范莉

(中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司)

雨水和廢水系統(tǒng)是城市下穿隧道排水系統(tǒng)的主要組成部分，城市下穿隧道排水系統(tǒng)是城市防澇的重點(diǎn)項(xiàng)目。因此，城市下穿隧道排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù)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(qū)沙塘片區(qū)，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(wǎng)中規(guī)劃的二級(jí)主干路之一，是規(guī)劃沙塘鎮(zhèn)區(qū)“一環(huán)、八射、四橫、六縱”城市道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中“一環(huán)”的組成部分、“四橫”的一橫，是沙塘片區(qū)東西走向的主要通道之一；該下穿地道主線全長(zhǎng)2140m，其中敞開(kāi)段長(zhǎng)240m，暗埋段長(zhǎng)1900m，地道全線共設(shè)9 條右轉(zhuǎn)車(chē)道。

2 城市下穿隧道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

在本項(xiàng)目中，遵循“高水高排、低水低排、互不聯(lián)通”的原則對(duì)下穿隧道排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)分別采用了新技術(shù)與新設(shè)備促進(jìn)了系統(tǒng)的可靠性，這不僅可以保證雨季時(shí)隧道水的及時(shí)排出，且綜合考慮城市下穿隧道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

3 城市下穿隧道排水系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題

3.1 設(shè)計(jì)方面

在城市下穿隧道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要認(rèn)真仔細(xì)地研究設(shè)計(jì)方案，做好項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的準(zhǔn)備工作，比如施工材料購(gòu)置、施工技術(shù)確定、項(xiàng)目開(kāi)工時(shí)間等。只有完成充分的準(zhǔn)備工作，才能保證本項(xiàng)目順利推進(jìn)。如果在設(shè)計(jì)方面沒(méi)有考慮周全，那么當(dāng)問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)才查找解決辦法，往往會(huì)導(dǎo)致時(shí)間節(jié)點(diǎn)的延遲。例如，在開(kāi)鑿隧道巖石的過(guò)程中，如果沒(méi)有測(cè)量與測(cè)試區(qū)域內(nèi)的水位與水淹，就會(huì)很大可能性導(dǎo)致大量的水涌出，從而造成周?chē)嗍蓜?dòng)滑落，這不僅會(huì)影響下穿隧道開(kāi)鑿的進(jìn)度，還會(huì)給附近居民的生活帶來(lái)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(tǒng)的一種常用收水設(shè)施，可以有效攔截隧道引路段地表徑流的雨水。但是，目前關(guān)于橫截溝施工設(shè)計(jì)仍普遍存在一個(gè)問(wèn)題，即橫截溝整體的穩(wěn)定性不夠、平整性超標(biāo)，從而導(dǎo)致車(chē)輛在行駛過(guò)程中出現(xiàn)跳車(chē)、噪聲等現(xiàn)象。這會(huì)造成橫截溝邊緣的結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致局部結(jié)構(gòu)破碎，以致影響路面上行安全[2]。目前，雖然可以根據(jù)工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際情況改變橫截溝施工工藝，但由于路面上車(chē)速快、車(chē)輛多等原因，使橫截溝的養(yǎng)護(hù)和檢修困難重重。

4 城市下穿隧道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

排水系統(tǒng)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(kāi)段內(nèi)的雨水；廢水指的是下穿隧道地道內(nèi)以及地道外產(chǎn)生的廢水，比如沖洗廢水、結(jié)構(gòu)滲漏水等。

4.1 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

在本項(xiàng)目隧道兩端的敞開(kāi)段與暗埋段的交界點(diǎn)分別設(shè)置一座雨水泵房，并在隧道的最低點(diǎn)再設(shè)置一座廢水泵房，最后在隧道暗埋段與最低點(diǎn)設(shè)置橫截溝。其中，敞開(kāi)段內(nèi)的雨水在經(jīng)過(guò)敞開(kāi)段邊溝與橫截溝流入雨水泵房中，經(jīng)過(guò)加壓后便會(huì)排入市政污水管網(wǎng)中[3]。

4.2 雨水計(jì)算量及參數(shù)選用

暴雨重現(xiàn)期的取值范圍是否合理會(huì)給雨水強(qiáng)度計(jì)算的準(zhǔn)確性帶來(lái)一定影響。如果取值范圍不合理，會(huì)對(duì)城市下穿隧道雨水的抵御帶來(lái)一定影響。而在一般情況下，城市下穿隧道排水系統(tǒng)的暴雨重現(xiàn)期為20～30 年。但是，結(jié)合項(xiàng)目施工區(qū)域內(nèi)的氣候情況不難看出，柳州市降雨量充沛，汛期內(nèi)降水更是呈上升趨勢(shì)。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)采用50 年重現(xiàn)期計(jì)算暴雨強(qiáng)度[4]。

城市下穿隧道敞開(kāi)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(jì)算。柳州市暴雨強(qiáng)度q（單位L/（s·ha））計(jì)算公式如下：

式（1）中，

p——設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)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(shí)，本工程取t=3.0min。

經(jīng)計(jì)算得q=861.77 L/（s·ha）。

4.3 水泵的選型

本項(xiàng)目中，水泵的選型為300WQ700-16-45（設(shè)計(jì)流量Q=700m3/h，寬H=16m，粗糙系數(shù)N=45kW）。此外，在集水池的上層配置小型排污泵一臺(tái)。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(shí)使用。集水池有效容積按照不小于最大一臺(tái)泵5min 出水量考慮，取58.4m3，集水池平面按12m（長(zhǎng)）×6m（寬）設(shè)計(jì)，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(tái)工作泵的出水管管徑為DN300，出水總管管徑為DN800。

同理，各右轉(zhuǎn)車(chē)道雨水泵房配備4 臺(tái)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(tái)，水泵選型為50JYWQ15-15-1200-2.2（Q=15m3/h，H=15m，N=2.2kW），供檢修排空時(shí)使用。

集水池有效容積按不小于最大一臺(tái)泵5min 出水量考慮，取41.7m3，集水池平面按7.5m（長(zhǎng)）×4.5m（寬）設(shè)計(jì)，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(tái)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(duì)水泵的選型過(guò)程中，還應(yīng)將節(jié)能、養(yǎng)護(hù)、造價(jià)等方面的因素考慮在內(nèi)。

4.4 地道排水泵房設(shè)置

在地道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到設(shè)計(jì)的安全性與可靠性，設(shè)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(shè)置

4.5 水泵控制

城市下穿隧道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅復(fù)雜且其位于城市的中心地段中，但泵房外掛于隧道的結(jié)構(gòu)形式，會(huì)使得泵房?jī)?nèi)缺乏工作人員現(xiàn)場(chǎng)值守的空間。因此，泵房主要通過(guò)液位計(jì)信號(hào)的遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)與關(guān)閉，但依然需要專(zhuān)業(yè)人員對(duì)泵房?jī)?nèi)的實(shí)際情況進(jìn)行定期檢查，以此保證下穿隧道內(nèi)排水系統(tǒng)的安全性與可靠性[5]。

5 城市下穿隧道排水系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)措施

5.1 隧道排水系統(tǒng)滲漏養(yǎng)護(hù)措施

如果隧道排水系統(tǒng)出現(xiàn)了滲漏的現(xiàn)象，不僅與隧道排水系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)負(fù)荷有一定的關(guān)系，同時(shí)與隧道排水系統(tǒng)施工質(zhì)量、閉水試驗(yàn)不合格而造成的積水有一定關(guān)系，項(xiàng)目具體養(yǎng)護(hù)措施如下：

⑴結(jié)合本工程項(xiàng)目的實(shí)際情況加強(qiáng)隧道排水系統(tǒng)的牢固程度。

⑵嚴(yán)格控制采購(gòu)流程，在施工材料進(jìn)入本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)前，需對(duì)各批次材料規(guī)格、數(shù)量做好記錄，一旦發(fā)現(xiàn)是施工材料使用不當(dāng)而導(dǎo)致滲漏，應(yīng)及時(shí)與材料供應(yīng)商取得聯(lián)系并更換。

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

⑷對(duì)于滲漏問(wèn)題要及時(shí)找出滲漏的點(diǎn)并分析原因，進(jìn)而采取針對(duì)性的措施予以處理。

⑸對(duì)于由于熱脹冷縮引起的滲漏問(wèn)題，應(yīng)先截去一段管道再通過(guò)以上措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

5.2 隧道排水系統(tǒng)水壓不足養(yǎng)護(hù)措施

隧道排水系統(tǒng)水壓不足也是系統(tǒng)常見(jiàn)的問(wèn)題之一，養(yǎng)護(hù)措施如下：以相鄰建筑物作為參照解決水壓不足的問(wèn)題；更換設(shè)備系統(tǒng)，進(jìn)行局部處理。

5.3 排水溝的養(yǎng)護(hù)措施

為了保證在冬季時(shí)節(jié)排水溝的暢通，在對(duì)排水溝1年2 次的集中檢修過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)排水溝內(nèi)殘留的泥沙和雜物進(jìn)行清理。時(shí)下，吸污泵與傳統(tǒng)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(guò)更換排水溝橡膠蓋板或者鋪設(shè)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(jìn)入排水溝內(nèi)。這樣一來(lái)，排水溝的淤積物也會(huì)較以往大大地減少。

6 結(jié)語(yǔ)

由于不可抗力的自然因素出現(xiàn)的大量降水，造成城市中出現(xiàn)大量的雨水和廢水無(wú)法及時(shí)排出，給城市交通帶來(lái)一定的影響。實(shí)踐證明，城市下穿隧道排水系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)且復(fù)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(tǒng)從設(shè)計(jì)、施工再到養(yǎng)護(hù)都需要進(jìn)行全面考慮。