城市下穿隧道排水系统设计与养护思考

城市下穿隧道排水系统设计与养护思考

西芦岭

上海浦江桥隧运营管理有限公司隧道分公司 上海 200137

摘要：由于城市下穿隧道排水系统能够控制积水对交通产生的影响，因此，如何有效开展城市下穿隧道排水系统设计与养护已经成为备受关注的方面。本文简要阐述城市下穿隧道排水系统设计中雨水强度计算、排水方案选择、设施选择与控制的内容以及如何通过严控质量关卡、重视排污处理、增设必要措施实现对城市下穿隧道排水系统的合理养护，以期为提升城市下穿隧道建设水平提供参考。

关键词：城市下穿隧道；排水系统设计；排水系统养护

引言：下穿隧道作为城市交通中的重要组成部分，能够在解决交通拥堵方面发挥重要作用。然而，城市下穿隧道也会因其结构特性遭受积水问题影响，轻则在隧道内形成积水，重则也会对交通产生影响，由此可见，重视城市下穿隧道排水系统设计与养护显得尤为重要，如何开展城市下穿隧道排水系统设计与养护已经成为当下必须予以解决的问题之一。

一、城市下穿隧道排水系统的主要设计内容

（一）雨水强度计算

雨水强度计算是城市下穿隧道排水系统设计中不可缺少的部分，也是对最基础的内容，计算公式为Q_s=qψF。其中暴雨重现期是极其重要的参数，能够对雨水强度计算的精准度产生较大影响。通常情况下，按照相关规定，暴雨重现期的取值范围在20-30年之间。然而，由于我国幅员辽阔，地理差异较大，相同的暴雨重现期取值不能采取相同标准，需要依照具体情况决定，例如，对于气候潮湿，降雨总量较高的地区，计算雨水强度时，需要增加暴雨重现期的取值范围至50年，再结合计算公式便可以得出相应的雨水强度。以此为基础，便可以对排水方案、排水设施等进行全方位设计。

（二）排水方案选择

由于城市下穿隧道排水系统的结构特性，主要划分为敞开段与暗埋段两部分，想要保证排水系统能够在出现积水情况时发挥作用，应当采取针对性的排水方案予以解决。例如，在下穿隧道敞开段和暗埋段交汇处设置一定数量横截沟，有效拦截敞开段进入隧道的雨水，根据经验，有效的横截沟可拦截70%以上的雨水量，同时在交汇处设置雨水泵房，水泵选型要依照当地雨量进行选择，确保设计流量、宽度、粗糙系数等都能符合要求，才能够及时处理雨水，避免大量雨水倒灌入隧道内，在暗埋段最低点前后也必须设置横截沟，并在水泵房间中设置大、小功率水泵各1个，进行搭配使用，延长使用寿命的同时，保证排水能力。同时，排水系统长期使用会存在较多废水，此时，也可以在暗埋段最低点设置废水泵房^[1]。对于雨水量大的情况，可以通过增加水泵出水管和集水池进水管数量的方案予以解决。

（三）设施选择与控制

排水系统的主要设施有水泵、集水池等设备，不同设备的选择要依照不同的位置和作用予以确定，比如，需要对集水池进行排污检修处理时，可将排污泵设置在集水池上层，并确定设计流量、宽度以及粗糙系数方面即可。如果是选择其他位置的水泵，在选型时，各项性能参数要更高，便于能够应对特殊情况，尤其在雨水强度大时才能充分发挥作用。选择水泵过程中，还要对配备的水管管径提出要求，通常出水总管的管径为DN600和DN800,工作泵的出水管材质选择镀锌钢管，管径为DN250、DN300。至于对水泵的控制方式，主要取决于泵房在隧道中的结构形式，例如，若泵房外挂于隧道中，想要对水泵进行控制，需要采取远程控制液位计的方式来实现。至于集水池的选择要参照水泵的性能，也就是必须能够大于水泵在特定时间内连续工作时的出水量，再明确平面、底板等参数。

二、城市下穿隧道排水系统的相关养护措施

（一）严控质量关卡，降低渗漏影响

对于雨水总量较大的地区，城市下穿隧道经常会面临处理积水的问题，而且车辆的长时间运行也会给隧道结构带来压力，久而久之，排水系统便于产生质量隐患，最常见的便是渗漏问题。由此可见，重视城市下穿隧道排水系统养护工作显得尤为重要。想要实现该目的，严控质量关卡是应当首要关注的方面，首先，在排水系统材料设施采购过程中，要提前做好检验工作，确保质量、规格以及数量等方面都能够符合设计要求后才能进场，否则，坚决不能予以运用，确保能够从源头做到对城市下穿隧道排水系统的合理养护。其次，安装排水系统设施时，必须要提前与负责不同工种的工作人员进行有效沟通，并在连接的管道和设备交叉位置做好必要标注，避免因交叉施工破坏已经完成的部分，从而埋下质量隐患。同时，在排水系统施工结束后，也要对所有施工环节进行再次检查，并进行加固处理，也能避免扩大交叉施工的影响范围。最后，如果在城市下穿隧道排水系统投入使用后产生渗漏问题时，需要进行现场勘察，分析主要源头，再依照具体情况处理或进行针对性养护。

（二）重视排污处理，保证排水顺畅

排水系统长期投入使用后会产生许多杂质，阻塞边沟、管道甚至是水池等设施，导致城市下穿隧道排水系统性能下降。对于此类问题，重视排污处理工作显得尤为重要。由于污水和杂质会存在于排水系统的不同部分，需要根据实际情况采取相应的措施，例如，对于集水池中的污水和杂质，可以借助自动反冲洗阀（如图1所示）的工作原理（如图2所示）便可以实现，也就是通过自动反冲洗阀依靠管线系统进行压力驱动，能够自动进行两位三通切换的原理，实现对集水池的自动反冲洗，至于具体应用环节为将管径为DN800的管道安装于泵房的出水总管处，随着接通电源启动总泵，自动反冲洗阀也会处于打开状态，此时水泵的运作会持续冲洗集水池，当中沉淀的污水和杂质便能够被充分处理。同时，出水总管还应当增加盲板法兰协助将集水池中存在的所有污水和杂质排出。或者在运用吸污泵等专门的处理设备也能对排水沟进行排污处理，这种方式在作业效率方面相比人工处理要高出20%以上，需要注意的是，选择吸污泵时，必须要在材料方面提出高要求，也就是使用耐腐蚀性强的吸污泵，否则极易产生锈蚀等问题，影响养护效果。

图 1 自动反冲洗阀

图 2 反向冲洗阀工作原理图

（三）增设必要措施，确保合理控制

实际上，城市下穿隧道排水系统的每个部分都会对运用过程产生较大影响，所以，为了能够提升对城市下穿隧道排水系统的养护效率和质量，还应当在排水系统完成安装后采取相应措施实现预防性养护的目的。第一，开展不定期检查。由于不同地区存在季节差异，雨水总量也各不相同，必须要依照具体情况开展不定期检修和保养，例如，雨季到来时，需要增加对横截沟、集水池的检查力度，及时清除当中存在的污水和杂质，避免在雨水强度过高时激增的积水会增加排水系统的荷载，导致无法进行快速排水，影响城市下穿隧道的正常运用^[2]。或者制定水泵保养计划，加强对水泵日常保养的同时，也要定期进行解体保养，周期应不大于5年。第二，对于隧道暗埋段最低位置要安装水位监测设备，并做好实时联网监控，便于出现水位变化时能够第一时间进行预警，也能对隧道内的交通情况进行提前疏导，避免影响交通秩序。第三，制定应急措施。尽管城市下穿隧道排水系统能够达到合理控制积水的目的，但是，在实际运行过程中，遭遇突发强降雨，引发隧道大量积水的情况也是时有发生。应当在掌握排水系统实际状态的基础上，提前与气象部门、交通部门等联合制定方案，便于合理解决泵站排水功能失效等问题。

结论：综上所述，由于城市下穿隧道经常会受到积水问题影响，所以，必须要加强对城市下穿隧道排水系统的重视，确保能够通过雨水强度计算、排水方案选择、设施选择与控制保证排水系统设计的合理性。同时，要积极将严控质量关卡、重视排污处理、增设必要措施应用于实际中，提高对城市下穿隧道排水系统养护效率与质量的同时，也能显著降低城市交通压力。

参考文献：

[1]范莉.城市下穿隧道排水系统的设计与养护[J].广东建材,2021,37(2):54-56.

[2]刘启龙,李志远,季红玲.城市下穿隧道排水系统设计与养护[J].江苏交通科技,2020(2):12-15.

作者简介：西芦岭，1982年10月1日，男，汉，安徽省淮北市，中级职称，上海外环隧道设施经理，隧道运营和养护。