綜合管廊內(nèi)排水對象分析及排水系統(tǒng)的選擇

1、綜合管廊內(nèi)排水對象分析及排水系統(tǒng)的選擇摘要：綜合管廊屬于管線高度集約化的地下市政基礎(chǔ)設(shè)施，目前已被推廣用以 解決因管線檢修或擴(kuò)容導(dǎo)致城市道路頻繁開挖的問題。本文對綜合管廊內(nèi)排水對 象及排水系統(tǒng)的選擇進(jìn)行了分析探討，僅供參考。關(guān)鍵詞：綜合管廊；排水對象；真空排水系統(tǒng)一、綜合管廊內(nèi)排水對象1、“規(guī)范規(guī)定的排水對象1.1管廊結(jié)構(gòu)滲漏水規(guī)范”8. 1. 7條規(guī)定綜合管廊應(yīng)根據(jù)氣候條件、水文地質(zhì)狀況、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、 施工方法和使用條件等因素進(jìn)行防水設(shè)計(jì)，防水等級應(yīng)為二級”。另據(jù)地下 工程防水技術(shù)規(guī)范(GB 50108-2008)，地下工程防水標(biāo)準(zhǔn)見表1。綜合管 廊防水等級為二級，參考表1中隧道工程的平均滲漏

2、量0. 05L/ (m2d)，以圖 1所示雙艙綜合管廊為例，一個(gè)排水區(qū)間(按200m考慮)的滲漏量。滲= 20 x200 x0. 05 = 200 (L/d)=0. 2m3/d = 0. 008 3m3/h。1.2管道檢修放空水管道內(nèi)水管主要有給水管、中水管、空調(diào)水管及熱力管等，管徑從DN3001 500均有涉及，因此水管的檢修放空水量變化范圍很大。一般來說，相比較于直 埋管道，管廊內(nèi)的敷設(shè)環(huán)境更好、運(yùn)維條件也更為優(yōu)越，且管廊內(nèi)給水管、再生 水管等壓力水管大多采用鋼管(或無縫鋼管)，鋼管漏損主要發(fā)生在腐蝕穿孔焊 縫處，從滴水、漏水”開始，如得不到及時(shí)維護(hù)則穿孔或裂縫增大，成為管道爆 裂的隱患，

3、一旦管網(wǎng)內(nèi)壓力波動升高，則易發(fā)生爆管。因此，在施工質(zhì)量得以保 證的前提下，鋼管爆裂從隱患至發(fā)生存在一個(gè)變化過程。運(yùn)行中可采取如下措施： 加強(qiáng)管廊內(nèi)日常巡視及維護(hù)，把管廊內(nèi)壓力水管爆裂的可能性降到最低； 當(dāng)發(fā)現(xiàn)管道滴漏時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉相應(yīng)管道進(jìn)出管廊的檢修閘，并對管道進(jìn)行維修。 因此，在合理的設(shè)計(jì)和運(yùn)行工況下，管道檢修頻率非常低，管道的檢修防水應(yīng)盡 量排至管廊外，最后剩余的水量通過排水系統(tǒng)排放。2、管廊內(nèi)的其他排水雖然規(guī)范”明確提出管廊內(nèi)的排水系統(tǒng)主要滿足排出管廊的結(jié)構(gòu)滲漏水、管 道檢修放空水的要求，但在管廊中還可能存在消防水、凝結(jié)水等，這些水在管廊 內(nèi)聚集最終也需要通過管廊的排水系統(tǒng)排出，因此有

4、必要對管廊其他排水的水量 進(jìn)行分析計(jì)算。2.1消防排水規(guī)范”7. 1. 9條規(guī)定干線綜合管廊中容納電力電纜的艙室，支線綜合管廊 中容納6根及以上電力電纜的艙室應(yīng)設(shè)置自動滅火系統(tǒng)；其他容納電力電纜的艙 室宜設(shè)置自動滅火系統(tǒng)”。據(jù)此，圖1所示管廊的電艙應(yīng)設(shè)自動滅火系統(tǒng)，目前 管廊可選用的自動滅火系統(tǒng)有高壓細(xì)水霧系統(tǒng)和超細(xì)干粉系統(tǒng)等，當(dāng)采用高壓細(xì) 水霧系統(tǒng)時(shí)，火災(zāi)消防后，管廊內(nèi)還有消防廢水需要及時(shí)排出。以圖1所示管廊 為例，僅考慮在電艙內(nèi)設(shè)高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，消防分區(qū)按200m計(jì)，保護(hù)面積 為400m2,噴霧強(qiáng)度為1. 01L/ (minm2)，設(shè)計(jì)流量按照開式系統(tǒng)最大保護(hù)區(qū) 同時(shí)開啟噴頭數(shù)流量的1

5、. 05倍計(jì)，Q消=400 x1. 01x1. 05 = 424 (L/min) = 25. 4m3/h。當(dāng)管廊采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)時(shí)，滅火后的消防水量大，不能忽 略。2.2管廊內(nèi)凝結(jié)水管廊內(nèi)的凝結(jié)水是由于空氣的溫度和濕度差造成。我國南方地區(qū)夏季的空氣 溫度高、濕度大，管廊為地下工程，管廊內(nèi)的溫度比室外溫度低，因此結(jié)露不可 避免。例如：在華南某綜合管廊工程夏季設(shè)備安裝階段，管廊內(nèi)通風(fēng)段的誘導(dǎo)風(fēng) 機(jī)及其他金屬設(shè)施腐蝕的速度明顯比不通風(fēng)段更快且管廊內(nèi)壁有水珠，下面對夏 季管廊內(nèi)的凝結(jié)水進(jìn)行分析說明。圖2是管廊標(biāo)準(zhǔn)段的通風(fēng)系統(tǒng)示意。定義進(jìn)入 管廊的空氣溫度（即室外溫度）為T1，相對濕度為Rh，管廊

6、內(nèi)空氣溫度為T0， 排風(fēng)亭排出空氣溫度為T2。以（2. 0m + 3. 0m） x3. 0m雙艙斷面為例，按照 換氣2次/h計(jì)算，則管廊一個(gè)200m的排水區(qū)間空氣量Q氣為6 000m3/h。為 簡化計(jì)算，取管廊排出空氣溫度等于管廊內(nèi)空氣溫度，相關(guān)計(jì)算參數(shù)見表2。二、排水系統(tǒng)1、常規(guī)排水系統(tǒng)根據(jù)規(guī)范”，目前管廊內(nèi)常規(guī)排水方式是在綜合管廊縱向的低點(diǎn)設(shè)置集水坑， 管廊內(nèi)廢水通過明溝流入集水坑，一般來說，集水坑內(nèi)設(shè)2臺潛污泵（見圖3）， 集水坑內(nèi)同時(shí)配備液位計(jì)，根據(jù)液位控制潛污泵的開啟和關(guān)閉。排水區(qū)間長度一 般不大于200m，潛污泵流量一般為30m3/h，其揚(yáng)程根據(jù)集水坑內(nèi)水位標(biāo)高及排 出點(diǎn)標(biāo)高等因素

7、確定。圖3中電力艙廢水接入綜合艙的集水坑，應(yīng)采取水封等措 施。根據(jù)上述分析計(jì)算，目前集水坑+排水泵的常規(guī)排水系統(tǒng)可以滿足管廊排 水的要求，常規(guī)排水系統(tǒng)的適用性和有效性在多年的管廊工程實(shí)踐中也得到較好 的印證，截止目前尚未有該系統(tǒng)無法滿足工程需求的報(bào)道，但常規(guī)排水系統(tǒng)也存 在一些問題，主要如下：（1）用電設(shè)備數(shù)量多，且出于對水泵的安全性考慮， 集水坑內(nèi)一直存有積水，運(yùn)維難度較大；（2）由于排水區(qū)間一般不大于200m， 當(dāng)管廊較長時(shí)，排水點(diǎn)多且分散；（3）考慮管廊的安全，集水坑一般設(shè)在管廊 低點(diǎn)或多層節(jié)點(diǎn)最下層底部，但這種方式使基坑深度增加，導(dǎo)致基坑支護(hù)費(fèi)用增 加、降水困難、施工難度加大等。2、真

8、空排水系統(tǒng)2.1真空排水系統(tǒng)的組成一般來說，真空排水系統(tǒng)主要由收集箱、真空管道、真空罐、真空泵、排水 泵和除臭生物濾池組成，見圖4所示。2.2真空排水系統(tǒng)特點(diǎn)真空排水系統(tǒng)更適合排水點(diǎn)分散、水量較小的情況。對于大水量的排除，采 用提升泵的方法更為可靠。系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)有以下5點(diǎn)：受地形限制較少，適用范圍 廣。由于管道采用有壓輸送污水，不需要保持嚴(yán)格的管道坡降，易于污水提升， 管道布置靈活性。有利于環(huán)境保護(hù)。很高的氣密性管道經(jīng)常保持真空狀態(tài)，可 避免污染地下水和土壤；管道內(nèi)污水流速遠(yuǎn)大于重力系統(tǒng)中的自凈流速，管道的 檢修防水應(yīng)盡量排至管廊外，最后剩余的水量通過排水系統(tǒng)排放。系統(tǒng)綜合費(fèi) 用較低。真空排污系統(tǒng)

9、管徑相對較小，管道敷設(shè)無坡度要求，能自由沿地形實(shí)現(xiàn) 淺埋。因此，與重力排水系統(tǒng)相比，真空排水系統(tǒng)在管材、土方開挖量和回填量 等方面費(fèi)用都得到大幅度降低。有利于減少總裝機(jī)容量，廢水的排放點(diǎn)大幅減少。管道 負(fù)壓有利于控制臭味。系統(tǒng)缺點(diǎn)有如下4點(diǎn)：當(dāng)提升高度較大時(shí)，真空管道一般采用鋸齒形敷設(shè) 方式，兩個(gè)相鄰鋸齒形提升彎之間的管道坡度不應(yīng)小于0. 2%。真空排水主管 爬坡累計(jì)高度不宜大于5m。單個(gè)真空泵站的真空主管的長度不宜大于4 km, 當(dāng)收集范圍較大時(shí)，需根據(jù)情況設(shè)置多個(gè)真空泵站并配合潛水泵使用。系統(tǒng)的 檢修維護(hù)工作量較大，技術(shù)要求較高。2.3真空排水系統(tǒng)在管廊中的應(yīng)用自20世紀(jì)90年代真空排水系

10、統(tǒng)引入我國，已廣泛應(yīng)用于地鐵站、高檔小區(qū)、 飛機(jī)及動車等諸多領(lǐng)域并取得良好效果。結(jié)合上述真空排水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和綜合管 廊內(nèi)排水的特點(diǎn)，將真空排水系統(tǒng)應(yīng)用于綜合管廊，技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上是 合理的。在管廊每一排水區(qū)間的縱向低點(diǎn)的電力艙和綜合艙分別設(shè)置收集坑，每 個(gè)收集坑設(shè)探槍式真空收集器，探槍式真空收集器主要由底部探槍（細(xì)管與液位 感應(yīng)）模塊和控制與監(jiān)控模塊組成。真空排水系統(tǒng)工作原理是排水溝的廢水流入 集水坑內(nèi)，水位達(dá)到設(shè)定高度后，觸發(fā)控制器，真空閥啟動，將廢水吸入真空 管道，經(jīng)過設(shè)定時(shí)間后，真空閥關(guān)閉，完成一次排污。目前，綜合管廊中常用排 水能力為5L/s的真空閥，考慮安全等因素，設(shè)計(jì)時(shí)單個(gè)真空閥的排水能力按3L/ s計(jì)，因此，考慮排水能力及安全余量，當(dāng)管廊采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)消防時(shí)， 每個(gè)集水坑中可設(shè)置4個(gè)真空閥（3用1備），總設(shè)計(jì)排水能力為32. 4m3/h； 當(dāng)管廊未采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)消防時(shí)，每個(gè)集水坑中可設(shè)置3個(gè)真空閥（2 用1備），總設(shè)計(jì)排水能力為21. 6m3/h，即可滿足管廊的排水要求。一般來說 綜合管廊內(nèi)排水比較干凈、無惡臭產(chǎn)生，因此真空排水系統(tǒng)應(yīng)用于綜合管廊工程 時(shí)，系統(tǒng)無需設(shè)置除臭生物濾池。結(jié)束語通過對綜合管廊內(nèi)排水對