摘要：近年来，我国隧道工程以独特的优势迅速发展，已成为世界上隧道最多、发展最快的国家。隧道给水排水、消防系统是隧道总体设计必不可少的组成部分，设计是否合理，对隧道安全及正常运营产生重大的影响。本文以南方某城市过江隧道为例，介绍过江隧道中给水排水、消防工程的特点，为未来我国过江隧道给水排水消防工程设计、安全运营提供保障。
关键词：市政工程；过江隧道；给水排水；地下工程
1引言
近年来，国内大中型城市致力于城市道路交通功能的完善，城市道路建设形成了向地下空间发展的趋势。其中，隧道工程以独特的优势迅速发展，成为世界上隧道最多、发展最快的国家，许多特长、特密隧道群也应运而生。隧道给水排水、消防工程的作用日益重要，是隧道总体设计必不可少的组成部分，设计是否合理，对隧道安全及正常运营产生重大影响。笔者结合南方某城市公路过江隧道建设，系统总结了给水排水、消防工程设计特点，提出相关思路供参考。
2设计原则
1）隧道消防系统管网设计为环状布置，同一时间内发生火灾起数按一处考虑。
2）隧道内生产的给水系统、消防给水系统，应分别设置计量，形成独立安全可靠供水系统，满足各用水点水量、水压、水质的要求。
3）隧道消防水源、生产给水水源，均利用附近市政给水网供水，消防泵房附近设置消防水池，消防时从消防水池吸水。
4）隧道主线最低点处设置废水泵房，消防废水、冲洗废水、结构渗入水，经泵房加压后排至地面市政排水管网。
5）在隧道主线和出入口匝道处设置横截沟和雨水泵房，拦截收集从隧道敞开段进入的雨水，经泵房加压后排至地面市政排水管网。
6）各种设备选型应遵循技术先进、节能环保、性能优良、可靠性高、规格统一，有利于维修保养。
3排水系统
3.1雨水系统设计
为防止过江隧道洞口外的雨水进入隧道，在主线出入口匝道处暗埋起始段设置两道横截沟，经侧暗式集水沟和沉沙池将敞开段雨水引入雨水泵房，雨水泵房设置与匝道和主线暗埋段截水沟平行，在隧道接地点处设置一道横截沟，将隧道外雨水直接截沟至市政雨水管网（雨水泵房汇水面积为隧道洞门至隧道接点地处）。提高隧道排水出水口的可靠性、安全性，隧道工程各匝道和主洞隧道雨水泵房单独设置，出水排管单独接入附近市政管网或河道。隧道盾构段、明挖段和暗挖段主线最低点，设置废水泵房收集和排放隧道内的消防水、冲洗水、渗透水，隧道主线废水泵房压力管，通过附近盾构井或变电所排至室外市政污水管网。
3.2废水系统设计
隧道废水系统主要是排除隧道内的结构渗水、冲洗废水、消防废水等，在设计时隧道内废水可借助重力，沿道路横纵向排水沟流入隧道最低点处设置的废水泵房，经废水泵房收集提升后，集中排至市政废水管网。每处废水泵房可设四台潜污泵，正常时一用三备，火灾消防时三用一备，必要时同时使用。水泵可采用潜水离心泵，电机绝缘等级为F级，防护等级为IP65，配套内容包括水下电缆、耦合装置、不锈钢导杆等所有附件。泵房集水井有效容积应大于1台水泵10min的流量，水泵按照液位自动运行。
4消防系统
4.1隧道火灾特点
该过江公路隧道为一类隧道，禁止危化品车辆进入时，隧道内空间相对封闭、通风条件较差，火灾热量不易散失、现场环境温升速快，导致火灾蔓延速度加快，火灾波及范围增大、灭火难度更大。此因素增加了人员疏散和救援困难，严重威胁隧道结构的安全。火灾特点及危害性如下：
1）隧道火灾涉及的种类包括汽车油箱火灾、汽车装具火灾、车载货品火灾、车载油品火灾、车载燃气火灾等。一旦发生火灾，燃油和车载货品同时燃烧，A类火灾和B类火灾多种火灾同时存在的可能性很大。
2）隧道火灾产生的热量和烟气，在空间较为封闭难以及时外排的情况下，被迫沿隧道纵向蔓延，迅速充满火灾邻近区域的空间，不仅会加剧火灾的蔓延、能见度的降低，及高温与烟气对人员的伤害，使现场车辆与人员的疏散及消防队员进入火场的难度增大。
3）隧道火灾如不能及时扑救或扑救措施不力，易造成重大人员伤亡、财产损失、危及隧道结构的安全，造成重大、特大事故的发生。
4.2消防总体设计
隧道消防灭火系统在考虑常规消防消火栓、水成膜灭火、灭火器灭火系统外，可考虑增设水喷雾灭火系统。
水喷雾灭火系统具有冷却、控火的优势，水喷雾系统开启后，可以快速削减热量，降低辐射热，大幅度降低周围结构的燃烧危险，快速降低挥发性气体浓度，减少爆炸风险。在应用过程中注意系统不利之处，必免造成地面湿滑，降低能见度。经一定的延时控制，在人员撤离至一定的安全距离之外后，再遥控启动系统。
1）水源
隧道设置消防水池，消防水源利用隧道附近的市政给水管网供水。
2）优选消防水泵房位置
在隧道水泵房设计时要优选位置，泵房内设两台消火栓泵，一用一备。两台水喷雾泵，一用备一，水喷雾泵配置两台稳压泵。当隧道一般路段发生火灾时，水喷雾泵开启动一台（备用一台）。泵房内从消防水池接入两根吸水管，供隧道消防用水。消防水池供水量，按隧道火灾发生时，消火栓用水+固定水成膜用水+水喷雾用水确定。
3）消防火栓系统
一是在隧道主线和匝道处，暗埋段单侧布置消火栓箱，间距不大于50m。各消防栓箱内设消火栓2只，多功能水枪2把，水带2盘，消防软管卷盘1套；二是在隧道盾构段疏散通道处，布置消火栓口，间距不大于50m；三是消防栓主管由消防泵房内双管引出，在隧道主线双车道内全线贯通，形成安全可靠的消防栓总管环网。四是消火栓管道沿线最高点设置排气阀、最低点设置泄水阀，消防给水干管上设检修蝶阀,保证同时关闭的消火栓不大于5个。
4）水成膜泡沫灭火系统
一是在隧道每组消火栓箱旁设水成膜灭火装置1套，长度为30米，软管卷盘1盘、45L泡沫溶液容器罐、比例混合器、带开关的吸气型泡沫喷枪、导向架、管路组件等；二是水成膜装置与隧道一侧消火栓箱合设，水成膜灭火系统的用量为1L/s。应注意比例混合器处所需供水压力为0.35MPa，泡沫混合液浓度为3%；三是泡沫混合液喷射时间不小于20min，喷枪射程不小于6米;四是系统用水由消火栓给水系统供给，自每组消火栓总管上引出DN25的供水管道;五是通过比例混合器与泡沫原液罐相接，使压力水与泡沫原液按规定比例自动混合，经发泡枪产生泡沫，喷射3%的泡沫混合液；六是水成膜装置内的管材及阀门能均采用不锈钢材质，水成膜系统与消火栓系统合用一套消防给水管网及加压泵组。水成膜泡沫灭火装置主要用于火灾初期灭火，属自救式消防软管卷盘设备，用水量少，可不计入消防用水量。
5）水喷雾系统
一是在隧道和匝道处内设置水喷雾系统，自消防泵房内水喷雾泵组的出水管上引出两根水喷雾取水总管，在隧道分段处设置连通管，形成安全可靠的环网；二是每隔25m设置一处雨淋阀箱，消防时相邻两组系统同时启用，每组系统设5个水喷雾喷头，一次保护的隧道长度为50m。三是在隧道大跨段处的两侧，分别设置雨淋阀箱，消防时火灾报警分区内两侧的雨淋阀同时启动；四是在水喷雾总管上每隔3～5组雨淋阀设一只蝶阀，在总管最高点设放气阀，最低点设泄水阀，隧道内水喷雾喷头动作压力超过0.5MPa处，水喷雾支管上装减压孔板。
6）灭火器布置
一是隧道内发生的火灾分为A、B、E三类；二是在隧道车行道上，每隔50m设一个灭火器箱，与消火栓箱错开设置，内装4瓶5kg磷酸铵盐干粉灭火器；三是在每个消火栓及水成膜泡沫灭火箱内再放置4瓶5kg磷酸铵盐干粉灭火器；四是在盾构段电缆通道内及明挖段检修通道内每隔22.5m放置两瓶4Kg磷酸铵盐干粉灭火器，墙挂式布置。
7）隧道外消防设置
在隧道主线出口和各匝道处，均设置室外消火栓，流量为30L/s。在隧道主线、匝道敞开段设水泵接合器，分别与消防泵房内的消火栓泵出水管、水喷雾泵上出水管相接，距水泵接合器15～40m范围内设置室外消火栓。
8）自动灭火系统设置
该隧道除对盾构井内设计消火栓系统及灭火器外，对高、低压开关柜室、监控室、应急照明电源室、变电所控制室等重要电气设备用房，设置柜式气体灭火装置，柜式气体灭火装置选用柜式七氟丙烷灭火装置。
5结语
该隧道为过江水下隧道，以客运交通为主，洞内火灾主要以B类火灾为主，交通事故或汽车发动机故障、汽车油路、油箱抛锚、滴、漏造成的汽油或柴油燃烧为主要火灾源。一旦发生火灾可能会造成重大人员伤亡、结构坍塌、严重的水患。在设计过中严格遵循规范结合实际增加水喷雾系统，用于火灾时对隧道结构防护冷却，将火情控制在一定的状态下，做到最大限度控制火情，为专业消防队员灭火赢得有利时机，利用良好的降温措施保护隧道结构稳定，防止结构因高温坍塌引发重大事故，造成严重的损失。
作者简介:刘宇晨(1987一),男,硕士，工程师,主要从事给排水和工程管理工作。