下穿隧道雨水系统设计方法及特点

下穿隧道雨水系统设计方法及特点
下穿隧道雨水系统设计方法及特点
叶军
摘要:随着城市车辆的不断增加,城市道路交通的压力越
来越大,下穿隧道逐渐成为了城市道路的重要组成部分.下穿
隧道的正常运行直接关系着城市道路系统的畅通.而下穿隧道
的雨水系统又是隧道的正常运行的关键.本文通过对下穿隧道
雨水系统的一些设计特点进行分析,为今后的下穿隧道工程排
水设计提供参考.
关键词:下穿隧道降雨历时排水明沟排水暗渠集水池
潜污泵
一
,前言
随着国民经济迅猛发展,国民拥有汽车数量持续增加,城
市道路交通负担因此也越来越重.如今国内大,中型城市都致
力于完善城市道路的交通功能,因此对道路设计也有着越来越
高的要求,道路已经由简单的平面交通向立体交通发展,一般
通过建设立交桥或者下穿隧道的形式来实现立体交通.
同时由于现在城市的景观要求也越来越高,下穿隧道在
这方面凸显出其优势,因此也得到了越来越多的推广,运用.
本文联系下穿隧道在降雨时,其汇水及雨水排除的特点,
对工程设计中几个常见的问题进行探讨,并提出相关的建议供
设计人员参考.
二,下穿隧道雨水系统的重要性
2003年6月6日,南京玄武湖隧道,开通使用一个多月,
即遭遇10年一遇的雨水,造成隧道内积水范围达200多米,
积水深度最深近40cm,隧道按3O年一遇标准设计,仍避免不
了被淹.
2004年6月30日,四川成都东城根街下穿羊市街隧道
受灾严重,积水深达3m,完全丧失了通行能力.该下穿隧道被
淹的直接原因是由于周边排水不畅,意外进入隧道的雨水量远远超过了隧道的承受能力,导致隧道涨水速度过快,破坏了配电设备造成断电,水泵停止工作.
由此可见下穿隧道的雨水系统是隧道工程的重要组成部
分,其作用是有效收集并迅速排除雨水,以保证道路畅通及隧道工程安全可靠运营.由于隧道两端引道段纵坡较大,降雨时集水快,若无法有效收集或排除不及时,隧道将被淹没,产生交通中断;若司机疏忽,在隧道受淹的情况下继续将车开进隧道, 还会威胁行车安全,危及生命.因此下穿隧道受淹比一般地面道路受淹所造成的影响,损失要大,相应的其汛期排水要求比市政排水系统要高.
三,雨水系统的组成与特点:
1.雨水系统的组成
下穿隧道雨水系统由雨水收集设施及雨水泵房两部分组成: (1)雨水收集设施包括排水明沟,排水暗渠,集水池等设
施.通常在隧道内设置排水明沟.并可在引道段与暗埋段交界的洞口设置一至两道横截沟截住部分雨水,横截沟与排水明沟相接.由于引道段坡度通常较大,横截沟仅可减少进入暗埋段道路的雨水,不能完全避免雨水进入隧道暗埋段.因此集水池需在隧道最低点设置.在隧道最低点处,可在道路下,隧道结构内设一横过的排水暗渠,将排水明沟的雨水收集至集水池.排水暗渠的尺寸应根据接纳的流量确定,并充分考虑若干堵塞系数. (2)相对于市政雨水泵站而言,隧道雨水泵房虽然设计标
准较高,但汇水面积不大,仍属于小型排水泵房,可采用潜污泵排除,雨水泵房可建于集水池上方,而集水池设置于隧道最低点并与隧道合建(图1).雨水泵房有两种形式,一种在地面建雨水
泵房(图2).该种形式的优点是可提高隧道正常运行的安全可靠性,便于维修,更换.缺点是集水池深,造价偏高,并占用地面资源,不能灵活布置.另一种是建于地下,在隧道内部与隧道合建(图3).该种形式的优点是不占用地面资源,可灵活布置,集水池浅,造价相对较低.缺点是:万一隧道受淹,此时若发生故障,维
修人员不能入内,无法维修,更换水泵,降低隧道正常运行的可靠性.设计人员可根据当地实际情况加以分析选用.
2隧道雨水系统特点
(1)纵坡大,集流时间短
由于引道段坡度较大,一般为2%～5%,造成地面径流速
度快,地面集流时间短,雨水设计流量大.
(2)排水设计标准要求高
一
般地面道路排水设计标准,暴雨重现期为1～5年,降
雨历时为5～15分钟.而下穿隧道设计标准根据隧道的重要性应提高至10年～3O年一遇,降雨历时根据实际计算所得,并
按照设计流量1.2倍配泵,且设置备用泵.
四,雨水系统设计特点
1,合理确定降雨历时
降雨历时直接影响暴雨强度的取值.确定这个时间,要考
虑地面集水距离,地面覆盖,地面坡度等因素.而《室外排水设计》规范中32.5条降雨历时的计算,规定地面集水时间一般
采用5min～15min,而这个数值是限于道路纵坡为0.1%,道路横坡为3%,粗糙系数值取0O15的特定条件下得出的.该设
计标准计算出来的降雨历时对于下穿隧道并不适用,下穿隧道一
30—
图5排水暗渠汇流至集水池
雨水泵房下为集水池,按《室外排水设计规范》,雨水集水
池容积按不小于最大一台泵30s的出水量设计.但考虑隧道
的特殊性,重要性,可适当增大有效容积,以加大调节能力.建
议按最大一台水泵5min～1Omjn的出水量确定集水池的有效容积.集水池内应设一低于池底的小坑,并在小坑内放置小流量潜污泵.平时的结构渗漏水及冲洗废水收集至小坑,经水泵提升排至城市雨水管网.通过这样设计可避免集水池内长期积聚大量的废水,影响泵房环境.小坑的有效容积可按不小于小流量水泵5min的出水量确定.
结语:
城市下穿隧道排水是城市道路排水系统中的一部分,有
其交通地位重要,设计标准高,区域集中等特殊性,下穿隧道排水设计需遵循"高水高排,低水低排"的原则,结合地形地物进行合理的设计,使下穿隧道在不利的自然条件下也能正常运行,确保交通枢纽的畅通.
水涌等现象,影响排水的畅通.需特别注意暗埋段的排水明沟设计.由于宽度不能改变,应加大排水明沟深度,增加过水量. 4.排水暗渠的设计
在下穿隧道的最低点,排水明沟接收的水都汇集于此,需
要建立一个通道,将水引至雨水泵房集水池.可考虑在隧道底板以下预埋一根排水管道或在隧道结构底板内做排水暗渠.通过底板下的排水管道将雨水汇流至集水池,如图4所示.其优点是施工方便,造价较低,不影响隧道结构.但由于埋在底板以下,管底较深,且隧道沉降时可能造成管道破裂,清疏及检修存在很大的困难.因此笔者推荐在结构底板内做一排水暗渠,排水暗渠顶部与排水明沟连接,垂直通向集水池,如图5所示.
该做法的优点是暗渠为隧道结构的一部分,不受隧道沉降的影响,暗渠底较浅,便于清疏.缺点是造价较高,结构处理复杂.
排水暗渠的排水能力应大干各排水明沟最大排水量之
和,以此作为依据确定排水暗渠的尺寸及坡度.
5.雨水泵房的设计
首先按10年～30年一遇雨水量的1.2倍,确定潜污泵的
数量及型号(含备用泵),并考虑设置一台小流量的潜污泵,供平时排除结构渗漏水,道路冲洗废水使用.单台潜污泵功率不宜过大,否则水泵启动电流较大,从而使开关增大,供电电缆截面增加,由此增加电缆敷设难度及电气专业的投资.
潜污泵的数量及型号确定以后,根据水泵之间的安装距
离,管道安装要求,设备检修空间,配电柜位置等确定雨水泵房的平面尺寸.为提高配电系统的安全性,配电柜放置位置需高于泵房地面,尽量避免水淹.
由于该类泵房的潜污泵重量一般都在1吨以上,因此泵
房内需设起重设备,可考虑设置电动葫芦或手动葫芦并~g/J\ 车.泵房高度应结合潜污泵及起重设备的外形尺寸及设备的起升高度要求确定.
一
32一
(作者单位:深圳市市政设计研究院有限公司:20102)
参考文献:
1.劳屹东隧道峒口雨水设计.地下工程与隧道,20041
2给水排水设计手册第五册城镇排水.
3公路排水设计规范O_rJ()18--97)
4室外排水设计规范(GB50014—2006).。