深层排(蓄)水隧道

深层排水、蓄水隧道主要用于城市防洪排涝、截流污染初小雨和传输污水等排水工程中，隧道直径较大，具有排水和蓄水功能，通常都埋置在城市地下深层空间，统称为深层排(蓄)水隧道，简称深隧。它在解决城市内涝、控制水体污染中发挥着重要作用。
目前，国外投入运行的大型深层排(蓄)水隧道项目近20个，主要功能包括提高防洪排涝标准、控制面源污染、污水输送等。近年来国内也开始了深层排(蓄)水隧道工程的研究和应用工作，广州在国内率先完成了深层排(蓄)水隧道系统规划，并进行了东濠涌试验段建设；上海也开展了苏州河区域深层排水调蓄隧道工程规划，试验段目前正在施工。随着我国生态文明建设的深入推进，解决生态环境问题的步伐不断加大，深层排(蓄)水隧道工程作为提高城市排水能力、有效控制污染的重要工程技术手段得到越来越多的应用。武汉、深圳、成都等地正在进行深层排(蓄)水隧道的研究和规划工作。
深层排(蓄)水隧道建造在城市地下深层空间，不占用宝贵的城市建设用地，对城市地下空间利用的影响也较小，在用地紧张、浅层排水系统改造困难、地表调蓄工程实施困难的地区，深层排(蓄)水隧道工程有不可替代的作用。但同时也应该看到，深层排(蓄)水隧道工程的建设投资大、施工周期长、施工难度大，且对运行维护的要求较高。在深层排(蓄)水隧道工程的规划和设计阶段要做好地下空间规划的协调，同时要进行充分的技术经济比较，宜在地下建筑密集、地下浅层空间已无利用条件的经济条件较好地区推广应用。
深层排(蓄)水隧道的主要功能是控制城市水体污染和防洪排涝，但在规划论证中首先应对城市的地表径流和径流污染过程及特点进行充分研究，地表径流和径流污染的形成与降雨特征、土地利用、地表处理、土壤类型、人民生活习惯、城市卫生状况、地表污染物数量、坡度、地下水位等因素都有密切关系，应通过充分论证确定深层排(蓄)水隧道的使用功能。深层排(蓄)水隧道不一定要同时实现这两个功能，也可以选择其中一个功能。
不同功能的深层排(蓄)水隧道在城市不同的排水系统中发挥着不同的作用，使得深层排(蓄)水隧道的分类也是多种多样。按纳入水质不同，可以分为污水深隧、雨水深隧、合流制深隧等；按在排水系统中发挥的不同作用，又可以分为转输型深隧、蓄水型深隧、复合型深隧等。经过对国内外深层排(蓄)水隧道工程案例分析，我们认为按照其功能定位、运营维护、调度管理等方面的不同之处进行分类更合理，由此提出了四种主要类型： 污水转输深隧、行洪排涝深隧、初小雨截流深隧及复合功能深隧。
深层排(蓄)水隧道系统通常由预处理构筑物、跌水竖井、连接支隧、主隧道、末端枢纽泵站等主要构筑物组成。预处理构筑物是浅层管道和深层排(蓄)水隧道系统的连接构筑物，实现深层排(蓄)水隧道的截流调蓄、行洪排涝、沉淀物去除、通风除臭等功能；跌水竖井主要起整流和消能作用，使高位来水顺利跌入深层排（蓄）水隧道；主隧道主要提供调蓄和转输来水的作用；深层排(蓄)水隧道末端枢纽泵站将深层排(蓄)水隧道转输水量提升排入受纳水体或污水处理厂。深层排(蓄)水隧道的工艺设计涉及许多关键技术问题，比如深层排(蓄)水隧道与地面收集管道的衔接方式、竖井消能的跌落形式、水流的瞬态控制、主隧的浪涌控制、排放水流控制、运行时的通风和臭气控制、主隧沉积物管理等。
深层排(蓄)水隧道的构筑物形式与传统的城镇排水工程构筑物类似，主隧道通常采用盾构形式，其规模也没有突破目前国内常规的交通盾构隧道，但深层排(蓄)水隧道工程*突出的特点就是埋置很深，且结构空间内充满水体，这在目前我国大规模城市地下空间开发应用中也属于罕见的超深地下储水结构。由于深层排(蓄)水隧道工程通常都是建在城市密集地区，环境影响控制要求高，这就给结构设计、施工提出了新的技术挑战。根据深层排(蓄)水隧道工程结构的特点和施工特殊要求，本书主要针对深层排(蓄)排水隧道工程结构设计和施工中涉及的关键技术问题进行阐述，比如超深圆形竖井土压力计算、地下连续墙叠合结构力学分析、超深地下连续墙的施工、输水盾构隧道结构计算和抗震验算及隧道耐久性等。
运营维护是深层排(蓄)水隧道工程建设需要考虑的重要内容，它是确保工程有效实施和发挥作用的重要保障，需要从运行调度控制、设备维护、隧道清理、信息化和自动监控等方面进行系统管理。
深层排(蓄)水隧道建设在我国处于起步和探索阶段，许多技术问题需要通过不断的实践、研究和总结来加以解决，已有的工程案例和研究成果可以让我们少走弯路，希望本书能为从事该项工作的专业人员提供积极帮助。
本书编写过程中参考了大量的国内外已建的深层排(蓄)水隧道工程案例和相关的研究文献，并引用了部分图片和参数，这些经典工程案例和研究成果对本书的编制完成起到很大的帮助，在此一并表示感谢。
由于编写时间匆忙和作者水平有限，书中的缺点和错误难免，恳切希望广大读者批评指正。

作者2020年3月

深层排（蓄）水隧道具有城市防洪排涝、截流污染初小雨和传输污水等功能，被国外许多发达国家城市用于解决城市内涝和水体污染工程，深层排（蓄）水隧道工程建设在我国处于起步阶段，很多技术问题需要通过研究和工程实践加以深入认识。本书结合国内外深层排（蓄）水隧道工程建设案例和研究成果，对城市水体污染与水文特征、深层排（蓄）水隧道功能和分类、国内外典型深层排（蓄）水隧道工程应用、深层排（蓄）水隧道系统工艺设计、深层排（蓄）水隧道工程结构设计、深层排（蓄）水隧道运营与维护等进行了系统总结和阐述，可供从事深层排（蓄）水隧道工程规划、设计、施工和运维等相关工程师参考，也可供科研院所及高校相关专业师生参考。

周质炎，上海市政工程设计研究总院副总工程师，教授级高级工程师、国家一级注册结构工程师、英国皇家特许结构工程师、国务院政府特殊津贴专家、上海市建设系统专业学科带头人。长期从事隧道工程、城市轨道交通和地下空间结构的设计和研究工作。先后设计和主持完成大型市政工程项目设计和研究百多项，获得国家、市级科技进步奖5项和优秀设计奖20多项。近年来主持和参加了多项国家和市规范的编制工作，在国内外各种专业杂志和学术交流会上发表论文四十多篇，申请和授权专利三十余项。曾获上海市青年咨询精英、上海市科技标兵等荣誉。

第1章绪论1

第2章城市水体污染与水文特征5
2.1城市水体污染5
2.2面源污染与城市排水体制的关系20

第3章深层排(蓄)水隧道功能和分类26
3.1深隧的功能26
3.2深隧的分类和设计规模31

第4章深层排(蓄)水隧道系统工艺设计46
4.1工艺设计概述46
4.2预处理构筑物46
4.3跌水竖井56
4.4浪涌现象68
4.5通风82
4.6臭气控制92

第5章深层排(蓄)水隧道结构设计102
5.1超深竖井103
5.2深层隧道125
5.3深隧工程耐久性149
5.4深隧抗震分析161

第6章深层排(蓄)水隧道运营与维护173
6.1运营管理173
6.2维护管理176
6.3采用远程遥控移动设备(ROV)和自动监控系统进行检查180

第7章国内外典型深层排(蓄)水隧道工程案例185
7.1案例简介185
7.2日本东京都外围圈隧道工程186
7.3日本和田弥生干线调蓄隧道工程188
7.4日本东京都第二溜池干线与胜哄干线190
7.5日本横滨市今井川深隧排水调蓄系统193
7.6英国泰晤士河隧道工程195
7.7美国芝加哥隧道及水库隧道工程(TARP)197
7.8美国奥斯汀沃勒河隧道工程200
7.9美国密尔沃基排水隧道工程203
7.10美国印第安纳波利斯初雨调蓄深隧205
7.11墨西哥城排水深隧207
7.12新加坡深层污水隧道工程(DTSS)208
7.13马来西亚Smart隧道212
7.14中国香港净化海港计划深隧工程216
7.15中国香港雨水排放深隧系统219
7.16中国广州深隧排水系统223
7.17中国深圳南山—前海深隧工程226

参考文献231