城市道路下沉隧道給排水及消防系統優化研究

周 琴

深圳市市政設計研究院有限公司，廣東 深圳 518000

道路位于深汕特別合作區的中心區和小漠組團，基本呈南北走向，長約13.77km，規劃雙向8車道，規劃紅線60m，設計速度為80km/h。道路在南段設置有一座約1.7km下沉式城市隧道，下沉隧道下穿現狀深汕大道及深汕合作區中心組團區。下穿隧道大體為東西走向，并設置一對進出匝道。中間U型槽段設置半封閉雨棚，而前后均為封閉隧道，消防時妨礙救援，因此中間U型槽按封閉段設置消防系統，根據《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014），該隧道定義為一類隧道。

1 隧道雨水系統設計優化

1.1 設計規模

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，南端洞口標高低于防洪水位，雨水無法自流排除；北端洞口雨水可重力流排入沿線市政管網。經綜合分析研究，在隧道南端洞口附近設置一座1#雨水泵房，提升洞口雨水排入附近的吉水河。在下沉隧道中段設置有與深汕大道互通的進出匝道，為敞口形式，雨水需提升排放，經綜合對比分析，在隧道下方設置連通管道，連通南北兩側匝道，在南側設置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制泵站。

根據《深汕特別合作區市政工程詳細規劃（2015—2030）》，該工程計算下穿深汕高速地下通道南側雨水泵房采用重現期為20年，暴雨強度公式如下：

式中：P為重現期，年；t為集水時間，min，由集水區間長度計算得到。

設計雨水量采用下列公式計算：

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

根據相關規范，匯水面積為隧道敞口面積與單側側墻面積之和。通過計算可知，起點U型槽雨水匯水面積為2.12hm2，坡面流長度取500m，集水時間t取8min，暴雨強度為566L/（s·ha），計算得雨水量為1200L/s，故1#雨水泵站設計雨水量為1440L/s。進出匝道雨水匯水面積為0.41hm2，坡面流長度取280m，集水時間t取6min，暴雨強度為696L/（s·ha），計算得雨水量為285L/s，故2#雨水泵站設計雨水量為342L/s。

1.2 隧道雨水設計方案

隧道單側設置排水溝，隧道起點洞口處雨水通過洞口處橫截溝截流后，經隧道下方連通箱涵匯集，通過尺寸為1.2m×1.2m的箱涵排往道路外1#雨水泵站。隧道進出匝道洞口雨水，經匝道橫截溝收集，經低點處隧道下方DN700雨水連通管匯流后，排往隧道外2#雨水泵站。

為防止雨水流進隧道，洞口處設置兩道為尺寸為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，與道路結構一體澆筑。隧道橫向截水處兩端設置集水交匯井，縱向長3m，井底低于排水管0.5m，具有沉泥導流功能。

1.3 雨水泵房設計

隧道兩座雨水泵站，均采用智能一體化預制泵站，一體化雨水泵站技術成熟，占地少，適合城區使用。雨水流經管道、站前閘井、格柵，最后排入泵站集水池，由池內水泵提升排除。1#雨水泵站處理水量為1.2m3/s，泵站內設4臺潛污泵，不設備用泵。根據《室外排水設計規范》（GB 50014—2006），泵站集水池有效容積需滿足不小于最大水泵30s的流量，因現有單臺一體化泵站設備的有效容積無法滿足要求，故1#雨水泵站采用2臺泵站并聯使用，單臺泵站筒體直徑為3.8m，內置2臺潛污泵，通過前置的進水閘井分流控制。單臺泵站采用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，計算流量為1232m3/h。泵站集水池內設置3臺潛污泵排除雨水，同時使用。泵站筒體直徑為3m，選用水泵均為自耦安裝式大通道無堵塞潛污泵。一體化泵站均配備完善的智能化、供配電、通風等設施。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。一體化預制排水泵站施工現場如圖1所示。

圖1 一體化預制排水泵站施工現場

2 隧道廢水系統設計優化

2.1 設計規模

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

廢水設計流量只考慮各類廢水中流量最大的廢水，綜上分析，涌水量按6h排除一次計，則廢水最大流量為110m3/h，故廢水設計規模取110m3/h。

2.2 隧道廢水設計方案

隧道縱向形成“V”字坡向，在下穿深汕大道處形成最低點，隧道廢水通過隧道內邊溝收集，匯集至最低點，工程采取在最低點設置附壁式外掛廢水泵房結構。廢水通過最低點橫截溝截流后，經隧道下方DN700連通管道匯集，排至廢水泵房集水池內，經潛污泵提升至室外壓力井泄壓后排入城市污水系統。

廢水泵房集水池設置進水池及人工格柵，集水池內設置2臺潛污泵抽排廢水，潛污泵設計參數為流量110m3/h、揚程30m、配套電機功率18.5kW，平時一用一備，緊急時同時使用。泵房檢修間采用電動葫蘆進行水泵設備的檢修作業，檢修間與隧道通過檢修門連通，同時設置軸流風機，保證室內通風。廢水泵房出水管采用DN200焊接鋼管，排至地面時，設置壓力釋放井泄壓后排入市政污水管網。

3 隧道消火栓系統設計優化

下沉隧道定義為城市交通一類隧道，消防設計需設置消火栓滅火系統。隧道中間設置有U型槽段，該段設置有加蓋玻璃雨棚，側向通風，因該段U型槽前后均為封閉隧道，火災時救援困難，因此該段U型槽同樣設置消火栓系統。

下沉隧道高差超過24m，較低端水壓及水量滿足消防要求，市政管網可以滿足隧道內消火栓系統水壓要求考慮。隧道較高端，由于地勢較高，水壓無法滿足要求，需設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，低端采用市政管網引入兩路DN200水源直接供水。高端區域采用消防泵房加壓后供水，消防泵房位置設置于隧道末端南側，經水泵加壓后向隧道內消防系統供水。

沿下沉隧道單洞車行方向兩側敷設DN200消防干管，雙洞消防干管首尾相連，形成環狀供水管網。隧道采用單栓單閥DN65消火栓帶4套滅火器的消防設備箱，封閉段隧道內消火栓單側間距不大于50m，雙側間隔布置，帶雨棚U型槽段車行方向右側布置，間距不大于30m。消防環狀給水管網采用閥門分成若干獨立段，當某段損壞時，停止使用的消火栓在一層中不應超過5個。閥門應安裝在人員容易操作的地方，并有相應標識。

4 結束語

文章主要介紹了某城市道路下沉隧道給排水及消防系統設計，雨水泵站在符合規范要求的前提下，因地制宜選擇一體化預制泵站，具有施工簡單、占地面積少、自動化程度高的優點。消防設計方面，通過采取不同供水方式，避免單設消防泵房加壓，帶來的超壓問題，降低了安全風險，綜合效益顯著，該工程給排水及消防系統設計方案可為類似工程提供參考。