湖底隧道工程排水与消防系统设计

1　工程概况

本研究以金华市创新区湖海塘湖底隧道为依托，该隧道按照城市主干路标准建设，主线设计速度40km/h，匝道设计速度20km/h，主线标准断面为双向四车道，分为隧道主线段和左、右线路段。其中主线长度为1260m，左线长度约980m，右线长度约886m，隧道闭口段长度约1855ｍ。

隧道总体线路走向为Y形布局，分南北两线，南线由西向东通行，北线由东向西通行，南北线在志和路以西合并，在志和路以东分叉成Y字形。

该隧道的建设将极大缓解金华市湖海塘东、西片区的交通压力，建成后湖海塘东西两岸将打破城市空间隔裂的瓶颈，一线相连，展开直线对话。

依托数字技术，湖底隧道如遇暴雨积水，会自动预警并视水位高低关闭隧道。 隧道拥有火灾快速处置系统，向交通、消防等相关部门实时反馈路况信息，能将隧道火灾带来的损失降至最低。

2　隧道排水系统设计要点

2.1　雨水系统

隧道两侧设置纵向边沟，边沟净宽0.35m，净高0.6m，坡度随隧道坡度。隧道最低点处、隧道敞开段明暗交界处，设置一体化横截沟，横截沟净宽0.5m，净高0.6m，排水流向隧道泵房并接入隧道泵房进水口。

纵向边沟箅子采用球墨铸铁雨水箅子，承压等级D400。 雨水泵房布置以接近隧道口、尽快接入市政管网为原则。 在主线隧道桩号XZK2+013.949、DZK3+ 139.007、DYK0+080.15处设3座雨水泵房，隧道HDK1+682.834、HDZK3+371.156、HDYK3+231.39处设3座雨水、废水合建泵房。

1号雨水、废水合建泵房桩号HDK1+682.834，汇水面积6810m ² ，设计规模450L/s，设3台潜水泵，水泵参数为：流量900m ³ /h，扬程20?m，功率90kW。

2号雨水、废水合建泵房桩号HDZK3+371.156，汇水面积1700m ² ，设计规模115L/s，设3台潜水泵，水泵参数为：流量300m ³ /h，扬程16?m，功率18.5kW。

3号雨水、废水合建泵房桩号HDYK3+231.39，汇水面积1790m ² ，设计规模121L/s，设3台潜水泵，水泵参数为：流量300m ³ /h，扬程16m，功率 18.5kW。

1号雨水泵房桩号XZK2+013.949，汇水面积2420m ² ，设计规模192L/s，设3台潜水泵，水泵参数为：流量400m ³ /h，扬程20m，功率30kw。

2号雨水泵房桩号DZK3+139.007，汇水面积1000m ² ，设计规模68L/s，设3台潜水泵，水泵参数为：流量200m ³ /h，扬程20m，功率15kW。

3号雨水泵房桩号DYK0+080.15，汇水面积1000m ² ，设计规模69L/s，设3台潜水泵，水泵参数为：流量200m ³ /h，扬程20m，功率15kW。

泵房内3台排水主泵平时两用一备，超标暴雨时3台同时使用，泵房内均设1台流量为10m ³ /h的辅泵，用于排空水池及反冲洗。

将积水通过 DN 300~600的压力排水管道排到雨水泵房外的消能井泄压后，就近排入现状河涌或市政雨水管网。

雨水泵房设备启动方式：根据液位自动启动不同数量的水泵；雨水泵房内控制柜手动按钮控制启动。

2.2　废水系统

本次设计范围内共设有一处最低点废水泵房，设置在暗埋段的最低点处。

暗埋段最低点废水泵房按消防废水量21L/s设计，雨水、废水合建泵房设2台废水泵，互为备用，交替工作。

废水泵房设3台废水泵，当火灾或主线洞口雨水涌入隧道深处时，可以同时启动2台废水主泵，以达到排水要求。

设1根 DN 150废水干管，接至隧道外的消能井，泄压后，通过重力将废水排放至市政污水管线。隧道内无任何生活设施，故无生活污水排出。

隧道暗口段有5处最低点：金创绿谷右线匝道桩号JCYK0+120，主线隧道桩号HDK1+690，主线隧道桩号HDK2+270，隧道左线桩号HDZK3+372，隧道右线桩号HDYK3+240。

主线HDK1+690、左线HDZK3+375、右线HD YK3+240与1号、2号、3号雨水泵房合建，主线隧道桩号HDK2+270设2号废水泵房，金创绿谷右线匝道桩号JCYK0+120南侧为已建小区，考虑用地及小区地下室结构等因素，该最低处1号废水泵房设置于金创绿谷左线匝道JCZK0+082.601北侧，通过2× DN 400埋地钢管将右线匝道最低点排水沟废水导至1号废水泵房集水池。

2.3　管材防腐设计

压力管道采用热浸镀锌钢管，普通壁厚，卡箍连接，与阀门等附属设施采用法兰连接，重力管采用热浸镀锌钢管，普通壁厚，焊接连接。

焊接钢管除锈：内壁除锈达到SY/T0407—2012《涂装前钢材表面处理规范》中规定的Sa2级，外壁喷砂除锈应达到Sa2.5级。

埋地管道防腐：隧道消防水管防腐底漆采用KY–2021厚浆型环氧重防腐涂料，铁红色，3道约240μm厚；面漆采用KY–2026高抗水性环氧重防腐涂料，棕黑色，4道约320μm厚；涂层干膜厚度560μm。

架空钢管防腐：防腐除锈等级ST3，内外壁均采用KY–T0重防腐涂料，底漆采用KY–2021（铁红色）粉刷3遍，240μm厚。

面漆采用KY–2026（黑构设计色）粉刷4遍，320μm厚。

3　隧道消防系统设计要点

3.1　主要设计标准与参数

（1）根据GB50974—2014《消防给水及消火栓系统技术规范》的要求，不通行危险化学品车辆，本项目地下道路封闭段长度约为1855m，属于二类城市隧道，需要设置消防给水系统。

（2）隧道两侧均设置灭火器，灭火器箱间距不大于100m，每个灭火器箱内灭火器不少于4具；隧道内设置消火栓，消火栓间距不大于50m，消火栓的栓口距地面1.1m。

（3）根据GB50016—2014《建筑设计防火规范》，本工程地下道路室外消火栓用水量30L/s，室内消火栓用水量20L/s，火灾延续时间3h。地下道路按同一时间仅发生一次火灾考虑设计。

（4）隧道洞口附近设置水泵接合器及消火栓。

（5）稳压泵的启泵压力为0.45MPa。

3.2　灭火器系统

在地下道路双侧布置灭火器箱，间距不大于50m，内设MF/ABC5型手提式磷酸铵盐干粉灭火器4具。

每处灭火器箱设置消防设备指示标志，采用蓄光自发消防标识，字体、图案颜色应符合GB? 13495—1992《消防安全标志》。

3.3　消火栓系统

3.3.1　系统构成

在隧道沿线设置消防设备箱、消火栓管道，在隧道洞口附近设置消火栓及水泵接合器。

3.3.2　消防设备箱

消防设备箱安装在每孔隧道的车行道洞壁，每隔45m设置1处，内装1个SNS65单管单出口消火栓、1个25m长直径20mm消防软管卷盘、1条25m水龙带、消防泵启动按钮1个。

消火栓按钮选用防水、防潮、防尘型，线路进出采用水密接头，等级防护IP66。

消防设备箱采用标准图集15S202《室内消火栓安装》乙型双栓带灭火器箱组合式消防柜，施工安装参考图集。

3.3.3　消防水源及消防泵房

该项目周边给水管道为德胜街现状 DN 1400给水管，双龙南街现状 DN 600给水管，由于市政给水管网给水水压为0.28MPa，不满足隧道内消防管道供水水压最低不应小于0.3MPa的要求，因此需要对隧道内消防管道进行增压。

通过消防水泵对隧道内消防系统进行增压，需建1座消防水池，作为消防系统水源。

消防水池、消防泵房与隧道设备用房合建，消防水池旁建半地下式加压水泵房，水泵房内设置消防气压给水设备1套，包括2台主泵（一用一备）、2台稳压泵（互为备用）、气压罐等设备。 室内消火栓系统消防水量为216m ³ 。

3.3.4　消防管道

消火栓干管采用 DN 150、公称压力不小于1.6MPa的内外热镀锌钢管，沿隧道侧壁全线敷设。其中消防水泵应有2种启动模式，相对应的消防水泵控制柜应预留相应的接口。

第一种启动模式：消防水泵由消防主泵出水干管上设置的压力开关启动，此压力开关应引入消防水泵控制柜内（管网压力低于设定的稳压泵启动的最低压力时，消防水泵应启动）。

第二种启动模式：由火灾自动报警系统联动控制启动。火灾自动报警系统的联动触发信号由两个独立的报警触发装置信号的“与”逻辑组合而成。例如手动报警按钮信号/消火栓启泵按钮、火灾探测自动报警信号中的一种信号与消火栓按钮报警信号的组合逻辑信号。

3.3.5　消防水泵的控制

消防水泵控制柜应设置在消防水泵房或专用消防水泵控制室内，并应符合下列要求。

（1）消防水泵控制柜在平时应使消防水泵处于自动启泵状态。

（2）消防水泵控制柜或控制盘应设置专用线路连接的手动直接启泵按钮。

（3）消防水泵控制柜或控制盘应能显示消防水泵和稳压泵的运行状态。

（4）消防水泵控制柜设置在专用消防水泵控制室时，其防护等级应不低于IP30；与消防水泵设置在同一空间时，其防护等级应不低于IP55。消防控制柜或控制盘应能显示消防水池的高水位、低水位报警信号，以及正常水位。

（5）消防水泵控制柜应采取防止被水淹没的措施。在高温潮湿环境下，消防水泵控制柜内应设置自动防潮除湿的装置。

（6）消防水泵房内的架空水管道，不应阻碍通道，不应跨越电气设备。

3.3.6　系统管道其他阀件配置

（1）系统供水管道。在系统供水环管上每250m设置1只检修阀，当管径不小于100mm时，采用软密封蝶阀。

（2）管材。消防给水管均采用内外热镀锌钢 管，所有管道、阀门及连接件压力等级均为1.6MPa。

（3）阀门。检修阀门选用SD341X软密封蝶阀，阀门安装时应将手柄留在易于操作处，并在安装阀门处做检修门，标识“检修阀门”。泄水阀选用 DN 75，采用Z45T–16闸阀，末端接入检修道边沟。排气阀选用 DN 65，KP型快速排气阀。消火栓支管处选用D72X软密封手动对夹蝶阀。消防管道上的阀门除泄水阀外，其余阀门均应常开，并有明显的开启标志，开启后应铅封或设锁定阀位的锁具。

（4）地面消防设施。在隧道的主线及匝道敞开段处各设置3套水泵接合器，与隧道内的消防环网连通，与路边距离不超过2m。

（5）管道敷设。支架、吊架安装参照03S402《室内管道支架和吊架》，并根据现场情况设置安装，与管道接触部分设置3mm橡胶垫。管道穿越变形缝时设置单节法兰金属波纹管。大于 DN 50的管道用沟槽式卡箍连接件连接，不大于 DN 50的管道螺纹连接。所有穿墙管道均需设柔性防水套管。

（6）消防设备箱与结构变形缝碰撞时，可适当移动消防设备箱，前后移动最大距离不超过2m。

3.4　管材防腐

3.4.1 管道安装

（1）水平管道安装时，其坡度、坡向符合设计要求，且坡度应不小于设计值，当出现U形管时，应有放空措施。立管应用管卡固定在支架上，其间距应不大于设计值。

（2）隧道内的暗埋管道在安装时应符合规范要求，并做好管道的防腐和管沟内管道基础的固定。管道采用焊接时，焊缝部分应在试压合格后进行防腐 处理。

（3）管道穿越结构变形缝时应采取抗变形的保护措施。隧道内管道与套管之间的空隙应采用防火材料封堵。

3.4.2 支架设置

（1）管道支架、吊架安装应平整牢固，管墩的砌筑应规整，其间距应符合03S402《室内管道支架和吊架》中支架间距表的要求，并切记应在管道的转弯处做好固定导向支架，以防止试压时管道脱落。

（2）竖直安装的配水干管除中间用管卡固定外，还应在其始端和终端设置防晃支架或采用管卡固定。

（3）管道试验压力为工作压力的1.5倍，当压力升至试验压力后，稳压10min，管道无损坏、无变形，再将试验压力降至工作压力，稳压30min，无压力降、无渗漏为合格。

3.4.3 管道防腐

系统明装管道外壁应按照消防要求的统一色标进行防腐处理，埋地和暗装管道应按要求分别进行加强或普通型防腐。

4　结束语

本研究对湖底隧道排水及消防系统设计要点进行总结，实际设计工作应加强隧道段排水设计，提前考虑可能出现的各工况，并预留应对策略，防患于未然。

隧道积水、火灾问题的解决须引入系统监测的理念，通过隧道积水和火情监测，做到常监测、早预警、早准备，并通过网络远程传送至城市交通应急监测系统中心。

结合数据及降水预报信息对隧道状况进行预先分析评估，对可能因暴雨出现洪涝的地方进行处理，减少城市内涝发生的概率。

同时，对隧道火灾进行监测预警，火情监测设备异常时系统自动报警，并自动向责任人手机发送报警短信，减少群众的经济损失，保障群众的人身安全。

持续密切关注未来雨情、水情、火情，严格开展24 h值班值守工作，严防隧道水浸和火灾事件发生，确保通行安全。