滨海新区海河隧道排水系统设计

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1、2010年中国城市雨洪控制利用高级研讨会论文集滨海新区海河隧道排水系统设计李鹏，李曦淳(天津市市政工程设计研究院滨海分院，天津300051)摘要：本文介绍海河隧道排水系统标准选择，在对隧道水流特性数值模拟、理论分析、水力试验的W．k--确定了横截沟设置方式、排水泵站设备的选型及自控等附属系统。关键词：隧道；雨水；废水；泵房；自控1引言中国城市跨江、河隧道伴随着社会经济的发展日益增多。滨海新区中央大道海河隧道工程位于天津市滨海新区于家堡中心商务区和东西沽地区，是沟通滨海新区中心商业区海河南北两岸的重要交通枢纽。海河隧道全长3323米，穿越

2、海河采用沉管施工工艺。横断面设计为两孔三管廊，全线设有二个与地面连接的主线峒口，一个匝道峒口。隧道排水系统作为隧道工程的主要组成部分之_，其能否安全高效运转直接影响隧道的正常通行，其设计的合理与否，直接关系到隧道的安全运营。中央大道海河隧道排水系统包括雨水排放系统和废水排放系统。2雨水排放系统设计雨水排放系统包括雨水收集系统和雨水排放系统两部分。雨水收集系统由在车行道两侧设置的边沟和在暗埋段内设置的横截沟组成。雨水经横截沟截流后排入雨水排放系统，即雨水泵站，并经提升后排入海河。2．1设计标准的选择目前城市地下隧道排水设计还没有现行国家设

3、计规范，基本参照《地铁设计规范》(GB50157．2003)进行设计。然而，隧道的水流边界条件与地铁有很大的差异，按地铁标准设计城市隧道会带来较大偏差。在设计过程中，结合隧道自身的特点，并参考了国内其他隧道设计案例，对雨水系统设计标准中的设计重现期(P)，起点集水时间(t1)参数进行了比较。雨水量计算按天津地区暴雨强度计算公式。雨水量：Q=qxFx、

4、，(1／s)式中：P暴雨强度(洮·ha)；q=3841x(1+0．8519a)／(什17)n85(L／s·ha)P-一重现期(年)卜降雨历时(分钟)t=tl+m·t2tl——地面集水时间m

5、一管道延缓系数t卜管内雨水流行时间(分钟)，t2=0卜收水面积(1la)、I卜以流系数，、I，=0．9其中，地面集水时间tl与隧道引路的长度，纵坡等因素有关。根据《公路排水设计规范》(J”018．97)中坡面汇流历时公式：障rtl：1．445L、／‘／1172010年中国城市雨泱控制利用高级研讨会论文集mt一路面粗糙系数t本工程为沥青路面，取0013。k一引路长度，本工程长度为278m。ir道路设计纵坡，本次工程为35％。经计算，地面集水时间tl=58分钟．取5分钟。设计选取了重现期P=30年和P=50年起点集水时间tl=5分钟的设计参

6、数的进行了比较，结果如下表1暴雨强度比较表设计标准肛30年，tt-5分钟P-50年，tt=5分钟暴雨强度暴雨强度(USha)626l6784统的安全可靠，本工程选取设计重现期50年，地面集水时间5分钟。2．2横截沟设置隧道峒口雨水收集系统设计中，通常采用在引道段与暗埋段交界处峒口内侧设置横截沟的方法收集雨水。在实际运行中，由于隧道引道段纵坡大．地面集流时间短，雨水流量大．如果截流措施稍有不当，雨水就越过横截沟直接进^隧道。影响隧道的正常行驶，甚至危及行车安全。尤其在本次工程设计中，隧道南侧与津沽公路立交相连，如果收水系统设置不当，会存在

7、大量雨水沿引道流^隧道的可能性，给隧道的安全带来隐患。考虑到隧道工程的重要性和收水系统设置合理性的重要意义，我院联合天津大学水利水电工程系以海河隧道排水设旌为背景，建立整体缩尺模型和断面模型进行了水力特性模型试验。井利用流体计算软件对雨水篦子的泄水情况进行仿真模拟。图1模拟试验现场照片通过试验确定，设置两道宽度500ram的横截沟可以满足排水要求。考虑到道路横坡对水流的影响，在两道横截沟之间设置了纵向横截沟，以加强局部排水。横截沟的深度按照起端700mm设置，坡度与道路横坡一致，为l5％。2010年中国城市雨澈控制利用高级研讨台论文集固

8、2横截淘布置形式2．3雨水泵房设计在三个隧道峒13内侧分别设置三座雨水泵房，与隧道台建。雨水经提升后排入海河。雨水泵房设计流量均按I2倍雨水量设计。每座雨水泵站设---台,潜水排污泵(两用一备)。紧急情况F，可同时启动三台水泵。篷。。；i。。iil卜百i卅—————————叫H卜。i；■h!‰￡翁静图3雨水泵房位置图集水池容积取决于单泵最大流量。按照《地铁设计规范》(GB50157—2003)，雨水泵站集水池容积不得小于最大一台水泵5～10分钟的水量。鉴于丁二程的重要性，车工程按照单台水泵10分钟的水量计算集水池容积。由于隧道引路长度较

9、长、坡度较大，水流进^横截沟和泵房的流速较快，容易形成旋流、回流等小利水流条件，并对水泉产牛冲击。为改进水流状态，保证水流平缓流向各台水泵，在集水池中设置了导流墙。为了运行安全，水泵出水管醴置了与水泵配套的