随着我国地铁轨道交通的发展，过江地铁隧道越来越多，公路交通工程资质，其中隧道排水部分的作用日益重要。今天小编结合南京地铁3号线大盾构过江隧道工程（包括过江电缆管廊），从水泵提升方案、废水泵房的设计形式、废水泵房水池优化设计等几个方面进行讨论比较，重点介绍废水排水系统设计思路。
废水排水系统提升方案
隧道排水废水量一般包括3部分：消防废水、隧道结构渗漏水、消防管道爆管废水。其中关于消防管道爆管废水的排水量，在设计中做了相应处理后可以不考虑，具体做法在笔者所著文献里做了详细说明，此处不再赘述。盾构隧道结构渗漏水一般按1L/（m²·d）计算，本隧道中取4.7m³/h；消防废水量按消防给水量考虑，取36m³/h；考虑到其他一些因素，本隧道排水废水量按40~50m³/h考虑。在水下隧道设计中，一般每个泵房内设3台水泵，平时1用2备，消防时2用1备；因此，每台水泵流量一般取20~25m³/h。
废水排水系统提升方案，主要是确定废水排水泵提升级数和废水泵房内水泵数量，这将直接关系到废水排水系统的投资大小和运行成本高低，是废水排水方案的主要内容之一。下面从规范要求、水泵选取、投资费用及运营管理等方面，对分级提升方案及一级提升方案进行综合比较。
本工程于2009年开始初步设计，2010年开始施工图设计，当时执行的规范为《地铁设计规范》（GB 50157-2003，以下简称旧版规范）。旧版规范第13.3.4条第1款规定：“区间隧道主排水泵站应设置在线路实际坡度最低点，每座泵站所担负的区间长度，单线不应大于3km，双线不应大于1.5km”。本过江隧道总长度约为3353m，根据上述规范中双线隧道排水泵站服务长度不应不大于1.5km的要求，本隧道工程的排水系统方案应至少设计为两级提升方案（即方案1，见图4）。即一共设计3座泵站（1#~3#），每座排水泵站内设置3台潜水泵，3座废水泵房的服务长度分别为：1020m、1300m、1033m；经计算每座排水泵站中每台水泵需要的相对合理参数均为：Q=25m³/h，h=40m。运行时最低点的2#废水泵房首先将废水提升至1#废水泵房，再由1#废水泵房直接提升至浦珠路站室外地面，3#废水泵房的废水则直接就近由滨江路站接至车站室外排水管网。
下面从投资、运营费、管理等角度对方案1、方案2进行分析比较。投资主要包括泵房的土建费用、设备费用、管材费用、电线电缆费用及相关的配套费用，其中，因废水泵房而增加的土建费用基本可以忽略不计；运行费用主要是电费；
废水泵房的设计形式
本工程采用盾构法施工，废水泵房设置在隧道最低点，必须利用行车道床与盾构底板之间的空间设置废水泵房的集水池；由于盾构隧道断面尺寸有限，疏散平台宽度仅为600mm，不满足废水泵维修的空间要求，并且，将废水泵吊到行车道床上面将影响地铁的运行，也就是说废水泵维修只能在废水泵房的集水池内进行，即平时为湿式废水泵房，维修时为干式废水泵房，我们把它定义为“动态干式废水泵房”。同时，当某台废水泵出现故障需要进行维修时，应保证其他废水泵的正常工作，即不影响江底废水泵房的正常排水功能，也就是说，整个水池不能同时完全干式，我们把它定义为“局部动态干式废水泵房”。为此，本工程采取了全新的设计理念来解决上述问题，即设计了局部动态干式废水泵房。
局部动态干式废水泵房布置设计思路表达如下，将废水泵房设计为3格，底部用管道和进水廊道相连，并在连接管设置闸板。每隔水池分别设置水泵吊装孔及检修人孔。水泵的维修流程为：当1#废水池内的水泵出现故障时，首先启动2#、3#废水泵，将整个水池的水抽至最低水位，然后关闭闸板a，用备用的小型移动泵将1#废水池的余水抽至2#废水池，当水位降至小型移动泵的停泵水位时，检修人员通过检修人孔进入池内对水泵进行检修。同理，当2#或3#废水泵出现故障时，打开其余2台水泵，将水抽至最低水位，然后关闭闸板b或c，并用移动检修水泵将余水抽至其余两格废水池，工作人员通过检修人孔进入池内对设备予以检测或维修。也就是说，废水泵初次安装时，通过吊装孔吊入安装；平时废水泵维修时，工作人员通过检修人孔进入废水池检修废水泵，检修不影响地铁运营；废水泵损耗严重需要更换时，等到晚间地铁停运时，通过吊装孔吊出运走。
这种废水泵房形式的优点为：废水泵房占用空间小，废水泵维修方便，废水泵维修不影响地铁正常运营。
废水泵站水池优化设计
从盾构隧道标准断面布置情况（见图7）可以看出，废水泵房及水池和电缆管廊在空间上有冲突；为了解决此冲突，笔者做了如下处理：①将四排比较粗的防水动力电缆布置在废水池上面500mm的干燥处范围内，同时，不要让防水动力电缆和废水泵房扬水管、人孔、废水泵检修孔产生冲突；②将四排通信电缆移动到废水池边墙外侧，通过穿预埋在混凝土中的塑料管方式铺设；③废水泵房水池内设低报警水位、停泵水位、一泵启泵水位、二泵启泵水位、高报警水位（三泵启泵水位），高报警水位离废水泵房顶板距离为600mm。处理后的布置见废水泵房断面布置见图8。这样布置优点是：①比较粗的防水动力电缆铺设顺直，安装维修空间有保证，通信电缆布置虽然绕弯较多，但也比较容易实现；②能保证动力电缆、通信电缆在相对干燥空间内铺设；③废水泵房及水池和电缆管廊在空间上不冲突。
根据废水泵平面布置图、水位布置情况，结合隧道纵剖面资料，计算得到其有效容积最大体积为18m³；水泵房设计3台水泵，平时1用2备，消防时2用1备；所以，根据新版规范要求消防废水池体积需要9~12m³；实际废水池容积大于规范要求容积，满足设计要求；说明上述处理废水泵房和电缆管廊冲突方法是可行的。
结语
本文结合南京地铁3号线大盾构过江隧道工程，对如何在有限的空间内，解决废水排水系统难点问题提出了自己的看法。认为在合理的废水排水系统提升方案基础上，根据国内水泵厂家的水泵参数、隧道纵断面特点进行优化，这是设计出高效节能的废水排水系统的基础。设计中要结合地铁隧道施工方法、剖面布置情况，合理设计废水泵房形式，这是保证废水泵维修不影响地铁正常运行的关键。在隧道内设有过江电缆管廊的情况下，设计废水泵房时，一定要预留好过江电缆的位置，以免影响过江电缆的铺设和运营。