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快速通道下穿段雨水工程設(shè)計

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快速通道下穿段雨水工程設(shè)計

摘要:在鄭州市渠南路快速通道下穿雨水工程設(shè)計中,結(jié)合工程自身特點,將該段道路雨水系統(tǒng)分為地面道路排水系統(tǒng)和地道排水系統(tǒng),通過橫向攔截溝和路邊溝排出地道雨水,同時,提高隧道泵站設(shè)計重現(xiàn)期,增設(shè)泵站集水池調(diào)蓄設(shè)施,以保證隧道路面和地道排水通暢,可以為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞:下穿隧道;雨水泵站;調(diào)蓄設(shè)施;壓力水井

地下隧道的發(fā)展有利于我國國土資源的充分開發(fā)與利用,具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢,但近年來地下通道的洪水災(zāi)害也時有發(fā)生,除了影響交通運(yùn)輸外,還有可能造成設(shè)備損失、人員傷亡等難以估量的損失。下穿隧道匯水面積雖然不大,但是,其路面徑流系數(shù)較大、急流時間段、洪峰流量大,導(dǎo)致徑流量和洪峰流量均加大,且近年來由于全球氣候變化導(dǎo)致地球表面降雨分布越來越不均勻,極端降水時有發(fā)生,因此,下穿隧道的排水設(shè)計至關(guān)重要。下穿隧道泵站的設(shè)計規(guī)模多采用公式推理法進(jìn)行計算,利用短歷時暴雨強(qiáng)度公式計算出排水量,分析確定泵站工藝的主要設(shè)設(shè)計參數(shù),從而確定泵站規(guī)?!,F(xiàn)結(jié)合鄭州市渠南路快速通道下穿段雨水工程實例,對城市下穿隧道的雨水工程設(shè)計進(jìn)行討論。

1工程概況

鄭州市渠南路快速通道工程(繞城高速輔道至西四環(huán))位于鄭州市西南部,南水北調(diào)干渠南側(cè),西起繞城高速輔道西側(cè),沿南水北調(diào)干渠向東或東南至西四環(huán)西側(cè),道路全長7551.464m,道路紅線寬度為60m,規(guī)劃為城市快速路。渠南路快速路采用地面快速路+地道主線相結(jié)合的形式,地面快速路和地道主線均采用雙向6車道規(guī)模,地面輔道采用單向2車道規(guī)模(南側(cè)),全線共布置5處下穿地道,分別為渠南路主線下穿繞城高速輔道、白松路、紅松路、鄭上路、元通大道-中原西路段地道工程。本文主要介紹元通大道~西四環(huán)段地面排水和地道排水設(shè)計,地道長度1418m。根據(jù)圖1工程位置總平面布局,隧道北部起點和南部終點分別設(shè)置敞開段,中間為暗埋段,暗埋段為鏤空設(shè)置,隧道內(nèi)設(shè)置三處泵房分別收集隧道內(nèi)的雨水和廢水,其中,泵房A收集北側(cè)敞開段雨水,泵房B收集南側(cè)敞開段雨水,廢水泵房收集暗埋段由鏤空段進(jìn)入隧道的雨水、消防廢水、沖洗廢水及結(jié)構(gòu)滲漏水。為了保證收水效果和雨水順利排放,泵房A和泵房B分別設(shè)置在敞開段下游,廢水泵房設(shè)置在隧道最低點。該段道路地面排水與隧道內(nèi)排水泵房設(shè)計的合理與否直接影響該段道路的通行安全。根據(jù)圖示可以看出,該段隧道排水系統(tǒng)主要分為地面排水系統(tǒng)和地道排水兩個部分,其中,地面排水系統(tǒng)主要為地面道路雨水,沿道路兩側(cè)每隔一定距離布置雨水口收集道路雨水,經(jīng)雨水主管道收集后排入須水河;地道排水系統(tǒng)是在地道內(nèi)車行道外側(cè)設(shè)置邊溝,通過橫截溝收集邊溝內(nèi)的雨水送至雨水泵房,再由雨水泵抽吸至室外壓力雨水井,然后,通過重力管接入同期設(shè)計渠南路市政雨水井。廢水泵房收集地道鏤空段雨水、消防廢水、沖洗廢水及結(jié)構(gòu)滲漏水。

2排水系統(tǒng)設(shè)計

2.1計算公式

暴雨強(qiáng)度計算公式采用鄭州市2002年修訂公式計算,并利用2015年新編的公式進(jìn)行校核:鄭州市2002年修訂公式:q=2387(1+0.257lgP)/(t+10.605)0.792鄭州市2015年新編的公式:q=2631.92(1+0.751lgP)/(t+14.2)0.779式中:t=t1+t2q為設(shè)計暴雨強(qiáng)度(L/s/ha);P為重現(xiàn)期,地面道路取P=5年,下穿立交段取P=50年;T為降雨歷時,集水時間取5分鐘(min)。雨水量計算公式:⋅⋅=FqQψ(L/s)式中,Q為雨水設(shè)計流量(L/s);q為設(shè)計暴雨強(qiáng)度(L/s•ha);⋅⋅=FqQψ綜合徑流系數(shù)。F為為匯水面積(ha)。

2.2地面道路排水系統(tǒng)

根據(jù)鄭州市暴雨強(qiáng)度公式計算出各路段雨水量,設(shè)計雨水系統(tǒng)如下:元通大道—須水河段道路北側(cè)設(shè)計DN600~BxH=2x4200x3400雨水管(涵)向東排入須水河,排水能力94.2m3/s;南側(cè)設(shè)計B•H=2×3400×2800~B•H=2×4200×3400雨水管(涵)向東排入須水河,排水能力94.2m3/s;須水河—百泉路段道路南側(cè)設(shè)計DN600~DN1000雨水管道向西排入須水河,排水能力1.0m3/s;百泉路—玉軒路段道路南側(cè)設(shè)計B•H=2×3200×2200~B•H=2×3400×2200雨水涵,排水能力37.3m3/s,向西最終沿百泉路排入須水河;須水河至玉軒路段道路北側(cè)設(shè)計DN1100~DN1200雨水管道向西排入須水河,排水能力2.5m3/s。

2.3地道排水系統(tǒng)

對于本項目地道而言,形成水災(zāi)的原因主要有以下兩種:一是設(shè)計方案未能考慮足夠的排水能力,不能將由于地道進(jìn)出口敞開段進(jìn)入的內(nèi)澇水或雨水有效地排除,從而使地道內(nèi)發(fā)生水災(zāi)。二是地道收水范圍外的地面大量積水進(jìn)入地道,從而使地道內(nèi)發(fā)生水災(zāi)。水災(zāi)發(fā)生的直接后果是導(dǎo)致地道交通中斷,嚴(yán)重時會導(dǎo)致地道內(nèi)各種設(shè)備損壞,致使地道喪失正常的交通功能。本項目考慮地道各峒口附近設(shè)置雨水泵房,排水能力按50年暴雨重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,可以排出從地道敞開段進(jìn)入的雨水。地道引坡接地點均設(shè)有駝峰,可以有效阻止地面積水進(jìn)入地道。另外,在地道每個出入口附近設(shè)置沙袋存儲點,如發(fā)現(xiàn)地面積水進(jìn)入地道,地道管理養(yǎng)護(hù)人員可以就近用沙袋封堵地道口,確保地道人員、設(shè)備安全。

2.3.1隧道排水計算隧道雨水泵房設(shè)計雨水流量按照1.2倍雨水量計,廢水流量均以最大消防水量、沖洗廢水及結(jié)構(gòu)滲漏水合計。經(jīng)計算,各段雨水量如表1所示。隧道排水泵房的設(shè)計主要體現(xiàn)在“集”與“排”,就是將無法重力流排出的雨(廢)水集中到集水池,通過水泵抽排到隧道外的排水系統(tǒng),其位置的選擇及數(shù)量的確定直接關(guān)系到排水工程的投資大小和運(yùn)行成本高低,是排水方案的關(guān)鍵。排水泵房位置與隧道的平、縱斷面有關(guān),一般雨水泵房設(shè)在隧道的進(jìn)口及出口處,但也可能僅在隧道的進(jìn)口或出口設(shè)置;廢水泵站的位置應(yīng)盡量靠近隧道內(nèi)道路路面高程的最低點,以減少最低點至泵房集水池管道的水頭損失。本工程消防水量80L/s、沖洗水量4m3/d、結(jié)構(gòu)滲漏水量15.9m3/d,即泵房A設(shè)在元通大道與渠南路交叉口附近,主要解決地道北端敞開段的雨水流量及鏤空段雨水流量,設(shè)計規(guī)模為2306.8m3/h;泵房B設(shè)在中原西路與渠南路交叉口附近,主要解決地道南段敞開段的雨水流量。設(shè)計規(guī)模為1991.2m3/h;廢水泵房設(shè)在謹(jǐn)行街與渠南路交叉口附近,主要解決地道的廢水流量設(shè)計規(guī)模為870.6m3/h。

2.3.2隧道雨水收集隧道出入口與地面道路連接處分別設(shè)置反坡“駝峰”,防止周邊地面客水進(jìn)入隧道。由于反坡太小,設(shè)橫向截流溝截流地面雨水,橫截流溝直接接入市政雨水管涵內(nèi)。橫截流溝寬度為0.38米,深度0.47米。隧道兩端敞開部分的雨水,則通過隧道兩側(cè)的邊溝和路面排至隧道內(nèi)引道與隧道的最低點,通過橫向雙孔截流溝排入雨水泵站集水池。橫向截流溝寬0.38米,深度0.47米,經(jīng)潛水排污泵提升后,排入市政雨水管網(wǎng)。在地道暗埋段部分段,利用地面道路中央綠化帶設(shè)置鏤空段,通過頂板開孔形成豎向通風(fēng)井,發(fā)揮通風(fēng)排煙功能。地道鏤空段的設(shè)置可以使全地道范圍內(nèi)連續(xù)暗埋段最大長度不超出500m,滿足采用自然通風(fēng)的條件,從而不需設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。隧道內(nèi)鏤空段每隔一定距離分別增設(shè)寬度為0.38米,深度0.47米的橫向截流溝,分別匯入地道兩側(cè)邊溝內(nèi)。

2.3.3隧道廢水收集隧道廢水通過隧道最低點處設(shè)置的橫向雙孔截流溝排入廢水泵站集水池。在泵房進(jìn)水管入口處安裝不銹鋼隔網(wǎng),防止大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入水池造成淤積。橫向截流溝寬0.38米,深度0.47米,經(jīng)潛水排污泵提升后,排入市政雨水管網(wǎng)。隧道內(nèi)鏤空段每隔一定距離分別增設(shè)寬度為0.38米,深度0.47米的橫向截流溝,分別匯入兩側(cè)邊溝內(nèi),最終排入廢水泵站集水池,經(jīng)潛水排污泵提升后,排入市政雨水管網(wǎng)。

2.3.4泵站規(guī)模根據(jù)暴雨強(qiáng)度公式計算出的P=50a時的雨水量為泵站設(shè)計規(guī)模,泵站A設(shè)在元通大道與渠南路交叉口附近,主要解決隧道北端敞開段的雨水流量。泵站B設(shè)在中原西路與渠南路交叉口附近,主要解決隧道南段敞開段的雨水流量。廢水泵站設(shè)在謹(jǐn)行街與渠南路交叉口附近,主要解決隧道的廢水流量及鏤空段雨水流量。泵房平時主要排出小雨,單臺水泵流量過大會造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失,同時,水泵頻繁開啟也會造成壽命折損,因此,需要通過增加水泵數(shù)量的方式降低單泵流量。

3集水池及調(diào)蓄設(shè)施

泵站設(shè)置集水池收集橫截溝排出的雨水、廢水,集水池容積根據(jù)所選用污水泵的型號、臺數(shù)、工作制度、泵站的操作性質(zhì)和啟動時間來確定。市政雨水泵站集水池要求不低于最大一臺水泵30s的流量。隧道內(nèi)采用兩側(cè)邊溝排水,不具有調(diào)蓄功能,為了增加泵站的調(diào)蓄功能,減緩下游須水河暴雨天氣的排水壓力,保證極端降雨出現(xiàn)時隧道防洪排澇的安全性,集水池均通過溢流口與儲水夾層連通,如圖2所示,每個儲水夾層尺寸為40m×30.3m,有效容積3030m3。儲水夾層將雨水徑流的高峰流量暫存其內(nèi),待最大流量下降后,再從調(diào)蓄池中將雨水慢慢排除。既能規(guī)避雨水洪峰,實現(xiàn)雨水的循環(huán)利用,又能避免初期雨水對承受水體的污染,有力地保證了極端降雨出現(xiàn)時的排水安全。

4泵站設(shè)計

4.1泵站工藝設(shè)計

本工程泵站采用附壁式泵站,泵站為全地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),與地道連為一體,在地道側(cè)墻上留出入洞口。泵站集水池低于地道路面,泵站內(nèi)配置備用泵,雨水通過地道最低點的雙橫截溝流入集水池,雨水經(jīng)泵站抽升后排入消力池,進(jìn)入市政雨水管網(wǎng)內(nèi)。泵站采用粉碎型格柵,能有效將污水管網(wǎng)中的雜物垃圾進(jìn)行粉碎,從而保護(hù)泵站中其他設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn),同時,有效減少了污水泵站對周邊環(huán)境的破壞。泵房內(nèi)設(shè)置電動葫蘆、軸流風(fēng)機(jī)、潛污泵、鑄鐵鑲銅圓閘門、等輔助設(shè)施。為保證泵站正常運(yùn)行,需定期清理進(jìn)水口處格柵及集水池內(nèi)淤積雜物。定期對泵房設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù)。汛期來臨前應(yīng)對泵房設(shè)備進(jìn)行試車維護(hù),保證汛期泵房正常運(yùn)行。

4.2泵站出水管設(shè)計

隧道內(nèi)雨水經(jīng)泵站抽升后首先排入壓力雨水井,壓力水井主要為消除經(jīng)泵提升的水流中挾帶的能量,使排水構(gòu)筑物不再發(fā)生空蝕、脈動、震動、磨損以及沖刷等破壞,減少水壓對管道壁的沖擊,增長管道的壽命,雨水經(jīng)消能后排入渠南路同期設(shè)計雨水井。

5結(jié)語

在鄭州市渠南路快速通道下穿段雨水工程設(shè)計中,根據(jù)工程自身特點,提高隧道泵站設(shè)計重現(xiàn)期,增設(shè)泵站集水池調(diào)蓄設(shè)施,以保證隧道防洪排澇的安全性,為此類工程提供了借鑒。

參考文獻(xiàn):

[1]洪開榮.我國隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].隧道建設(shè),2016,35(2):95-107.

[2]王紀(jì)軍,申國朝,王巨濤.城市交通隧道防洪排澇問題初步探討[J].城市道橋與防洪,2011,7:131-135.

[3]浦偉慶.城市地下空間防洪與對策研究[J].水運(yùn)工程,2008,420(10):223-228.

[4]相洪旭,趙煥軍,高尚坤,楊飛.膠東國際機(jī)場下穿隧道雨水泵站設(shè)計探討[J].中國給水排水,2018,34(20):63-66.

作者:高艷云 張垚臻 劉杰 單位:河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司