城市交通隧道排水系统设计探讨

城市交通隧道排水系统设计探讨

徐展宏（中铁隧道勘测设计院有限公司，天津市300133）

【摘要】城市交通隧道的正常运行直接关系着城市道路系统的畅通，而隧道的排水系统又是隧道正常运行的关键。本文分析了城市交通隧道排水系统特点，对城市交通隧道排水系统设计存在的问题进行分析、探讨，提出排水系统设计要点及布置方案，为城市交通隧道工程排水设计提供参考。

【关键词】城市交通隧道；洞口雨水系统；暴雨强度；集流时间；隧道废水系统

【中图分类号】U453.6【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2018）03-0285-03

前言

由于我国尚未有专门针对城市交通隧道排水系统设计的相关规范,在隧道排水系统设计中,设计重现期、降雨历时等参数选取计算存在一定的问题。因此,如何根据隧道的特点,科学、合理进行排水系统设计,已经成为非常重要的课题。并且随着我国经济的飞速发展,城市交通隧道作为改善城市环境、缓解城市交通的有效措施大量被建设和使用。排水系统作为城市隧道日常运营组成部分,在保证城市交通隧道正常运行起着关键的作用。

1隧道排水系统特点

1.1道路坡度大，集流时间短

由于隧道敞开段纵坡比较大,一般为2~5%,造成地面径流速度快,地面集流时间非常短。

1.2排水量大，废水输送距离长

城市交通隧道敞开段一般长度为150~200m,汇水面积约1000~4000m2,汇水面积大,导致雨水排水量大。随着隧道专用

喷雾系统、泡沫水喷雾联用系统、高压细水雾系统等水消防系统逐渐在隧道消防系统中应用,导致消防废水的排除量倍级增加,隧道低点废水泵房排水量也相应增大。再者,部分城市隧道封闭段长达几千米,低点废水泵房排水管输送距离长。1.3系统安全保障要求高

由于隧道的正常运行直接关系着城市道路系统的畅通,一旦隧道内出现水淹事故,极可能造成财产损失甚至威胁行车安全、危及生命。因些隧道内的排水系统设计标准及安全性要求更高。

2洞口雨水系统设计

2.1暴雨强度计算的讨论

《室外排水设计规范》(GB50014-2006)(2016年版)3.2.3条,设计暴雨强度,应按下式计算:

q=167A1(1+CLgP)/(t+b)n

式中:q——

—设计暴雨强度(L/s·ha);

P———设计降雨的重现期(a);

t———降雨历时(min);

A1,C,n,b———参数,根据统计方法进行计算确定。

2.1.1暴雨重现期

一般地面道路排水设计标准,暴雨重现期为2~10年,降雨历时为5~15min。而目前规范没有针对隧道敞开段暴雨重现期取值进行明确,城市交通隧道设计标准根据重要性,设计人员通常提高至10~30年一遇。

《地铁设计规范》(GB50157-2013)14.3.15条中:高架区间、敞开出入口,敞开风井及隧道洞口的雨水泵站、排水沟及排水管渠的排水能力,应按当地50年一遇暴雨强度计算,设计降雨历应按计算确定。《室外排水设计规范》2016年版中增加了“表3.2.4雨水管渠设计重现期(年)”,其中中心城区地下通道

和下沉式广场等根据城镇、城区类型重现期明确为10~50年。

根据以上规范中对暴雨重现期的要求及城市交通隧道安

全的重要性,笔者认为城市交通隧道敞口段应按当地不低于50

年一遇暴雨强度计算,必要时采用100年一遇强度进行校核。2.1.2降雨历时

《室外排水设计规范》2016年版中,雨水管渠的降雨历时

按下式计算:

t=t1+t2

式中:t——

—降雨历时(min);

t1———地面集水时间(min),应根据汇水距离、地形

坡度和地面种类计算,一般采用5~15min;

t2———管渠内雨水流行时间(min)。

降雨历时的大小,直接影响暴雨强度的取值。在进行城市

雨水管渠的设计中,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。在实际设计工作中,要准备计算地

面集水时间t1是困难的,故一般不进行计算,而采用经验数

值。《室外排水设计规范》条文说明中也给出了常用的地面集

水赶时间值。因此,部分设计人员在进行隧道排水系统计算

时,通常选用最小值5min。

笔者认为,《室外排水设计》规范中降雨历时的计算,规定

地面集水时间一般采用5~15min,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0.015的特定条件下

得出的。而对于城市交通隧道纵坡为2~5%,粗糙系数0.013~ 0.014(排水边沟一般为水泥沙浆抹面暗渠),选取5min地面

集水时间显然不适合。敞开段地面集水时间应根据实际计算

所得更合理。

集水时间t1是指雨水从汇水面积最远点流至第一个雨水

口的时间。在城市交通隧道中,如图1所示,隧道集水时间为

雨水从汇水面积最远点A点流至雨水泵房集水池内的时间,

即以上流行路程的时间所组成。此时隧道雨水集水时间包括: a.隧道道路横坡最高点A沿路面流至纵向排水沟时间;b.沿纵

向排水沟及横截沟(若有)流入集水池时间。由于隧道纵坡较

大,雨水在道路侧沟中流速快,集水时间计算值一般为1~

3min,与经验值相差较大。

2.2雨水收集、排除方案探讨

隧道雨水工程收集、排除工艺流程一般如下:

敞口段纵、横排水沟收集和拦截雨水→沉砂池→雨水泵

房→潜水泵抽排至消能井→接入就近的市政雨水管网或河道。2.2.1雨水拦截尧收集设计

为防止洞口雨水流入隧道内,雨水拦截方式一般采用横

截沟。在隧道雨水泵房附近及接地点设置横截沟,有效截流洞

口雨水。横截沟盖板采用钢格栅盖板或球墨铸铁雨水篦子。

笔者认为,在隧道接地点设置横截沟十分必要,可防止洞

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