成都地鐵2號線洪柳車輛段給排水設(shè)計與思考

林 宏,羅正洲,馬永靜

(中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司,四川成都610031)

1 工程概況

成都地鐵2號線一期工程線路始于成灌客運站，止于經(jīng)干院站，線路全長22.380 km。設(shè)有20座地下車站、1座洪柳車輛段與綜合基地、2座主變電所，1座控制中心。一期工程已于2012年9月16日通車試運營。

洪柳車輛段與綜合基地(以下簡稱洪柳車輛段)位于成都市區(qū)東面，老成渝路(驛都大道)與繞城高速公路相交處的東南角。

洪柳車輛段設(shè)置了完善的給排水設(shè)施。其中給水系統(tǒng)由生產(chǎn)、生活給水系統(tǒng)，熱水系統(tǒng)和消防給水系統(tǒng)三部分組成；排水系統(tǒng)由生活污水系統(tǒng)、生產(chǎn)廢水系統(tǒng)及雨水系統(tǒng)三部分組成。

2 給水系統(tǒng)

2.1 水源

洪柳車輛段北側(cè)老成渝路上既有城市自來水給水管DN300、 DN600各一根，水壓0.23 MPa以上，車輛段采用該兩路水源。

考慮充分利用市政水壓，室外不設(shè)加壓泵房，室內(nèi)局部加壓。為保證消防用水，從市政二根不同的給水干管上分別接入DN250的給水管，引入管上均設(shè)置倒流防止器。

2.2 用水量

設(shè)計年度用水量見表1。

表1 設(shè)計年度晝夜用水量(近期)

2.3 生產(chǎn)、生活給水系統(tǒng)

室外給水系統(tǒng)采用生產(chǎn)、生活與消防共用的管網(wǎng)系統(tǒng)，管網(wǎng)布置成環(huán)狀，由兩路市政管道直接供水。給水管網(wǎng)直接供二層及以下的生產(chǎn)、生活房屋用水，超過二層的生產(chǎn)、生活房屋采用室內(nèi)加壓設(shè)施單獨加壓供給。

2.4 消防給水系統(tǒng)

洪柳車輛段按同一時間發(fā)生一次火災(zāi)考慮。設(shè)計的室內(nèi)水消防系統(tǒng)有：室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)和廚房水噴霧自動滅火系統(tǒng)。室外消防采用低壓給水系統(tǒng)，室外消防秒流量按25 L/s計，火災(zāi)延續(xù)時間3 h。消火栓沿間距不超過120 m，其出口壓力不小于0.1 MPa。

綜合樓、運用庫、聯(lián)合廠房、運轉(zhuǎn)綜合樓、雜品庫、調(diào)機/工程車庫、物資總庫、材料庫及汽車庫設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，室內(nèi)消防采用區(qū)域臨時高壓系統(tǒng)：室內(nèi)消火栓系統(tǒng)在車輛段內(nèi)形成環(huán)狀管網(wǎng)，共用消火栓泵及高位水箱。綜合樓內(nèi)按中危險I級設(shè)置噴頭，用水量見表2。物資總庫按照倉庫危險等級設(shè)置自噴系統(tǒng)。

表2 室內(nèi)消防用水量統(tǒng)計

2.4.1 室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)

綜合樓、運用庫、聯(lián)合廠房、運轉(zhuǎn)綜合樓、雜品庫、調(diào)機/工程車庫、材料庫及汽車庫設(shè)置消火栓系統(tǒng)，其室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，消防用水量15 L/s,火災(zāi)延續(xù)時間2 h；物資總庫的消防用水量10 L/s,火災(zāi)延續(xù)時間3 h。室內(nèi)消防采用臨時高壓系統(tǒng)，消防用水由綜合樓內(nèi)有效容積為600 m3的消防水池及水泵房內(nèi)的消防泵組供給，消火栓消防泵按一用一備設(shè)置。在綜合樓樓頂設(shè)有消防水箱以滿足火災(zāi)初期消防用水量，室外設(shè)置DN100的水泵接合器。

2.4.2 自動噴水滅火系統(tǒng)

洪柳車輛段綜合樓、物資總庫內(nèi)除不宜用水撲救的場所均設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)。物資總庫倉儲區(qū)按照倉庫危險I級設(shè)置早期抑制快速響應(yīng)噴頭的自噴系統(tǒng)，其余輔助辦公用房按中危險I級設(shè)置自噴系統(tǒng)。自動噴水滅火系統(tǒng)給水由水泵房內(nèi)的噴淋泵組供給，噴淋消防泵按兩用一備設(shè)置。自動噴水滅火系統(tǒng)和消火栓系統(tǒng)共用設(shè)置在維修中心綜合樓屋頂?shù)囊蛔?8 m3消防水箱和一套消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備，以滿足火災(zāi)初期消防供水要求。綜合樓、物資總庫自動噴水滅火系統(tǒng)在室外設(shè)置DN150的消防水泵接合器。

2.5 熱水系統(tǒng)

車輛段綜合樓公共浴室、公共食堂及帶衛(wèi)生間的乘務(wù)員公寓設(shè)熱水供應(yīng)系統(tǒng)。根據(jù)使用時間的不同，公共浴室、公共食堂與乘務(wù)員公寓分為兩個系統(tǒng)供應(yīng)熱水。

熱源的供應(yīng)方式以日產(chǎn)10 t熱水為例，綜合對比如表3。

表3 熱水系統(tǒng)熱源比較

經(jīng)綜合比較，在節(jié)能和經(jīng)濟效益等多個方面，空氣源熱泵具有其它常規(guī)熱源不可超越的優(yōu)點。系統(tǒng)采用帶電輔熱功能的空氣源熱泵機組集中供熱，空氣源熱泵機組設(shè)于綜合樓頂。

生產(chǎn)車間集中設(shè)置全自動電開水器供給熱水；公寓及辦公室采用飲水機供給熱水。

3 其他消防設(shè)施

3.1 氣體滅火

車輛段內(nèi)的計算機室、信號電源室、信號設(shè)備室、綜合監(jiān)控設(shè)備室等重要的電氣設(shè)備房間設(shè)置了“IG-541”全淹沒組合分配式氣體滅火系統(tǒng)。

3.2 水噴霧

公共食堂烹飪間的排油煙罩及烹飪部位設(shè)置水噴霧自動滅火成套設(shè)備，并在燃?xì)馊加凸艿郎显O(shè)置緊急事故自動切斷裝置。

3.3 滅火器

建筑物內(nèi)按現(xiàn)行《建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定配設(shè)滅火器。采用磷酸銨鹽干粉滅火器。

4 排水系統(tǒng)

4.1 排水量與污水性質(zhì)

排水量見表4。

表4 排水量

污水性質(zhì)(參考廣州2號線赤沙車輛段原水水質(zhì))見表5。

表5 赤沙車輛段原水水質(zhì)

注：取樣點為調(diào)節(jié)沉淀池進水口。單位：除pH除外，其余以 mg/L計。

4.2 污水處理工藝及方案

洪柳車輛段洗車廢水采用回收利用的方式，以節(jié)約用水。生產(chǎn)廢水生活污水處理工藝流程分別見圖1、圖2。

圖1 生產(chǎn)廢水處理工藝流程

圖2 生活污水處理工藝流程

4.3 排水系統(tǒng)構(gòu)成

洪柳車輛段排水系統(tǒng)采用雨污分流有組織排水方式，根據(jù)排水水質(zhì)和不同的處理工藝設(shè)四套排水管網(wǎng)系統(tǒng)：含油生產(chǎn)污廢水、洗車廢水經(jīng)處理場處理到標(biāo)后排入市政污水管網(wǎng)；生活污水經(jīng)隔油池、毛發(fā)聚集井等處理構(gòu)筑物初步處理后，排入市政污水管網(wǎng)；段內(nèi)場坪道路雨水經(jīng)管道收集，就近引入站場排水溝統(tǒng)一排放至成龍路附近河體；大型車庫屋面雨水，初徑流雨水經(jīng)棄流裝置后，由管道收集進入污水處理場內(nèi)的調(diào)節(jié)沉淀池，消毒處理后的雨水經(jīng)專用管道和小型灑水車回用于場坪綠化用水和道路澆灑用水。

為節(jié)約工程投資，管道收集大型車庫屋面雨水后匯入集水井，進調(diào)節(jié)池的管道管徑取d500。當(dāng)收集的雨水量滿足需要時，污水處理場的工作人員關(guān)閉集水井內(nèi)的閘板，雨水從集水井超越管流入站場排水溝內(nèi)，重力排入車輛段西側(cè)的水體。污水重力流排入成龍路規(guī)劃的d300污水干管內(nèi)。

運用庫、聯(lián)合廠房屋面雨水排放采用虹吸式壓力流雨水排水系統(tǒng)，其余房屋采用重力流雨水排水系統(tǒng)。屋面雨水排水采用設(shè)計暴雨重現(xiàn)期10年，5分鐘集流時間計算。

4.4 污泥處理

洪柳車輛段污水站污泥較少，為便于管理和節(jié)約工程投資，污物處理站不設(shè)置污泥處理設(shè)施，充分利用城市公用設(shè)施。污水處理過程中產(chǎn)生的污泥定期采用市政吸泥車運送到城市污水處理廠集中處置。

5 給排水設(shè)備控制

給排水設(shè)備采用就地控制和自動控制；消火栓泵控制應(yīng)能就地、“一對一”和水泵啟動按鈕控制。消防設(shè)備按一級負(fù)荷供電，其他給排水設(shè)備按二級負(fù)荷供電。

6 機構(gòu)設(shè)置及定員

機構(gòu)設(shè)置及定員結(jié)合運營管理模式統(tǒng)籌考慮。

給排水設(shè)備的檢修由設(shè)備供貨商提供保障，實現(xiàn)社會化。洪柳車輛段內(nèi)配置相應(yīng)的對口部門對給排水設(shè)備進行管理和日常維護，給排水設(shè)施的維修保養(yǎng)和中、小修工作由車輛段內(nèi)綜合維修中心內(nèi)的機電車間負(fù)責(zé)，對給排水設(shè)備進行就地臨修。

洪柳車輛段內(nèi)設(shè)給排水技術(shù)部，定員3～5人。

7 思考與建議

車輛段系擔(dān)負(fù)軌道交通車輛的停車列檢、月檢、大/架修及定/臨修、職工培訓(xùn)、物資儲運等任務(wù)的大本營，也是城市軌道交通項目中的用水大戶和能源消耗大戶。隨著人口增長和城市化發(fā)展，在土地資源、能源消耗、環(huán)境污染等問題日益凸顯的今天，節(jié)約能源和環(huán)境保護成為每個工程設(shè)計人員在工程設(shè)計中除滿足功能需求、工程安全外需重點考慮的問題。結(jié)合車輛段設(shè)計現(xiàn)狀和車輛段上蓋物業(yè)開發(fā)的趨勢，以下就車輛段給排水系統(tǒng)設(shè)計中供水及污水處理方案、熱源選擇、室外給水管網(wǎng)布置、物資總庫消防、雨水利用、物業(yè)開發(fā)等方面提出思考與建議。

7.1 供水及污水處理方案

洪柳車輛段具有較好的供水和排水條件，為保證消防供水的安全性采用兩路水源，污水經(jīng)處理后排入市政污水管網(wǎng)最終匯入城市污水處理廠集中處理。然而，從國內(nèi)各城市軌道交通車輛段設(shè)計現(xiàn)狀看來，其占地面積較大(25～50 hm2)，多數(shù)選址于城市郊區(qū)，市政管網(wǎng)配套不全，供水處于城市管網(wǎng)末端，多數(shù)只有一路市政水源，水量水壓均難以滿足車輛段用水需求；排水無市政雨污水管網(wǎng)或尚在規(guī)劃建設(shè)中。供水及污水處理方案需因地制宜。

7.1.1 供水方案

為確保供水可靠，車輛段應(yīng)優(yōu)先采用城市自來水，當(dāng)段址周邊不具備兩路市政水源時，應(yīng)對長距離輸水方案和蓄水加壓供水方式進行綜合比選。

車輛段生產(chǎn)生活用水主要集中于一至三層的洗車庫、檢修庫、運用庫、食堂及公共浴室，當(dāng)市政水壓大于0.2 MPa時，能基本滿足主要用水點的生產(chǎn)和生活用水，給水系統(tǒng)宜采用自帶蓄水箱的無負(fù)壓疊壓給水設(shè)備供水，充分利用管網(wǎng)余壓，減少電能消耗；當(dāng)市政水壓小于0.2 MPa時宜設(shè)生活水箱采用變頻調(diào)速供水設(shè)備加壓供水。采用生產(chǎn)生活與消防合用的系統(tǒng)，設(shè)有消防水池給水加壓站時，可考慮采用一路市政接管，加壓后兩路供給室外環(huán)狀管網(wǎng)。

7.1.2 污廢水處理方案

(1)生產(chǎn)廢水回用。洪柳車輛段在設(shè)計時原本考慮了整個場段的生產(chǎn)廢水回用事宜，但由于60%～70%的廢水來自于洗車廢水，而機務(wù)專業(yè)設(shè)置了一套設(shè)備對洗車廢水進行了回用，加之附近有市政污水管道，考慮經(jīng)濟合理性就選用了處理后排入市政管道的工藝。

但隨著水資源匱乏問題的日益凸顯，城市軌道交通車輛段內(nèi)的生產(chǎn)廢水建議采用回用方案。在車輛段周邊的市政管網(wǎng)不健全或有水體的前提下，車輛段內(nèi)生產(chǎn)廢水根據(jù)受納水體的要求需達I級排放標(biāo)準(zhǔn)，那么，生產(chǎn)廢水經(jīng)隔油、氣浮、過濾，消毒處理后回用；若車輛段附近有市政污水管網(wǎng)，生產(chǎn)廢水達到一定規(guī)模，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后也可選用回用方案。

采用回用方案時，建議車輛段的生產(chǎn)廢水宜在段內(nèi)統(tǒng)籌考慮，設(shè)計時與機務(wù)專業(yè)協(xié)調(diào)好取消其局部回用設(shè)備，將段內(nèi)的生產(chǎn)廢水收集集中處理后回用于洗車、綠化及澆灑道路等。

(2)化糞池。在城市污水處理廠配套完善的城市，如廣州、上海、杭州、成都等地的城市排水條例中逐步將取消化糞池設(shè)置，此問題也提上了議事日程和小范圍試點工作，是否取消有利有弊，也是值得我們探討的一個問題。

洪柳車輛段具備良好的坡地排水條件和完善的市政污水管網(wǎng)及與其配套的城市污水處理廠，生活污水系統(tǒng)設(shè)化糞池處理后排入市政管網(wǎng)。

場段較小，排水條件比較好時，可考慮取消化糞池；但一般情況下，車輛段占地較大，段內(nèi)股道交叉，管道繁多，過股道也需一定的埋深，重力排水較困難，建議設(shè)置化糞池，可減小排水坡度及管道埋深。但最終的排水方案需執(zhí)行項目環(huán)評結(jié)論及地方相關(guān)政策要求。

7.2 熱源選擇

對本專業(yè)來說，車輛段熱水系統(tǒng)在城市軌道交通工程中是能源消耗大戶，采用清潔可再生能源成為車輛段熱水系統(tǒng)的首選，亦是環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的需求。南京、寧波等地先后出臺了關(guān)于太陽能技術(shù)推廣運用的相關(guān)規(guī)定，如何根據(jù)實地情況合理選擇熱源和將設(shè)備技術(shù)運用于工程實際，減少能耗和環(huán)境污染也是我們值得探討的問題。

洪柳車輛段采用技術(shù)成熟可靠、節(jié)能高效的空氣源熱泵集中熱水系統(tǒng)，有效減少電能消耗和環(huán)境污染，但由于成都日照較少，沒有輔助太陽能。

建議在車輛段設(shè)計中結(jié)合所處城市特點，從節(jié)能減排的角度，考慮采用“太陽能+空氣源熱泵”聯(lián)合集中熱水系統(tǒng)。

7.3 室外給水管網(wǎng)布置

本項目段內(nèi)的室外給水管網(wǎng)采用生產(chǎn)生活和消防共用的管網(wǎng)系統(tǒng)，室內(nèi)噴淋系統(tǒng)和室內(nèi)消火栓系統(tǒng)分別一套，在段內(nèi)的室外就有三套管網(wǎng)系統(tǒng)，由于軌道及管線(給排水、通信、信號、中低壓配電、FAS、BAS等)較多，建議在設(shè)計中統(tǒng)籌綜合管線，減少管網(wǎng)沖突和繞避，確保管道敷設(shè)順直。在管線集中路段采用綜合管溝集中穿越，為施工和運營管理帶來便利。同時在管網(wǎng)布置上可考慮集中加壓方案或分區(qū)域局部加壓的方案。

段內(nèi)設(shè)有中水回用系統(tǒng)時，為保證生活用水水質(zhì)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后采用中水、生產(chǎn)用水和室外消防管道合用的管網(wǎng)系統(tǒng)，生活變頻加壓供水管網(wǎng)單獨設(shè)置的給水系統(tǒng)。中水、生產(chǎn)用水和消防合用管道系統(tǒng)由于水量使用不存在小時變化問題，可取消變頻供水，采用一般的水泵自控。

7.4 物資總庫消防

物資總庫是車輛段內(nèi)用于存放全線所用的電器設(shè)備、機電設(shè)備、勞保用品等物資的倉庫，有貨架式、堆放式，屬于丙類倉庫，按《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第8.6.3條要求，火災(zāi)延續(xù)時間為3 h，同時需設(shè)置室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)。

物資總庫的房屋高度一般在9～13.5 m，多為多排貨架立體倉庫，宜采用早期抑制快速響應(yīng)自噴系統(tǒng)，由于貨架內(nèi)噴頭的設(shè)置會影響貨架貨物正常裝卸，需提高貨架隔板豎向間距，是否增設(shè)貨架內(nèi)噴頭應(yīng)按現(xiàn)行《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)范第5.0.6、5.0.7條的要求確定，當(dāng)庫房高度和儲物高度未超過表5.0.6的要求，可不設(shè)貨架內(nèi)置噴頭，在設(shè)計時應(yīng)與相關(guān)專業(yè)(機務(wù)、建筑、結(jié)構(gòu))協(xié)調(diào)配合，合理確定倉庫高度和儲物高度，降低火災(zāi)危險性，避免設(shè)置貨架內(nèi)噴頭。這樣，也能有效提高貨架的有效儲物空間，貫徹設(shè)備專業(yè)為工藝服務(wù)的設(shè)計宗旨。

7.5 雨水利用

洪柳車輛段已竣工驗收，受整個項目投資控制的影響，在施工圖階段取消了雨水利用部分內(nèi)容，僅進行了場地預(yù)留。

車輛段運用庫、檢修庫等大型屋面雨水與場地雨水相比，受污染程度較小且便于收集，處理回用成本較低。但雨水利用有一定的季節(jié)性，全年大部分時間需要用自來水補水，而雨季綠化及道路澆灑用水大幅減少，供需矛盾較為突出，其調(diào)節(jié)池的容積取值就得考慮其經(jīng)濟合理性。

建議在車輛段內(nèi)采用下凹式綠地，一方面能排洪防澇，減少雨水管網(wǎng)系統(tǒng)造價；同時也能對地下水給予較好的補給，較少綠化用水。

雨水是個寶，合理利用也將成為發(fā)展趨勢。

7.6 物業(yè)開發(fā)的給排水設(shè)計

洪柳車輛段沒有設(shè)置上蓋物業(yè)。但在城市化迅速發(fā)展，土地資源日益緊缺，城市景觀有更高的要求的今天，城市軌道交通車輛段考慮上蓋物業(yè)開發(fā)已成一種趨勢。北京、深圳、杭州、寧波、合肥、鄭州、長沙等城市均考慮了車輛段上蓋物業(yè)開發(fā)，在車輛段廠房及庫房等工業(yè)建筑之上增設(shè)蓋體，在蓋上做車庫、住宅、辦公用房、酒店等。

車輛段檢修廠房、物資總庫等生產(chǎn)房屋上蓋后形成一個特殊的建筑綜合體，對消防的疏散和火災(zāi)撲救增加了一定的難度，建筑形態(tài)的改變也帶來了蓋下消防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的變化，同時增加了蓋體排水設(shè)計的難度。主要有以下幾點提請設(shè)計注意。

(1)蓋上蓋下宜采用一個消防標(biāo)準(zhǔn)。蓋上物業(yè)和蓋下車輛段同一時間內(nèi)火災(zāi)次數(shù)應(yīng)征求當(dāng)?shù)叵谰值囊庖姡鶕?jù)不同的建筑綜合體類別及規(guī)模合理確定火災(zāi)次數(shù)。

(2)給排水設(shè)計盡量考慮資源共享，但為便于管理和計量，車輛段與物業(yè)開發(fā)的給水、排水系統(tǒng)宜在段內(nèi)分開設(shè)置;市政引入給水干管，污水排出干管建議合用，具體根據(jù)車輛段周邊環(huán)境及其場地條件合理確定。

(3)鑒于結(jié)構(gòu)荷載和投資，蓋體覆土較淺，管道繁多，重力排水管道敷設(shè)困難，建議蓋上的雨水排放盡量采用蓋板暗溝的形式以降低覆土厚度，在避開生產(chǎn)庫房不影響運營的前提下應(yīng)盡量就近落地排放；污水可考慮布置于夾層管道層內(nèi)，同時應(yīng)注意管材的選擇。

(4)由于上蓋物業(yè)開發(fā)的實施往往滯后于車輛段，在設(shè)計中應(yīng)統(tǒng)籌考慮物業(yè)給排水接口預(yù)留設(shè)計，凡是需在車輛段范圍內(nèi)預(yù)埋的管線及構(gòu)筑物需與車輛段同步實施，減少后期施工對車輛段的正常運營。

[1] GB 50157-2003 地鐵設(shè)計規(guī)范[S]

[2] GB 50013-2006 室外給水設(shè)計規(guī)范[S]

[3] GB 50014-2006(2011版) 室外排水設(shè)計規(guī)范[S]