小白線隧道給排水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

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【摘要】介紹了小白線隧道工程概況和隧道給排水及消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)闡述了消防系統(tǒng)的方案比選、系統(tǒng)組成、設(shè)計(jì)參數(shù)選取、設(shè)施布置和系統(tǒng)控制，以及排水系統(tǒng)的組成、布置和隧道防淹優(yōu)化措施等，可為類似工程提供一定的參考。 

【關(guān)鍵詞】隧道；給排水系統(tǒng)；消防系統(tǒng)；防淹

1工程概況

小白線隧道位于杭州市蕭山區(qū)，因規(guī)劃建設(shè)中的浙大二院新院區(qū)占用原小白線地面道路位置，考慮區(qū)域整體交通組織及浙大二院在小白線上設(shè)置出入口的需求，將小白線設(shè)計(jì)為下穿隧道。隧道北起醫(yī)寧路，南至金沙路，總長(zhǎng)1245m，封閉段長(zhǎng)度960m，為城市支路，按雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速40km/h，禁行危險(xiǎn)化學(xué)品車。

2給排水及消防系統(tǒng)概述

隧道給排水及消防系統(tǒng)主要分為：（1）給水系統(tǒng)：包括管理用房生活用水和隧道消防用水。（2）消防系統(tǒng)：包括隧道內(nèi)消火栓系統(tǒng)、水成膜泡沫滅火系統(tǒng)、滅火器系統(tǒng)及地面消防設(shè)施。（3）雨水排水系統(tǒng)：包括隧道敞開段雨水的收集和排除。（4）廢水排水系統(tǒng)：包括消防廢水、沖洗污水和結(jié)構(gòu)滲水等的收集和排除。

3給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隧道管理用房生活用水采用市政自來(lái)水直供，隧道消防用水采用二次加壓，在管理用房?jī)?nèi)設(shè)置消防水池和消防泵房。從市政給水干管上引入1根DN100mm供水管，經(jīng)水表、倒流防止器后分別接至生活用水點(diǎn)和消防水池，外圍市政水壓約0.25MPa。

4消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1方案比選

隧道消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)堅(jiān)持必要性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性的原則，主要考慮因素有[1]：（1）隧道的功能定位，對(duì)于易燃易爆、危險(xiǎn)物品運(yùn)輸車輛的限制情況等；（2）隧道的規(guī)模，包括斷面尺寸、長(zhǎng)度等；（3）隧道兩端出口地面環(huán)境情況，如人口密集度、交通情況等；（4）水源情況，給排水管網(wǎng)狀況及供水安全性等；（5）隧道內(nèi)逃生設(shè)施的設(shè)置情況；（6）車流量大小及工程所在地交通管理水平。根據(jù)GB50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018版）（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》），本次小白線隧道屬三類隧道（僅限通行非危險(xiǎn)化學(xué)品等機(jī)動(dòng)車）。消火栓給水系統(tǒng)和滅火器系統(tǒng)是規(guī)范規(guī)定的三類及以上隧道必備的消防設(shè)施。此外，泡沫滅火系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)、細(xì)水霧系統(tǒng)、泡沫-水噴霧聯(lián)用系統(tǒng)等也越來(lái)越多地應(yīng)用在隧道中。各類消防系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)如下[2]：（1）固定式水成膜泡沫滅火裝置依靠泡沫和水成膜雙重作用形成與空氣隔絕的保護(hù)膜，對(duì)汽油類燃料火災(zāi)有特效，但為人工撲救，要求過(guò)隧道的駕駛員和乘客都要具備及時(shí)報(bào)警和滅火自救的意識(shí)。（2）固定式水噴霧系統(tǒng)水霧直徑小，具有直接滅火和防護(hù)冷卻雙重作用，還有乳化和稀釋作用。但對(duì)于液體火災(zāi)，只能起到防護(hù)冷卻的作用，不能滅火，且產(chǎn)生的冷卻效果使煙霧層下降，影響逃生及消防人員的視線。（3）細(xì)水霧滅火系統(tǒng)對(duì)A、B、C類火災(zāi)滅火均有較好效果，能有效控制流淌火，對(duì)環(huán)境無(wú)任何不良影響，系統(tǒng)用水量少，但系統(tǒng)工作壓力高，水霧容易被通風(fēng)系統(tǒng)吹散擾動(dòng)，不利于滅火防護(hù)冷卻。（4）泡沫-水噴霧聯(lián)用系統(tǒng)結(jié)合了固定式水成膜泡沫滅火裝置和水噴霧系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，大幅度提高了A類和B類火災(zāi)的滅火效能，但管路復(fù)雜，消防泵房設(shè)備多，造價(jià)高。《規(guī)范》對(duì)隧道內(nèi)是否設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)尚無(wú)明確要求，對(duì)性質(zhì)重要、交通量大、施工難度大的隧道（如越江隧道、水下隧道）、重要的城市交通隧道等建議設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)[3]。通過(guò)各類消防系統(tǒng)比較，結(jié)合隧道自身情況，本次消防系統(tǒng)考慮設(shè)置消火栓給水系統(tǒng)、固定式水成膜泡沫滅火系統(tǒng)及滅火器系統(tǒng)。

4.2消防水量和水源

隧道消防按同一時(shí)間內(nèi)發(fā)生一處火災(zāi)考慮。根據(jù)《規(guī)范》，本次隧道內(nèi)消火栓系統(tǒng)用水量按20L/s計(jì)，水成膜泡沫滅火系統(tǒng)用水量按1L/s計(jì)，隧道外消火栓用水量按30L/s計(jì)，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間2h。城市交通隧道消防供水壓力應(yīng)保證用水量達(dá)到最大時(shí)，最低壓力應(yīng)不小于0.30MPa，最不利點(diǎn)的水槍充實(shí)水柱不小于10.0m。水成膜泡沫滅火系統(tǒng)最不利點(diǎn)比例混合器處所需供水壓力為0.35MPa。消火栓給水系統(tǒng)和水成膜泡沫滅火系統(tǒng)合用給水管路系統(tǒng)。隧道外消防用水由周邊地面道路市政消火栓提供。隧道內(nèi)消防用水由消防泵房?jī)?nèi)消防水池供給。消防泵房?jī)?nèi)設(shè)置消火栓給水泵組和穩(wěn)壓泵組，包括2臺(tái)消防水泵（數(shù)流量Q=20L/s，揚(yáng)程H=60m，1用1備）、2臺(tái)穩(wěn)壓泵（Q=1.1L/s，H=64m，1用1備）、1個(gè)氣壓罐和1套電控柜。

4.3消火栓滅火系統(tǒng)

由消防泵房?jī)?nèi)消防泵組引出2根DN150mm消防給水管在隧道內(nèi)自行成環(huán)，全線貫通。在隧道行車方向右側(cè)每間隔45m設(shè)置一組消防箱。消防箱內(nèi)設(shè)有2個(gè)SN65減壓、穩(wěn)壓消火栓，2支φ19mm水槍，2條25m長(zhǎng)膠帶，一個(gè)消防按鈕。在環(huán)管上每隔5個(gè)消防箱設(shè)置檢修閥門。

4.4水成膜泡沫滅火系統(tǒng)

水成膜泡沫滅火系統(tǒng)的用水量為1L/s，泡沫混合液濃度為3%，泡沫液儲(chǔ)罐可供30min滅火使用。系統(tǒng)用水由消火栓給水系統(tǒng)供給，自每組消火栓支管上引出DN25mm的供水管道，通過(guò)比例混合器與泡沫原液罐接通，使壓力水與泡沫原液按規(guī)定比例自動(dòng)混合，經(jīng)發(fā)泡槍產(chǎn)生并噴射泡沫混合液。消防時(shí)取出泡沫槍并拉開導(dǎo)向架即可滅火。在隧道行車方向右側(cè)每間隔45m設(shè)置的消防箱內(nèi)設(shè)置水成膜泡沫滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)裝置主要包括3%AFFF泡沫液罐、比例混合器、消防卷盤及連接用不銹鋼管等。消防卷盤配9mm水槍和1條直徑19mm、長(zhǎng)25m膠帶。

4.5滅火器系統(tǒng)

隧道滅火器主要用來(lái)?yè)渚人淼莱跗诨馂?zāi)，火災(zāi)類型為B類，危險(xiǎn)等級(jí)為中危險(xiǎn)級(jí)，滅火器選用磷酸銨鹽干粉滅火器。在隧道行車方向右側(cè)每間隔45m設(shè)置的消防箱內(nèi)設(shè)置4具M(jìn)F/ABC5磷酸銨鹽干粉滅火器。另外,在隧道行車方向左側(cè)每間隔45m設(shè)置單獨(dú)的滅火器箱，內(nèi)設(shè)相同數(shù)量滅火器。滅火器箱與對(duì)側(cè)消防箱間錯(cuò)布置，減小取用距離。

4.6地面消防設(shè)施

在隧道進(jìn)、出口處分別設(shè)2組水泵接合器，在水泵接合器附近15～40m范圍內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的室外消火栓，供敞開段消防用水。

4.7系統(tǒng)控制

隧道內(nèi)消火栓系統(tǒng)平時(shí)壓力及漏損水量補(bǔ)充由穩(wěn)壓泵提供。消火栓泵可由出水干管上的壓力開關(guān)和流量開關(guān)控制，消火栓箱中消防按鈕不作為直接啟動(dòng)消防水泵的開關(guān)，僅作為發(fā)出報(bào)警信號(hào)的開關(guān)。消火栓泵也可在消防控制中心和泵房?jī)?nèi)手動(dòng)控制啟閉。氣壓罐上設(shè)置電接點(diǎn)壓力表，以此PublicUtilitiesDesign壓力數(shù)據(jù)設(shè)定穩(wěn)壓泵的啟停。消防水泵的工作狀態(tài)及消防水池各水位信號(hào)在消防控制中心顯示。

5排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隧道排水系統(tǒng)采用高水高排、低水低排、互不聯(lián)通的原則就近排放[4]，分為廢水系統(tǒng)和雨水系統(tǒng)。

5.1雨水排水系統(tǒng)

雨水系統(tǒng)主要排除隧道敞開段雨水。在隧道兩端的敞口、封閉交界處附近分別設(shè)置雨水泵房，在泵房處車行道上設(shè)置2道橫截溝（溝寬500mm，起點(diǎn)深度500mm，坡度3‰），攔截雨水進(jìn)入泵房集水池，再由雨水泵提升至地面雨水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)雨水量按照蕭山區(qū)暴雨強(qiáng)度公式和匯水面積計(jì)算確定。暴雨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期取P=50a，地面集水時(shí)間按照坡面匯流公式圖t=1.445(nLi)0.467計(jì)算(n為坡面粗糙系數(shù)；L為坡面長(zhǎng)度；i為坡度）。雨水匯水面積除考慮敞開段地面匯水以外，還應(yīng)考慮敞開段側(cè)墻兜水的情況，按1/2側(cè)墻面積計(jì)入。雨水泵房?jī)?nèi)設(shè)置潛污泵3臺(tái)（Q=480m3/h，H=10m），平時(shí)2用1備，水泵輪換使用。在特殊情況下全部啟用，經(jīng)校核此時(shí)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期超100a。集水池有效容積不小于設(shè)計(jì)選用最大一臺(tái)水泵5min的出水量。

5.2廢水排水系統(tǒng)

廢水系統(tǒng)主要排放消防廢水、沖洗污水和結(jié)構(gòu)滲水等，一般以消防廢水量最大，作為主要設(shè)計(jì)廢水量，按21L/s計(jì)。廢水由泵輸送到地面市政污水管網(wǎng)。根據(jù)隧道縱斷設(shè)計(jì)，廢水泵房以隧道最低點(diǎn)定位，共設(shè)置2座。廢水泵房?jī)?nèi)各設(shè)置潛污泵4臺(tái)（水泵參數(shù)Q=26m3/h，H=18m），平時(shí)1用3備，輪換使用，消防時(shí)3用1備，非常情況時(shí)4臺(tái)全部使用。集水池有效容積不小于設(shè)計(jì)選用最大一臺(tái)水泵5min的出水量。5.3隧道防淹優(yōu)化設(shè)計(jì)考慮到近年來(lái)暴雨、特大暴雨等惡劣天氣頻發(fā)，本項(xiàng)目對(duì)隧道防淹進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)[5]。1）提高排水標(biāo)準(zhǔn)將隧道敞開段暴雨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期提高至50a，并設(shè)置備用泵，水泵輪換使用，平時(shí)2用1備，在特殊情況下全部啟用；根據(jù)隧道養(yǎng)護(hù)管理單位的反饋意見，在設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)加大橫截溝有效深度，并設(shè)置2道橫截溝，以防雨水進(jìn)入隧道內(nèi)部對(duì)行車造成安全隱患。2）選用過(guò)流能力較好的無(wú)堵塞泵。3）隧道雨廢分流設(shè)計(jì)。分別設(shè)置雨水泵房（隧道兩端敞口、封閉交界處附近）和廢水泵房（隧道低點(diǎn)），有效減少進(jìn)入隧道內(nèi)部的雨水量。4）泵站自動(dòng)控制設(shè)計(jì)。雨、廢水泵房控制系統(tǒng)：（1）根據(jù)液位自動(dòng)啟動(dòng)，并且根據(jù)不同液位確定開啟泵的數(shù)量；（2）現(xiàn)場(chǎng)控制柜手動(dòng)按鈕控制啟動(dòng)；（3）控制中心遠(yuǎn)程控制，并在控制中心內(nèi)顯示水泵的工作運(yùn)行狀態(tài)及集水池水位高度。

6結(jié)語(yǔ)

隨著城市交通隧道的發(fā)展，做好隧道給排水及消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。本文通過(guò)以上設(shè)計(jì)分析及探討，為類似工程提供一定的參考。

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作者：董蕾茜 單位：中國(guó)聯(lián)合工程有限公司