排水系統設計特點。

3 城市下穿隧道排水系統常見問題

3.1 設計方面

在城市下穿隧道排水系統設計過程中，需要認真仔細地研究設計方案，做好項目建設過程中的準備工作，比如施工材料購置、施工技術確定、項目開工時間等。只有完成充分的準備工作，才能保證本項目順利推進。如果在設計方面沒有考慮周全，那么當問題出現時才查找解決辦法，往往會導致時間節點的延遲。例如，在開鑿隧道巖石的過程中，如果沒有測量與測試區域內的水位與水淹，就會很大可能性導致大量的水涌出，從而造成周圍泥石松動滑落，這不僅會影響下穿隧道開鑿的進度，還會給附近居民的生活帶來一定的影響[1]。

3.2 施工方面

橫截溝作為城市下穿隧道排水系統的一種常用收水設施，可以有效攔截隧道引路段地表徑流的雨水。但是，目前關于橫截溝施工設計仍普遍存在一個問題，即橫截溝整體的穩定性不夠、平整性超標，從而導致車輛在行駛過程中出現跳車、噪聲等現象。這會造成橫截溝邊緣的結構層出現裂縫，進而導致局部結構破碎，以致影響路面上行安全[2]。目前，雖然可以根據工程項目建設的實際情況改變橫截溝施工工藝，但由于路面上車速快、車輛多等原因，使橫截溝的養護和檢修困難重重。

4 城市下穿隧道排水系統設計

排水系統的主要目的是收集與排放雨水、廢水。其中，雨水主要為城市下穿隧道洞口外敞開段內的雨水；廢水指的是下穿隧道地道內以及地道外產生的廢水，比如沖洗廢水、結構滲漏水等。

4.1 排水系統設計方案

在本項目隧道兩端的敞開段與暗埋段的交界點分別設置一座雨水泵房，并在隧道的最低點再設置一座廢水泵房，最后在隧道暗埋段與最低點設置橫截溝。其中，敞開段內的雨水在經過敞開段邊溝與橫截溝流入雨水泵房中，經過加壓后便會排入市政污水管網中[3]。

4.2 雨水計算量及參數選用

暴雨重現期的取值范圍是否合理會給雨水強度計算的準確性帶來一定影響。如果取值范圍不合理，會對城市下穿隧道雨水的抵御帶來一定影響。而在一般情況下，城市下穿隧道排水系統的暴雨重現期為20～30 年。但是，結合項目施工區域內的氣候情況不難看出，柳州市降雨量充沛，汛期內降水更是呈上升趨勢。因此，在設計過程中應當采用50 年重現期計算暴雨強度[4]。

城市下穿隧道敞開段一般以一體式的U 型槽為主，以此作為雨水匯水面積的計算。柳州市暴雨強度q（單位L/（s·ha））計算公式如下：

式（1）中，

p——設計暴雨重現期，單位年，而地道敞口段通常取值50 年，即p=50；

t 為降雨歷時，本工程取t=3.0min。

經計算得q=861.77 L/（s·ha）。

4.3 水泵的選型

本項目中，水泵的選型為300WQ700-16-45（設計流量Q=700m3/h，寬H=16m，粗糙系數N=45kW）。此外，在集水池的上層配置小型排污泵一臺。其中，水泵選型為50JYWQ15-15-1200-2.2（Q=15m3/h，H=15m，N=2.2kW），供檢修排空時使用。集水池有效容積按照不小于最大一臺泵5min 出水量考慮，取58.4m3，集水池平面按12m（長）×6m（寬）設計，底板按10%的坡，坡向潛水泵處。集水池吊裝孔為：1800mm×1300mm。水泵壓力出水管選用鍍鋅鋼管，每臺工作泵的出水管管徑為DN300，出水總管管徑為DN800。

同理，各右轉車道雨水泵房配備4 臺潛污泵，三用一備，水泵選型為250WQ500-16-37（Q=500m3/h，H=16m，N=37kW）。集水池上層配小型排污泵一臺，水泵選型為50JYWQ15-15-1200-2.2（Q=15m3/h，H=15m，N=2.2kW），供檢修排空時使用。

集水池有效容積按不小于最大一臺泵5min 出水量考慮，取41.7m3，集水池平面按7.5m（長）×4.5m（寬）設計，底板按10%的坡，坡向潛水泵處。集水池吊裝孔為：1500mm×1300mm。水泵壓力出水管選用鍍鋅鋼管，每臺工作泵的出水管管徑為DN250，出水總管管徑為DN600。

除此之外，在對水泵的選型過程中，還應將節能、養護、造價等方面的因素考慮在內。

4.4 地道排水泵房設置

在地道排水系統設計的設計過程中，考慮到設計的安全性與可靠性，設置了5 處雨水泵房和7 處廢水泵房，如表1 所示。

表1 排水泵房設置

4.5 水泵控制

城市下穿隧道排水系統設計不僅復雜且其位于城市的中心地段中，但泵房外掛于隧道的結構形式，會使得泵房內缺乏工作人員現場值守的空間。因此，泵房主要通過液位計信號的遠程控制實現啟動與關閉，但依然需要專業人員對泵房內的實際情況進行定期檢查，以此保證下穿隧道內排水系統的安全性與可靠性[5]。

5 城市下穿隧道排水系統養護措施

5.1 隧道排水系統滲漏養護措施

如果隧道排水系統出現了滲漏的現象，不僅與隧道排水系統的運營負荷有一定的關系，同時與隧道排水系統施工質量、閉水試驗不合格而造成的積水有一定關系，項目具體養護措施如下：

⑴結合本工程項目的實際情況加強隧道排水系統的牢固程度。

⑵嚴格控制采購流程，在施工材料進入本項目現場前，需對各批次材料規格、數量做好記錄，一旦發現是施工材料使用不當而導致滲漏，應及時與材料供應商取得聯系并更換。

⑶隧道排水設施安裝完成后，及時加強與其他工種作業人員之間的溝通與交流，在與其他設備的交叉處注明管道的位置，避免人為原因造成損壞。

⑷對于滲漏問題要及時找出滲漏的點并分析原因，進而采取針對性的措施予以處理。

⑸對于由于熱脹冷縮引起的滲漏問題，應先截去一段管道再通過以上措施進行養護。

5.2 隧道排水系統水壓不足養護措施

隧道排水系統水壓不足也是系統常見的問題之一，養護措施如下：以相鄰建筑物作為參照解決水壓不足的問題；更換設備系統，進行局部處理。

5.3 排水溝的養護措施

為了保證在冬季時節排水溝的暢通，在對排水溝1年2 次的集中檢修過程中，應當對排水溝內殘留的泥沙和雜物進行清理。時下，吸污泵與傳統的人工排污措施相比，其工作效率可提高20%左右，除此之外，通過更換排水溝橡膠蓋板或者鋪設聚乙烯塑料布等措施，也可在一定程度上避免石砟、雜物以及煤灰進入排水溝內。這樣一來，排水溝的淤積物也會較以往大大地減少。

6 結語

由于不可抗力的自然因素出現的大量降水，造成城市中出現大量的雨水和廢水無法及時排出，給城市交通帶來一定的影響。實踐證明，城市下穿隧道排水系統有效緩解在雨水較多情況下交通堵塞的情況。由于城市下穿隧道排水系統設計是一項系統且復雜的工作，因此為了保證人們的正常出行，城市下穿隧道排水系統從設計、施工再到養護都需要進行全面考慮。