小白線隧道給排水及消防系統設計

董蕾茜

（中國聯合工程有限公司，杭州 310052）

1 工程概況

小白線隧道位于杭州市蕭山區，因規劃建設中的浙大二院新院區占用原小白線地面道路位置，考慮區域整體交通組織及浙大二院在小白線上設置出入口的需求，將小白線設計為下穿隧道。隧道北起醫寧路，南至金沙路，總長1 245m，封閉段長度960m，為城市支路，按雙向四車道標準建設，設計時速40km/h，禁行危險化學品車。

2 給排水及消防系統概述

隧道給排水及消防系統主要分為：

（1）給水系統：包括管理用房生活用水和隧道消防用水。（2）消防系統：包括隧道內消火栓系統、水成膜泡沫滅火系統、滅火器系統及地面消防設施。（3）雨水排水系統：包括隧道敞開段雨水的收集和排除。（4）廢水排水系統：包括消防廢水、沖洗污水和結構滲水等的收集和排除。

3 給水系統設計

隧道管理用房生活用水采用市政自來水直供，隧道消防用水采用二次加壓，在管理用房內設置消防水池和消防泵房。從市政給水干管上引入1根DN100mm供水管，經水表、倒流防止器后分別接至生活用水點和消防水池，外圍市政水壓約 0.25MPa。

4 消防系統設計

4.1 方案比選

隧道消防系統設計堅持必要性和技術經濟合理性的原則，主要考慮因素有[1]：（1）隧道的功能定位，對于易燃易爆、危險物品運輸車輛的限制情況等；（2）隧道的規模，包括斷面尺寸、長度等；（3）隧道兩端出口地面環境情況，如人口密集度、交通情況等；（4）水源情況，給排水管網狀況及供水安全性等；（5）隧道內逃生設施的設置情況；（6）車流量大小及工程所在地交通管理水平。

根據GB 50016—2014《建筑設計防火規范》（2018版）（以下簡稱《規范》），本次小白線隧道屬三類隧道（僅限通行非危險化學品等機動車）。消火栓給水系統和滅火器系統是規范規定的三類及以上隧道必備的消防設施。此外，泡沫滅火系統、水噴霧系統、細水霧系統、泡沫-水噴霧聯用系統等也越來越多地應用在隧道中。各類消防系統的優缺點如下[2]：（1）固定式水成膜泡沫滅火裝置依靠泡沫和水成膜雙重作用形成與空氣隔絕的保護膜，對汽油類燃料火災有特效，但為人工撲救，要求過隧道的駕駛員和乘客都要具備及時報警和滅火自救的意識。（2）固定式水噴霧系統水霧直徑小，具有直接滅火和防護冷卻雙重作用，還有乳化和稀釋作用。但對于液體火災，只能起到防護冷卻的作用，不能滅火，且產生的冷卻效果使煙霧層下降，影響逃生及消防人員的視線。（3）細水霧滅火系統對A、B、C類火災滅火均有較好效果，能有效控制流淌火，對環境無任何不良影響，系統用水量少，但系統工作壓力高，水霧容易被通風系統吹散擾動，不利于滅火防護冷卻。（4）泡沫-水噴霧聯用系統結合了固定式水成膜泡沫滅火裝置和水噴霧系統的優點，大幅度提高了A類和B類火災的滅火效能，但管路復雜，消防泵房設備多，造價高?！兑幏丁穼λ淼纼仁欠裨O置自動滅火系統尚無明確要求，對性質重要、交通量大、施工難度大的隧道（如越江隧道、水下隧道）、重要的城市交通隧道等建議設置自動滅火系統[3]。

通過各類消防系統比較，結合隧道自身情況，本次消防系統考慮設置消火栓給水系統、固定式水成膜泡沫滅火系統及滅火器系統。

4.2 消防水量和水源

隧道消防按同一時間內發生一處火災考慮。根據《規范》，本次隧道內消火栓系統用水量按20L/s計，水成膜泡沫滅火系統用水量按1L/s計，隧道外消火栓用水量按30L/s計，火災持續時間2h。城市交通隧道消防供水壓力應保證用水量達到最大時，最低壓力應不小于0.30MPa，最不利點的水槍充實水柱不小于10.0m。水成膜泡沫滅火系統最不利點比例混合器處所需供水壓力為0.35MPa。消火栓給水系統和水成膜泡沫滅火系統合用給水管路系統。

隧道外消防用水由周邊地面道路市政消火栓提供。隧道內消防用水由消防泵房內消防水池供給。消防泵房內設置消火栓給水泵組和穩壓泵組，包括2臺消防水泵（數流量Q=20L/s，揚程H=60m，1用 1備）、2臺穩壓泵（Q=1.1L/s，H=64m，1用1備）、1個氣壓罐和1套電控柜。

4.3 消火栓滅火系統

由消防泵房內消防泵組引出2根DN150mm消防給水管在隧道內自行成環，全線貫通。在隧道行車方向右側每間隔45m設置一組消防箱。消防箱內設有2個SN65減壓、穩壓消火栓，2支φ19mm水槍，2條25m長膠帶，一個消防按鈕。在環管上每隔5個消防箱設置檢修閥門。

4.4 水成膜泡沫滅火系統

水成膜泡沫滅火系統的用水量為1L/s，泡沫混合液濃度為3%，泡沫液儲罐可供30min滅火使用。系統用水由消火栓給水系統供給，自每組消火栓支管上引出DN25mm的供水管道，通過比例混合器與泡沫原液罐接通，使壓力水與泡沫原液按規定比例自動混合，經發泡槍產生并噴射泡沫混合液。消防時取出泡沫槍并拉開導向架即可滅火。

在隧道行車方向右側每間隔45m設置的消防箱內設置水成膜泡沫滅火系統，該系統裝置主要包括3%AFFF泡沫液罐、比例混合器、消防卷盤及連接用不銹鋼管等。消防卷盤配9mm水槍和1條直徑19mm、長25m膠帶。

4.5 滅火器系統

隧道滅火器主要用來撲救隧道初期火災，火災類型為B類，危險等級為中危險級，滅火器選用磷酸銨鹽干粉滅火器。

在隧道行車方向右側每間隔45m設置的消防箱內設置4具MF/ABC5磷酸銨鹽干粉滅火器。另外,在隧道行車方向左側每間隔45m設置單獨的滅火器箱，內設相同數量滅火器。滅火器箱與對側消防箱間錯布置，減小取用距離。

4.6 地面消防設施

在隧道進、出口處分別設2組水泵接合器，在水泵接合器附近15～40m范圍內設置相應的室外消火栓，供敞開段消防用水。

4.7 系統控制

隧道內消火栓系統平時壓力及漏損水量補充由穩壓泵提供。消火栓泵可由出水干管上的壓力開關和流量開關控制，消火栓箱中消防按鈕不作為直接啟動消防水泵的開關，僅作為發出報警信號的開關。消火栓泵也可在消防控制中心和泵房內手動控制啟閉。氣壓罐上設置電接點壓力表，以此壓力數據設定穩壓泵的啟停。消防水泵的工作狀態及消防水池各水位信號在消防控制中心顯示。

5 排水系統設計

隧道排水系統采用高水高排、低水低排、互不聯通的原則就近排放[4]，分為廢水系統和雨水系統。

5.1 雨水排水系統

雨水系統主要排除隧道敞開段雨水。在隧道兩端的敞口、封閉交界處附近分別設置雨水泵房，在泵房處車行道上設置2道橫截溝（溝寬500mm，起點深度500mm，坡度3‰），攔截雨水進入泵房集水池，再由雨水泵提升至地面雨水系統。設計雨水量按照蕭山區暴雨強度公式和匯水面積計算確定。暴雨設計重現期取P=50a，地面集水時間按照坡面匯流公式圖t=1.445(nLi)0.467計算(n為坡面粗糙系數；L為坡面長度；i為坡度）。雨水匯水面積除考慮敞開段地面匯水以外，還應考慮敞開段側墻兜水的情況，按1/2側墻面積計入。

雨水泵房內設置潛污泵3臺（Q=480m3/h，H=10m），平時2用1備，水泵輪換使用。在特殊情況下全部啟用，經校核此時設計重現期超100a。集水池有效容積不小于設計選用最大一臺水泵5min的出水量。

5.2 廢水排水系統

廢水系統主要排放消防廢水、沖洗污水和結構滲水等，一般以消防廢水量最大，作為主要設計廢水量，按21L/s計。廢水由泵輸送到地面市政污水管網。

根據隧道縱斷設計，廢水泵房以隧道最低點定位，共設置2座。廢水泵房內各設置潛污泵4臺（水泵參數Q=26m3/h，H=18m），平時1用3備，輪換使用，消防時3用1備，非常情況時4臺全部使用。集水池有效容積不小于設計選用最大一臺水泵5min的出水量。

5.3 隧道防淹優化設計

考慮到近年來暴雨、特大暴雨等惡劣天氣頻發，本項目對隧道防淹進行了優化設計[5]。

1）提高排水標準將隧道敞開段暴雨設計重現期提高至50a，并設置備用泵，水泵輪換使用，平時2用1備，在特殊情況下全部啟用；根據隧道養護管理單位的反饋意見，在設計時適當加大橫截溝有效深度，并設置2道橫截溝，以防雨水進入隧道內部對行車造成安全隱患。

2）選用過流能力較好的無堵塞泵。

3）隧道雨廢分流設計。分別設置雨水泵房（隧道兩端敞口、封閉交界處附近）和廢水泵房（隧道低點），有效減少進入隧道內部的雨水量。

4）泵站自動控制設計。雨、廢水泵房控制系統：（1）根據液位自動啟動，并且根據不同液位確定開啟泵的數量；（2）現場控制柜手動按鈕控制啟動；（3）控制中心遠程控制，并在控制中心內顯示水泵的工作運行狀態及集水池水位高度。

6 結語

隨著城市交通隧道的發展，做好隧道給排水及消防系統的設計顯得尤為重要。本文通過以上設計分析及探討，為類似工程提供一定的參考。