龙耀路越江隧道给排水消防系统设计介绍.pdf

1 5 8 防洪排水 城 市道桥 与 防洪 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 龙耀路越江隧道给排水消防系统设计介绍 樊华青 ( 上海市政工程设计研究总院( 集团 ) 有限公司， 上海市 2 0 0 0 9 2 ) 摘要 ： 龙耀路越江隧道连接着上海南站和浦东耀华地 区， 是上海世博会越江工程重要组成部分， 给排水消防系统要求较高。隧 道内系统包括给水系统、 消防系统、 废水系统、 雨水系统。 该文首先介绍了龙耀路越江隧道基本情况， 然后对给排水系统的选择进 行了分析， 详述了龙耀路越江隧道的具体工程内容 ， 最后提出了需要进一步研究的问题。 关键词 ： 龙耀路越江隧道 ； 给排水 ； 消防给水系统； 泡沫水喷雾系统； 消火栓系统 ； 灭火器； 上海市 中图分 类号 ： U 4 5 8 文 献标 识码 i B 文章 编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 8 0 1 5 8 0 6 0 前言 随着 上海近年来城 市交通 的快速发展 ，地下 交通在上海城市交通中的比重不断上升，除了道 路立交普遍采用的立交下穿地道等地下通道外 ， 越江隧道( 过黄浦江) 的建设也呈现加速趋势。龙 耀路隧道是 目前黄浦江上建成 的隧道 中最 长的一 条 ， 作为上海世博会越江工程组成部分， 它重要性 强 ， 给排水消防要求较高 。 1 工程概述 龙耀路越江隧道位于上海徐汇区、 浦东新区， 横跨黄浦江两岸。起点为龙耀路和龙吴路交叉口 ( 西与石龙路相接) ，线路沿龙耀路向东在上海水 泥厂( 龙耀路云锦路 ) 北侧过江 ， 隧道下穿耀华玻 璃厂码头在浦东登陆， 之后沿纬六路下穿济阳路、 济阳新村接成山路， 至成山路长清路止 ， 工程全长 4 0 4 k m( 见图 1 ) 。 隧道主线从浦西龙耀路云锦路东到浦东成山 路长清路止 ， 布置双向4车道； 浦西天钥桥路东设 一 对出入 口匝道 ，在浦东济阳路西设一对出入 口 匝道 ； 主线 地面道路 宽 4 O6 7 5 m， 布置 78车 道， 在隧道敞开段两侧布置地面辅道， 方便沿线单 位居民进出， 同时拓宽济阳路( 耀华路 一德州路 ) 地面辅道 ； 分别在浦西龙耀路丰溪路东 、 浦东 纬六 路经一路东、 纬六路济阳路西， 以及成山路西营路 东设工作井。 隧道主体包括江中盾构段以及两侧暗埋段 、 敞开段和工作井。以浦东纬六路济阳路西工作井 为界 ， 先后分两阶段实施 ， 其中工作井以西为第一 阶段， 以东( 含工作井) 为第二阶段。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 6 2 1 作者简介 ： 樊华青( 1 9 8 1 一 ) ， 女 ， 上海人 ， 工程师 ， 从事市政工 程设计 工作 。 2 消防给排水系统概述 隧道内消防给排水涉及的工程内容分为四个 部分 ： ( 1 ) 生产 、 生活及消防给水系统 ： 隧道内冲洗 用水 、 操作人员 自用水以及隧道消防用水。 ( 2 ) 消防系统 ： 包括隧道内消火栓系统 、 自动 灭火系统 、 灭火器及隧道 敞开段与室外消防设施 。 ( 3 ) 废水 系统 ： 包括 隧道 内消 防废水 、 冲洗废 水和结构渗入水 的收集及排 除。 ( 4 ) 雨水系统： 包括隧道主线敞开段和匝道敞 开段雨水 的收集及排 除。 2 1 生产 、 生活及消防给水 系统 隧道内部一般不设生活给水系统，仅在隧道 的管理用房内设置。隧道内部一般只在道 口设置 加水栓 、 在工作井 内设 置 冲洗 水斗 ， 供 给隧道 、 各 泵房集水池冲洗时用。 为满足隧道内清洗用水、日常管理人员上班 时生活用水以及消防给水等 ，隧道内外各类要求 需 接 自市政 给水管 网 ，由于隧道消 防给水 的重要 性， 应对市政管网的水量 、 水压、 双水源等提出要 求 ， 当不能满足时应另设措施。 隧道的给水系统管道接入点 ，对于防污隔断 以及计量等都有严格要求 ， 根据这些要求配置 ， 防 污隔断 、 水 表、 过滤器等设备。 2 2 消防系统 大量的人员及货物 (尤其高危险性的货物)日 以继夜 地通过 环境相对 密闭 的隧道运送 到各地 ， 在隧道内热量不易消散，任何细小的事故都可能 引发隧道火灾。隧道火灾时温度较高， 扑救相当困 难， 往往会造成重大的人员伤亡和财产损失。随着 隧道长度和交通量的加大， 隧道内发生火灾的可能 性也越大， 危害也越大， 扑救也越困难。因此 ， 在隧 道设计和运营阶段， 对消防设计应予以足够重视。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 0 防洪排水 城 市道桥与 防洪 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 适 合 保 护 艨 教 引 起 藿 难 火 颊 烟 簧 筹 晏 漏 优点 雾 霎 蓁 蓁 霉 鬟 。 氧窒息作,g l ， 还具有乳化和不会发生短路 绝空气和抑止油气蒸发 缺点 妻鬻 薹 护冷却作用，1旦是不 系统为高压系统，工 雾层下降。 影响逃生及消防 虽然泡沫水喷雾系统投资略大，但根据隧道 火灾特点和各种消 防系统 的特点 ，鉴于越江隧道 一 般将通行大 型货车并允许在监控条件下通行危 险品车辆 ，因此选用泡沫水喷雾联用系统将更为 可靠 ， 灭火效果更好 。 因此 ，对于龙耀 路隧道这样重要的越江隧道 建议采用如下消防系统 ： ( 1 )消火栓 系统 ； ( 2 ) 泡沫水喷雾联用系统 ； ( 3 ) 灭火器设置 。 2 3 废水 系统和雨水 系统 隧道的防排水系统是隧道建设、正常使用及 安全运营过程中的重要环节 ， 特别是长距离隧道 、 过江隧道的防排水系统显得尤 为重要 ，直接关 系 到隧道的通行安全 、 通行能力 。 对 于过 江 ( 河 ) 隧道及地下通 道 ， 往 往 由敞开 段 、 暗埋段和盾构段三部分组成。雨水系统排除的 是 敞开段至接线道路驼峰点之间的雨水 ，一般 由 雨水收集系统、 雨水泵站和排水管路组成； 废水系 统一般由废水收集系统、废水泵房和压力排水管 路组成， 其目的是为了排除消防废水、 冲洗废水和 隧道渗漏水等。 从上海地 区已有和在建 的越 江隧道 的排水情 况看 ， 废水系统与雨水系统基本分开设置。 雨水系 统主要在暗埋段与敞开段交界处设置横截沟和雨 水泵房 ， 收集敞开段雨水提升至市政雨水系统。 废 水 系统一般在 隧道最低点设置废水泵房 ( 又称江 中泵房) ， 负责排除两端工作井之间的废水 ； 两端 的工作井 中也分别设置废水泵房 1 座 ，负责排 除 暗埋段 至工作井之 间及工作井 内的废水 ；在 隧道 局部最低点需加设废水泵房 ，负责将隧道局部积 水排 除 ，由于暗埋段盾构段通常设有 自动 喷水 灭 火系统 ， 消 防废水 中可能含有泡沫等物质 ， 因此废 水泵房收集后需排人城市污水系统。 雨水 系统的设 计标准 ，特别是泵站 的设计 规 模与标准决定整个系统的投资和功能的发挥。根 据 道路隧道设计规范 ( D G T J 0 8 2 0 3 3 2 0 0 8 ) 中的 规定 ： 隧道引道段暴雨重现期 P按 3 0 a 计算 。 坡面集水时间 t 按下式计算： t = 1 4 4 5 ( IT I 1 L s i 。 1 2 ) 0 4 6 7 式 中： t 坡面集水时问 ， mi n ； L s 坡面流长度 ， m； I T I 地表粗度系数 ， 取 0 0 1 3 ； i 一 引道段坡度( 以小数计) 。 上海地区暴雨强度公式如下 ： q = 5 5 4 4 ( P o 3 0 1 4 2 ) ( t + 1 0 + 7 1 g P ) “ 8 2 + 0 0 7 1g P ( L s h m 2 ) 隧道引道段雨水量按下式计算： Q = q F ( L s ) 式 中 ： 径流系数 ， 取 0 9 ： F 汇水面积 ， h m 。 已建隧道废水量包括按一次发生的消防水 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与防洪 防洪排水 1 6 1 量 、 渗漏水量 、 冲洗水量。 3 龙耀路越江隧道给排水消防系统 龙耀路 越江隧道 暗埋段小 于 3 k m，考虑同时 发生火灾 次数为一处 ， 共有工作井 4座 ， 分别 为浦 西工作井、 浦东 l #工作井 、 浦东 2 工作井及浦东 3 #工作井。其中， 浦西工作井 一 浦东 1 #工作井间 采用盾构施 工穿越黄浦江 ， 浦东 2 #工作 井 一浦 东 3 样工作井 间采用盾构施工穿越建筑物( 见 图 2 ) 。 3 1 生产 、 生活及消防给水 系统 隧道内生产、 生活给水系统和消防给水系统分 开设置并根据 相关设 计与施工验 收规范采取减压 等措施 ， 形成独立 和安全 可靠 的供水系统 ， 并满 足 各用水点对水量 、 水压和水质的要求。 根据隧道工作井所处位置的供水状况 ， 浦西工 作井、浦东 l #工作井分别从市政给水管上接出 2 路 D N 3 0 0给水 管 ， 接入消 防泵房 ； 浦 东 3 #井 市政 给水管上各接出2 路 D N 2 5 0 给水管 ，再接人工作 井消防泵房 。均从一根给水管上分 出 D N 5 0生产 、 生活给水管接人工作井 ， 并设置水 斗等 ， 为防止水 质污染 ，在消 防进水管 与市 政供水环 网接管 点处 均设置 防污 隔断阀。 隧道 冲洗 由冲洗 车完成 ，冲洗水 量按 8 m 3 d 计。消防时不考虑冲洗水量。 3 2 消 防系统 龙耀路隧道消防系统包括 ： 消火栓系统 、 泡沫 水喷雾联用系统 、 灭火器 ， 以及消防泵房 。 3 2 1 消火栓 系统 消火栓 系统用水量为 2 0 L s ， 最不利点水枪充 实水栓长度按不小于 1 0 m计。隧道 主线及匝道道 口处各设 2只室外 消火 栓 ，消火栓用水量 3 0 L s 。 隧道 内消火栓 间距不大于 5 0 m。 由各 消 防 泵 房 内 消 火 栓 泵 组 各 引 出二 根 D N 1 5 0的出水管 ，在隧道暗埋段及盾构段全线贯 通。在每条隧道 内单侧 每隔 5 0 m设置一组消火栓 箱， 每只箱内设单出口D N 6 5 消火栓 1 只， 水枪 、 水 带 、 消防软管 、 消火栓泵启动按钮和火灾报警按钮各 一 只。最不利点水枪充实水栓长度按不小于 1 0 m。 消火栓 出水压力大 于 0 5 MP a时 ， 栓 口处设 减压孔 板措施 。 消火栓水泵的启动方式为 ： 消火栓箱内的按钮 启 动 、 泵房 内手动启动 、 控 制 中心遥 控启动 ， 并 显 示开停状态 、 水流状态 。 3 2 2 泡沫水喷雾联用系统 在隧道的暗埋段 、 盾构段及 匝道暗埋段 内设 置 泡沫水 喷雾消 防系统 。分别 自各 消防泵 房内水 喷 雾泵组 的出水管上引 出二根 D N 2 0 0 ( 两车道段 ) 或 D N 2 5 0 ( 三车道段 ) 的水 喷雾总管 ， 全线贯通 。由各 工作井 泵房泡沫泵组 引 出 2根 D N 6 5的不锈钢泡 沫管 ， 与 D N 2 0 0的水喷雾 总管并行 ， 每隔 2 5 m设 一 组泡沫水喷雾系统 ，每组通过隧道专用泡沫 喷 雾控制阀组 ， 将水成膜泡沫原液和水按 3 的比例 混合， 再通向远近射程水雾喷头喷出灭火。 消防时任 意相邻两组系统同时作用， 一次保护距离 5 0 m 。远 近射程水雾喷头是近程水雾喷头和远程水雾喷头 的组合 ， 大大增加单个喷头的覆盖面积。 最 不利 点 喷 头 处压 力 为 0 3 5 MP a ，喷 雾 强 度 6 5 L m m i n ， 每组 喷头保护 范 围 2 5 m， 消 防 时相邻两组泡沫水喷雾系统同时作用 ，一次保护 距 离 5 0 m。 泡沫喷雾可持续约 2 0 rai n ， 水喷雾可再 持续 4 0 mi n以上 ， 通过人工干预停泵关闭。 水 喷雾泵组及泡沫泵组控制方 式为 ： 火灾探测 器感应 到火灾后 ， 控制器开启 雨淋阀 ， 压力开关 随 之 打开 ， 压力开关开启后泵组 自动开启 ； 控制 中心 遥控启动 ， 并显示开启状 态 ； 泵房 内手动启动 。 3 - 2 _ 3 灭火器 采用磷 酸铵盐干粉灭火器和轻水泡沫灭火器。 每孔隧道车行道段每隔 5 0 m设置灭火器箱 一组 ， 二车道段单侧布置， 三车道段双侧布置。每组设 2 只 5 磷酸铵盐干粉灭火器和 2只 9 L轻水泡沫 灭火器 。 3 _ 2 4 地面 消防设施 各消防泵房附近分别设 6 套或 1 0 套水泵接合 器 ，分别与消防泵房内的消火栓泵 出水管及水喷 雾 泵 出水 管 接 通 。在 两 端 的水 泵 接 合 器 附 近 l 5 4 0 m范围内设置相应 的室外消火栓 。 并在 隧道 道 口及 匝道道 口处各设 2只室外 消火栓 ，消火栓 用水量 3 0 L s 。供 隧道敞开段消 防用水 。 3 2 5 消防泵房 在浦西工作井 、 浦东 l #工作井及浦东 3 #工作 图 2龙耀 路越江 隧道平 面示意 图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 2 防洪排水 城 市道桥 与 防洪 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 井 内各设一座消防泵房 ，隧道 消防系统 同一时 间 内发生火灾数按一处考虑，消防泵房工作界线以 各段最低点为界， 分供两侧 ， 消防泵房设备或管路 检修时影响一半系统的安全性。 消防水泵房应有不少于两条的出水管直接与 环状管网连接。当其中一条出水管检修时， 其余的 出水管应仍能供应全部用水量。 在消防泵房进水总管上均设置 Y型过滤器。 消火栓泵 出水管上设置试 验排水管 ( 带 D N 6 5 放水阀) 、 水流指示器和信号蝶阀。水喷雾泵出水 管上设置试验排水管、 水流指示器和信号蝶阀。 泵房内设一套消火栓泵组、一套水喷雾稳压 设备和一套泡沫稳压设备。浦西工作井、浦东 1 # 工作井消防泵房接人两根 D N 3 0 0 进水管， 浦东 3 样 工作井消防泵房接人两根 D N 2 5 0 进水管，均形成 双水源供水。 泵房出水管由工作井接人隧道暗埋段 及盾构段。在消防泵房进水总管上均设置 Y型过 滤器 ， 出水管路上设置试验排水管 、 水 流指示 器和 信号蝶阀等， 江中设置放空阀。消防泵房进水总管 压力按 1 0 m考虑 ， 则消防泵运行工况见表 2所列。 3 3 废水系统和雨水系统 工作井内及隧道最低点处设排水泵房，以排 除冲洗、 渗漏及消防废水。 各个废水泵流量均以最大消防水量计 ，扬程 按各 自泵房所处位置及出水管长度而定。 全线隧道各废水泵房水泵配置及出水方向详 见表 3所列。 3 4 雨水 系统 在隧道主线峒 口及每个 匝道 暗埋段 各设 置一 个雨水泵房。在雨水泵房处 车道上设 置二道横截 表 2 消 防泵房设 备配置一 览表 浦西工作井废水泵房 1 4 0 U s 黄浦江江中废水泵房 ( 2座 ) 浦东 1 # 工作井废水泵房 1 40 U s 浦东 工作井废水泵房 8 O Us 穿小区最低点废水泵房 8 O L s ( 2座 ) 浦东3 # 工作井废水泵房8 0 L s 4台泵 ， 平时 1 用 3备 。 消防时 3用 I 备， 非常事故时可同时使用 5 台泵， 平时 1 用 4 备， 消防时 4 用 1 备， 非常事故时可同时使用 Q= 4 7 L s ， H= 2 7 i n ， p =3 0 k W Q= 2 6 1d s ， H= 3 6 m， p =1 8 5 k W 接入 地面压力井 ， 纳入浦 西地 面污水系统 排至浦西端工作井废水泵房 集水池 便携式工程排水泵， 2台， 1 用 1 备 Q L s ， H = 6 m p = 1 5 k W 固定安装， 接人江中废水泵房 4台泵 ， 平时 1用 3备 ， 消 防时 3用 1 备， 非常事故时可同时使用 4 台泵， 平时 1 用 3 备， 消防时 3 用 1 备， 非常事故时可同时使用 4台泵， 平时 1 用 3 备， 消防时3 用 1 备， 非常事故时可同时使用 便携式工程排水泵， 2 台， 1 用 1 备 4台泵， 平时 1 用 3 备， 消防时3 用 1 备， 非常事故时可同时使用 Q= 4 7 L s ， H = 2 7 m， p =3 0 k W Q = 2 6 L s ， H = 3 1 m， p = 1 8 5 k W Q = 2 6 L s ， H = 1 6 m， p =9 k W Q = 4 L s ， H = 6 m， p = 1 5 k W Q = 2 6 I d s ， H = 2 7 m,p =1 8 5 k W 接 入地面压力 井 ， 纳人 浦东地 面污水系统 接人地面压力 井 ， 纳 入浦东地 面污水 系统 排至浦东 l # 工作井废水泵房 集水 池 固定安装， 接入江中废水泵房 接人地 面压 力井 ， 纳入浦东 地 面污水系统 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年8 月第 8 期 城市道桥与防洪 防洪排水 1 6 3 沟， 拦截雨水进人匝道泵房集水池， 再由雨水泵打 到地面雨水系统 。 雨水量计算采用上海暴雨强度公式 。隧道雨 水泵房设计流量 以 1 2倍雨水量计 。 全线隧道各雨泵房水泵配置及出水方向详见 表 4所列 。 表 4雨水泵房 设备 配置一 览表 4 需进一步研究的问题 4 1 消 防系统 ( 1 ) 水 成泡沫灭火 系统各组件集成研 究 ： 两车 道 、 三车道不同条件下， 选择单 、 双排喷头的问题 ； 喷头间距选择 3 6 m还是 5 m问题 ； 不 同压力条件 比例混合器调节能力问题等等。 ( 2 ) 泡沫液和喷头等主要设备选择研究。 ( 3 ) 水成泡沫灭火系统参数选择研究。 ( 4) 管路系统优化布置研究。 ( 5 ) 水成泡沫灭火系统与报警、 通风、 监控等相 应专业联动研究 。 ( 6 ) 水成泡沫灭火系统维护管理研究。 4 2 废水和雨水 系统 由于隧道内泵房清渣工作比较困难， 需探讨安 装全 自动粉碎型格栅的合理性及运行维护问题， 尤 其是针对废水泵房内泡沫废水 ， 需对泡沫 的影响及 采用搅拌机混合及消泡剂的效果进行研究。 4 3 其他问题 隧道出入 口及隧道内各类输液管道 ( 生产、 消 火栓 、 水喷雾 、 泡沫排水等) 设置伸缩补偿器的位 置、 形式、 数量等进行研究。 总之既要保证管道运行安全， 又要节省投资。 本研究工作得到上海市政工程设计研究总院 ( 集 团) 有 限公 司科研项 目( 2 0 0 8 1 ) 和 ( 2 0 0 9 1 ) 的 支持。 参考 文献 【 l 】 姚洁， 许嘉炯， 邬亦俊， 王雪东， 肖敏杰， 李洋 越江隧道给排水消防 系统选择与设计 Z 】 【 2 】 柳建国 浅析隧道火灾成因与施救系统的选型【 Z 】 【 3 】 闰少鹏 水成膜泡沫灭火系统在公路隧道的应用 J 科技情报开 发与经济， 2 0 0 5 ， 1 5 ( 2 4 ) 【 4 张硕生， 等 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