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隧道排水系统设计探讨

近年来，国内大中型城市致力于城市道路交通功能的完善。城市道路的建设形成向空间发展、向地下发展的趋势，其中，隧道工程以其独特的优势得到迅速发展。我国已成为世界上隧道最多、发展最快的国家，许多特长、特密集隧道群也应运而生。深圳市东部过境高速公路，以莲塘口岸和爱国立交为起点，终点与深汕、惠盐高速公路相接。该高速公路采用双向六车道设计，全长约３１ｋｍ，是一条以香港为起点、向粤东地区以及华南东部沿海地区发散的重要交通通道。本工程全线设置隧道４座，分别为莲塘隧道、仙湖隧道、林果场隧道和北公坳隧道，设计车速６０ｋｍ／ｈ，为目前国内跨境（即宽度）最大的地下互通隧道，也是目前国内第一座真正意义上的地下互通立交。隧道排水系统是隧道总体设计必不可少的组成部分，其设计是否合理，将对隧道安全及正常运营产生重大影响。笔者以莲塘隧道为例，系统总结了排水设计的方法和特点，并对隧道排水工程设计中几个关键问题进行了探讨，提出相关建议供参考。排水系统的组成与特点莲塘隧道排水系统采用分流制，共分为三个组成部分：雨水系统和废水、清水（即隧道内清污分流）系统，分别通过潜水泵提升经室外压力窨井排出。本文仅对隧道内废水、清水系统进行详述。废水系统隧道内废水流量包括：消防水量和冲洗水量。（１）消防水量。莲塘隧道的消防系统包括消火栓系统、固定式水成膜泡沫消火栓系统和手提式灭火器相结合的设计方案，其用水量分别为：消火栓系统一次灭火用水量为２０Ｌ／ｓ，水成膜泡沫灭火系统为１Ｌ／ｓ，一次火灾的总用水量为２１Ｌ／ｓ。（２）冲洗水量。考虑隧道需要定期清洗，采用的冲洗用水量为２Ｌ／（ｍ２•次）。废水系统流量计算取两者中的最大值进行设计，即按消防废水量作为废水系统的设计流量。其排水收集措施采用盖板涵边沟（即采用带泄水孔的盖板沟或缝隙式边沟）和雨水口布置型式。盖板涵排水沟自隧道进口至出口处，沿道路两侧布置，随道路纵向坡度接入道路低点的排水泵站。为了迅速、及时地排除废水，减少废水的径流长度，采取在道路低点增加雨水口数量的做法，设置多箅雨水口。双侧排水沟间的排水通过在道路低点设置的钢筋混凝土管连通，将废水接入排水泵站污水集水池，由泵提升后排入隧道外地面污水管道系统。清水系统本工程采用隧道内清污分流制排放。隧道内结构渗漏水量即隧道围岩裂隙水为较为清洁的水，通过沿道路路中下敷设的圆形中心排水沟单独收集处理，在道路低点处引入排水泵房清水集水池，由泵提升后排入隧道外地面雨水管道系统。由于隧道结构渗漏水量与施工工法、地质条件、施工质量等因素息息相关，在具体的工程设计中，由隧道专业提供给给排水专业，且提供的渗漏水量为最高日流量。莲塘隧道结构渗漏水量由隧道专业依据地质详勘提供，最大值为３０２２ｍ３／ｄ。排水系统设计常见问题横截沟的设置横截沟作为一种收水设施，可以有效地拦截隧道引路段地表径流的雨水及隧道内道路低点的废水。但目前国内使用的横截沟都有一个通病，即其整体的稳定性不够，路面平整性超标，车辆行驶至横截沟后带来的问题是噪声大、有跳车现象发生，并易造成横截沟边缘的结构层发生裂缝，局部结构破碎，以致影响路面的行车安全。虽然可以在横截沟产品选择、施工工艺等方面改进，但由于车速快、车辆行驶频繁，噪声污染和跳车难以根除，且横截沟一般为通长布置，受横截沟宽度限制，有时需设置多条，在养护检修时影响道路通行范围较广。基于以上问题，并考虑到本项目为高速公路工程，车速快、车流量大、超重货车多以及夜间行车安全等因素，本工程没有采用横截沟形式的收水设施，在设计过程中，与本工程道路及隧道设计团队多次配合，采取了如下技术措施。（１）加大排水边沟断面：隧道洞口外采用矩形排水边沟，其断面为Ｗ×Ｈ＝６０ｃｍ×１２０ｃｍ；隧道内采用双侧排水边沟，其断面为Ｗ×Ｈ＝４０ｃｍ×５０ｃｍ。（２）道路低点设置多箅雨水口：其雨水口排水能力按１．５～３．０系数计算。（３）洞口外道路路缘石采用平缘石，以加速道路低点的雨水排放。排水泵房的位置及数量隧道排水泵房的设计主要体现在“集”与“排”，就是将无法重力流排出的雨（废）水集中到集水池，通过水泵抽排到隧道外的排水系统，其位置的选择及数量的确定直接关系到排水工程的投资大小和运行成本高低，是排水方案的关键。排水泵房位置与隧道的平、纵断面有关，一般雨水泵房设在隧道的进口及出口处，但也可能仅在隧道的进口或出口设置，具体根据工程的实际情况确定；废水泵站的位置应尽量靠近隧道内道路路面高程的最低点，以减少最低点至泵房集水池管道的水头损失。考虑到泵房设备检修、隧道内照明情况及避免发生车辆追尾的多种因素，建议泵房设置在行车方向的右侧，即慢车道方向，并在泵房门口设置紧急停车带。在隧道排水系统设计中，充分