• 11月23日 星期六

下雨不走低!14年前郑州为啥优选隧道方案?木已成舟又该怎么完善

考虑到对城市景观的影响,郑州市最终选择在主城区建下穿隧道!可能谁也想不到,14年后这一决策究竟会给郑州带来什么?

如果郑州当初建的是高架桥,而不是那么多下穿隧道,遇到罕见暴雨损失会不会小很多?为什么偏偏选择了后者?

郑州为什么选择建隧道?

我们把视线回到2007年底,作为中原城市群核心城市的郑州,审议并批准实施了《城市综合交通近期建设规划(草案)》,为了打造贯穿城市的快速交通网络,在主城区立交系统规划中,计划新建33座道路立交,其中在主城区交通主通道上规划了28座简易立交,这些简易立交以下穿隧道为主,而其中贯通市区的两条主要干线将建两条地下长隧道,京广路隧道就是其中之一。

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缓解和预防省会郑州交通拥堵的蓝图绘出。郑州雄心勃勃提升城市品位,打造城市形象的计划,需要更好的交通基础设施来支撑。而此前郑州市区的内部路网问题颇多,一是路网结构不合理,同时受到铁路影响,市区贯穿道路较少,二是市区道路多为双向两车道,道路狭窄,通行能力不足。

试想拓宽原本狭窄的城市道路,在两侧建起鳞次栉比的高楼大厦,中间却被一条高架阻隔,会是什么效果?高架桥这种轴线性的城市快速通道,占领了城市有限的地上空间,粗暴地划破了城市原有的有机体交流网络,原本完整的环境景观也会被切割的七零八落,巨大的尺度往往与城市特色保护要求相冲突,还有噪音及震动对沿线临近住户的干扰。对于决策者而言,城市立体交通形式的天平,无疑悄悄地偏向了下穿隧道,认为只有采取连续下穿、节点下穿等立体交叉形式,才能在减少对沿线自然景观破坏的同时,实现通道连续车流量。

中国工程院战略咨询中心曾对郑州的地下空间有过调研,结果显示:经过近10年的建设,到了2019年,郑州人均地下空间规模指标为全国地级以上城市均值的三倍,远超合肥、武汉等中部地区城市,接近南京、杭州水平。

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被冤枉的郑州

如果说仅仅是为了要景观效果,主城区就不建高架桥,也冤枉郑州了。比如原本规划的农业路快速通道,是主城区北部东西向主干路,采用下穿隧道形式。但是在2014年突然变更规划,从南阳路到中州大道段改为高架桥,这又是为什么呢?难道决策者对后面的洪涝灾害有所预感。

当然不是,官方认为:和建地上高架相比,建地下隧道拆迁范围大、工程难度大、造价高,不仅沿线地上拆迁,地下市政给排水、电力、热力、燃气、通信等管线也要切改,而且今后修建地铁难度也要增加;同时,沿街门面、学校和其他单位也不愿被拆迁,综合考虑各方因素后更改为高架方案。当然建高架桥,也有反对的声音,比如沿线居民担心噪音问题,乃至有人担心农业路东段高架建成,会“毁掉”路两边已经成规模的“总部经济”。但最终,这条高架建成了。

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下穿隧道既成事实,应该怎么完善?

既然下穿隧道已经建成,再改建高架已不可能,面对这样的现实,今后如何避免洪涝灾害带来的损失呢?@工程师天张按洪水预防,涝水控制,灾害规避、减轻与恢复三个层面,简单梳理了一下,与大家共享。

1️⃣先说洪水预防,这个是区域层面应该考虑的,为了防止洪灾的发生,应以工程性的措施为主,对关键的水库、河道等筑防洪堤,在流域范围内适当位置规划建设蓄滞洪区等等,把洪水拦截在城市等重要地区之外。但是,面对此次郑州7·20特大洪涝灾害,这个措施显然不适用,因为雨就下在了郑州本地,形成了内涝。

2️⃣而防止城市内涝灾害发生,无非两个途径。一是下来的雨先蓄存下来但是还不能出现淹泡,那就需要建设渗滞蓄工程,比如海绵城市的做法;二是暂存不下来时就要及时排出去,因此对应要实施大型管网、泵站等工程建设,疏浚行洪排涝河道水体等。这些仍然是城市整体层面上该做的事情,这里不再展开讨论。

3️⃣最后就是针对下穿隧道本身的避灾、减灾措施了,也是本文重点探讨的方向。

洪涝灾害带给下穿隧道的原罪,怎么破?

怎么让下穿隧道在面对突如其来的洪涝,能够不产生危害或降低损失,@工程师天张认为应该分工程性措施和非工程性措施两种,而且应以后者为主。

1️⃣先说非工程性措施。就如此次郑州7·20特大洪涝灾害,很多市民都在吐槽:为什么气象部门三番五次预警下,隧道管理部门就不能及时关闭隧道,这样就不会带来人员伤亡

这个情况被有相似情形的台北看在眼里,他们立即提出了多道针对性措施。比如,根据气象预警对隧道进行管控。当气象局发出大雨预报,应根据降雨情况,管理单位先派员到地下隧道出入口处开展交通管制,达到红色预警状态,则严禁车辆进入地下隧道,车辆只出不进。

其实,郑州市的《应急预案》也有要求:当桥涵、隧道积水超过30厘米时,管理部门有权立即封闭相关路段交通。京广路隧道是这么做的,但谁也没想到雨下得那么大,那么急,以至于大量的雨很快就灌入了隧道内。但是也有其他隧道并非一直在等30厘米的死杠杠,早早采取了封闭隧道措施,结果就没有发生人员被困。

除了提前关闭,台北方面还要求:地下隧道应全线设置紧急广播系统,已在地下隧道内的车辆,若车子泡水无法行驶,则通过广播立即疏散人员,确保清空地下隧道内人员。这也是劝导隧道使用者弃财保命的关键一招。

2️⃣再谈谈工程性措施。首先是想方设法把涝水阻挡在隧道外,其次是水进到隧道怎么排,最关键的是人怎么快速疏散。

先说怎么把水挡在隧道外。最好理解的就是隧道进口设置高一些,超过周边地面,这个高差就是为可能的降雨积水深度做预留,专业上叫反坡高度,也有叫防水驼峰的。经查京广路隧道的几个反坡高度大都在0.3~0.6米范围内,如果外围道路积水超过这个高度,雨水就会倒灌进入隧道,所以在保证行车安全及舒适的前提下,应尽量提高防水驼峰高度才好。

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在隧道出入口的开敞段,仍然会接雨,怎么办?一般会设置截流沟,拦截一部分雨水,直接排入临近市政管道,减少最终汇流入隧道的雨量。不能拦截的就要继续往隧道里流,我们惯常的做法,就是利用隧道内设置的排水泵站往周边雨水管道或者排洪河道强排了。但是,美国纽约皇后区中城还有其它隧道,在2012年“桑迪”飓风带来的暴雨破坏之后,采取了新的玩法——隧道口增设防洪门,据悉每道门大约25吨重。这些防洪门会在接到台风洪涝灾害等预警后提前人工关闭,把雨水挡在隧道门口之外,以防快速灌入。我国还未见此类工程报道。

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当雨水突破各种防线,不可避免地进入隧道内,就要启动隧道内的排水泵站了。郑州市区的下穿隧道设置了排水泵站,多位于下穿隧道的最低点,泵站分为上下两层,下层是集水池,水泵常设两用一备,为自动控制启停方式运转。但是这样的隧道设计,其实潜藏着几个隐患:

(1)泵站的抽升量按P=10年考虑来设计,如果跟其它铁路立交的雨水泵站来比,已有很大提高,但是对于长隧道这样的设计是否会出现大量外水流入导致抽排不及淹泡隧道呢?此次郑州7·20特大洪涝灾害已有结果,肯定是不够,但是需要提高到多少,有多大的保证率,还需要有关专家研究确定合理取值。

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(2)虽然泵站集水池进水沟前设置了格栅,用来拦截冲过来的垃圾,但是往往会出现清理不及时,从而堵塞进口,导致水泵停泵现象。此次洪涝灾害事后清理时发现道路右侧的汇水边沟就被大量杂物堵塞的情况,势必导致流入下层集水池的水量减少。建议要增加日常的人员巡视、沟内杂物清理,还要在进水格栅处增加粉碎式格栅机。

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隧道内右侧汇水边沟盖板被杂物堵塞

(3)泵站的集水池容积按往常规则,一般取排水量最大的一台水泵的30秒流量,大约15立方米,这对于突如其来的大量雨水而言,肯定是不够的,建议适当增大集水池容积和水泵流量以防万一。

(4)排水泵房设置在地下,而泵房的出口只在隧道快车道一侧壁上,水泵集水间上层空间有限,吊装设备无法进入,这就导致假如水泵需要提上来维修,只能完全靠人力,简直是困难重重。如果水泵一直带病运转,谁又能保证这有限的排水力量在关键时刻不会掉链子呢?建议把泵站上层空间直接通到地面,设置盖板,便于日常大修时用机械吊装泵体,或紧急情况下维修人员抢修及逃生。

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(5)排水泵站的配电室设置在地下,此次灾害中突遇大量外水涌入隧道,很快就会淹没配电设备,从而导致水泵机组停运,原本设置的保障措施,结果在暴雨中很快失效。据悉京广北路隧道共设2座泵站,满开的排水量约3600立方米/小时,假如事发时能持续保证运转,也许能延缓隧道内被水灌满的时间,增加一些逃生的可能,但是世间没有如果......

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灾害中被淹泡的配电设备

如果大量涌入的雨水完全超过泵房的抽排能力,那就只剩下被困人员紧急逃生一条出路了。但是@工程师天张查遍以下我国现行的隧道设计规范,发现一个很不乐观的现象:隧道内设置的紧急避难或逃生措施,大都是只针对隧道内火灾时怎么做的,比如横向联络疏散通道,竖向上下层疏散通道。但是在水涝淹没隧道时,往往并行的两个隧道都难幸免,所以适合火灾时逃生的疏散通道并不适合。

公路隧道交通工程设计规范 JTG/T D71-2004

城市道路工程设计规范 CJJ37-2012(2016年版)

城市地下道路工程设计规范 CJJ221-2015

铁路隧道设计规范 TB 10003-2016

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通过横向疏散通道进入另一侧隧道

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纵向疏散通道(行车道下层在火灾时更安全)

所以台北方面建议:除地下隧道入口外,为提高安全增设紧急疏散口及逃生梯至地面,避免淹水过快来不及逃生。这种做法目前@工程师天张在国内还没找到。但是在美国、法国和新加坡等国家已有部分先例。比如:

美国纽约地铁考虑了在极端紧急情况下,为乘客提供逃离地铁隧道到达地面的通道;

新加坡要求除了在并行的隧道中间设计横向通道外,还要间隔500米,紧靠隧道内人行便道开设直达地面层的楼梯。

法国要求在隧道或平行走廊中,通常必须设置通往露天的紧急出口。紧急出口前应安装两块标准化面板,提示醒目。

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纽约地铁直达地面的疏散通道

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新加坡隧道疏散通道

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法国隧道设置的逃生通道

除此之外,台北方面还建议:地下隧道两侧安全走道设置高扶手栏杆,防止淹水时被冲走;淹水可能导致停电,两侧走道增设防水型逃生路线指示灯。

愿经过洪涝肆虐过的郑州下穿隧道重生,更希望城市建设者和城市管理者经此一难,将隧道安全短板补齐,切切实实保障人民群众的生命安全。

创作不易,如果您觉得@工程师天张说的在理,别忘了关注我,我将继续努力为大家创作更多的作品。

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