無市政水源地鐵車輛段臨時給水方案分析

楊彩玲

(廈門軌道交通集團有限公司 福建廈門 361000)

1 項目背景

地鐵車輛段是城市軌道交通系統(tǒng)中對車輛進行停放、維修、保養(yǎng)、運營管理場所，同時也是車輛段工作人員的辦公場所，是保證地鐵正常運營的后勤基地[1-2]。城市市區(qū)具有土地資源緊缺、人口密度大的特點，而作為市政工程附屬建筑的地鐵車輛段從體量、外觀以及建設(shè)強度等方面都與現(xiàn)代化城市發(fā)展格格不入，因此，車輛段往往設(shè)置在偏僻的郊區(qū)。

隨著城市地鐵交通網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，城市規(guī)劃及市政配套工程長時間滯后于地鐵建設(shè)的情況普遍存在，城市郊區(qū)線路多為引導(dǎo)型線路，滯后現(xiàn)象尤為突出。市政水源無法實施到位，影響地鐵線路開通。由于市政管線的敷設(shè)為市政獨立項目，地鐵項目無法大范圍進行代建。因此，在地鐵開通時如何保證給水及消火栓系統(tǒng)的完整性、可靠性顯得尤為重要[3]。

本文以A市北部車輛段臨時給水方案為例，對于其他缺乏市政給水條件的地鐵車輛段相關(guān)問題的解決具有借鑒意義。

2 項目概況

該線路于2013年11月開工，2017年12月開始試運營，線路全長30 km，設(shè)置1座車輛段-北部車輛段。北部車輛段為地上車輛段，占地面積約40 hm2，總建筑10萬m2，圖1為北部車輛段總平面。其中，運用庫進行上蓋保障房開發(fā)，上蓋蓋板面積約7萬m2，建設(shè)保障房建筑面積約20萬m2，圖2為蓋上保障房效果。

圖1 北部車輛段總平面

圖2 蓋上保障房效果

永久給水設(shè)計方案中規(guī)劃建設(shè)一座遠期設(shè)計規(guī)模10 000m3/d的給水泵站，車輛段給水引入管引自規(guī)劃學(xué)院路一根DN300的規(guī)劃市政給水管，接駁點在車輛段綜合樓附近，如圖3所示。車輛段按照一路水源設(shè)計，生活、生產(chǎn)用水采用“直供+二供”方式供水，設(shè)置消防水池，儲存室內(nèi)、外消防用水量。

圖3 原給水設(shè)計方案水源接駁條件

北部車輛段位于城市遠郊，至施工階段，附近村莊拆遷工作一直沒有進展，規(guī)劃給水泵站和規(guī)劃市政管線無法實施。經(jīng)現(xiàn)場踏勘，在幾公里外的巖通路有一根DN300的現(xiàn)狀市政給水管道，監(jiān)測點水壓0.16～0.20MPa，該管道距離地鐵X車站較近，且從圖4可以看出巖通路、車站與車輛段的相對平面位置。

圖4 現(xiàn)有市政條件

3 臨時給水設(shè)計方案

車輛段暫無給水條件下，因此需要在規(guī)劃市政給水條件落實之前解決臨時用水問題。結(jié)合市政條件、工程情況、規(guī)范及法規(guī)等，制定臨時給水設(shè)計方案。

3.1 基本原則和總思路

北部車輛段運用庫與上蓋保障房開發(fā)項目，屬于不同使用功能，不同產(chǎn)權(quán)，施工界面不同，因此，上、下部分給水系統(tǒng)需分開設(shè)置，通過運用庫上蓋蓋板分隔兩部分，互不影響。車輛段蓋板剖面如圖5所示。

圖5 蓋板剖面示意

該工程只考慮車輛段給水需求，車輛段的遠期總用水量800 m3/d(其中，生產(chǎn)、生活用水120 m3/d，道路澆灑、綠化、場地清洗等680 m3/d)。從巖通路現(xiàn)狀DN300市政給水管引入一根DN200總進水管，在車站設(shè)置總水表、轉(zhuǎn)輸水箱和工頻轉(zhuǎn)輸泵站，用一根DN150轉(zhuǎn)輸管通過區(qū)間入段線進入車輛段，在車輛段設(shè)置貯水池和變頻加壓設(shè)備供車輛段用水，如圖6所示。

圖6 臨時給水方案總思路

3.2 臨時給水設(shè)計方案車輛段部分

車輛段臨時給水設(shè)施包括貯水池、變頻水泵以及相應(yīng)的管網(wǎng)。

(1)貯水池設(shè)計

低位貯水池計算有效容積V=15%×Qd=0.15×800=120 m3，設(shè)置一個有效容積為120 m3的不銹鋼水箱，在管網(wǎng)損壞維修時，滿足最高日生產(chǎn)、生活用水量，綠化、道路澆灑、場地清洗等暫時停用。

(2)變頻泵設(shè)計

變頻泵揚程H=35 m，Qh=30 m3/h，三用一備，根據(jù)水量大小開啟一臺、二臺、三臺。揚程與原設(shè)計市政水壓基本一致；滿足車輛段近期用水量和水壓要求。

(3)管網(wǎng)方案比選

車輛段方案一：在車輛段出入口附近設(shè)置水泵房。水泵出水管接車輛段給水管網(wǎng)，盡量不改變原給水管網(wǎng)情況下，出水管至綜合樓進水管之間的管道由DN150改為DN200，盡力降低工程造價。待市政管道通水后，廢除臨時給水泵站，按照永久給水設(shè)計方案接駁點進行接駁，車輛基地內(nèi)管網(wǎng)不變，永久與臨時措施結(jié)合，如圖7所示。

圖7 車輛段方案一平面布置

方案一增設(shè)泵房，在保證景觀的同時，也可保護控制設(shè)備，有利于生活用水的衛(wèi)生需求，方便運營管理。

車輛段方案二：在出入段線洞口附近設(shè)置水箱和變頻加壓設(shè)備。水泵出水管接車輛段給水管網(wǎng)，為盡量降低工程造價，盡量不改變原給水管網(wǎng)，增加出入段線洞口至洗車庫一段DN200管子，洗車庫至綜合樓進水管之間的管道由DN150改為DN200。待學(xué)院路市政管道通水后，廢除臨時給水泵站，按照永久給水設(shè)計方案接駁點進行接駁，車輛基地內(nèi)管網(wǎng)不變，永久與臨時措施結(jié)合，如圖8所示。

圖8 車輛段方案二平面布置

車站和車輛段部分工程造價進行對照，如表1所示。

表1 車站和車輛段工程造價對照

與方案一相比較，方案二工期短、節(jié)省投資。箱泵一體化設(shè)備在景觀立面、設(shè)備保護、工期方面比分置式具備優(yōu)勢。本工程為臨時給水工程，經(jīng)綜合因素對比后，決定采用方案二，且采用箱泵一體化設(shè)備。

3.3 臨時給水設(shè)計方案車站部分

車站臨時給水設(shè)施包括轉(zhuǎn)輸水箱、轉(zhuǎn)輸水泵以及相應(yīng)的管網(wǎng)。

(1)轉(zhuǎn)輸水泵及轉(zhuǎn)輸管設(shè)計

高日高時Q=800/24=33 m3/h，水泵參數(shù)取Q=40 m3/h(一用一備，工頻供水)；

從車站至車輛段供水管總長3200 m，取一根DN150的襯塑鋼管作為供水管，經(jīng)水力計算，水泵揚程參數(shù)取H=45m。

(2)轉(zhuǎn)輸水箱設(shè)計

而實際上，林某強只是名義上承包了這個項目，真正負責(zé)人是林中偉。業(yè)主方城投公司將工程款結(jié)算給市建公司，市建公司扣除管理費后再打到林某強的個人銀行賬戶，林某強的這個銀行賬戶由林中偉公司的財務(wù)負責(zé)人保管。這個工程的利潤一部分用于林中偉公司的開支，一部分用于林中偉個人的開支。

轉(zhuǎn)輸水箱有效容積不小于10min轉(zhuǎn)輸泵的流量，取有效容積V=20 m3。

3.4 臨時給水方案的電氣控制

從電氣控制方面看，臨時給水系統(tǒng)主要由2個部分構(gòu)成，即X車站的轉(zhuǎn)輸泵站以及車輛段內(nèi)的箱泵一體化設(shè)備。在滿足規(guī)范標準前提下，泵站配電和控制設(shè)計遵從就近原則。

(1)低壓配電

車站轉(zhuǎn)輸泵站由車站變電所負責(zé)供電，車輛段箱泵一體化設(shè)備由車輛段內(nèi)混合變電所負責(zé)供電。在提供穩(wěn)定可靠電源前提下就近配電，體現(xiàn)了“電源深入用電負荷中心[4]”的原則，貫徹了國家節(jié)能環(huán)保政策，同時也是地鐵工程配電設(shè)計的常規(guī)思路。

(2)設(shè)備監(jiān)控

該工程聯(lián)動系統(tǒng)是通過車輛段和車站的BAS系統(tǒng)實現(xiàn)。正常運行時，車輛段箱泵一體化設(shè)備水箱水位信號上傳至車站轉(zhuǎn)輸水泵控制柜，轉(zhuǎn)輸水泵根據(jù)車輛段水箱水位及時開、閉，并將運行狀態(tài)反饋至車站控制室和車輛段值班室。考慮到車輛段箱泵一體化設(shè)備遠離值班人員常駐的綜合樓，在綜合樓值班室設(shè)置遠程監(jiān)控點，當車輛段箱泵一體化設(shè)備水箱水位異常時，報警信號將上傳至值班室，值班人員可遠程強制啟動、關(guān)閉轉(zhuǎn)輸水泵，或通知車站工作人員遠程啟、停轉(zhuǎn)輸水泵。此外，兩個泵站均在泵房設(shè)置就地控制開關(guān)，便于檢修、試驗時就地控制。水泵控制箱監(jiān)控要求如表2～表3所示。

表2 車站水泵控制箱監(jiān)控要求

表3 車輛段水泵控制箱監(jiān)控要求

3.5 臨時給水方案的水質(zhì)安全措施

生活飲用水系統(tǒng)的水質(zhì)，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《生活飲用水衛(wèi)生標準》GB5749的要求，當生活飲用水水池(箱)內(nèi)的貯水48h內(nèi)不能得到更新，應(yīng)設(shè)置水消毒處理裝置[5]。該工程在車站轉(zhuǎn)輸泵站水箱和車輛段箱泵一體化泵站水箱均設(shè)置水箱自潔消毒器。

4 臨時給水方案的難點

正常運行時，轉(zhuǎn)輸水泵由車輛段水箱液位自動控制；車輛段綜合樓值班室和車站車控室監(jiān)視轉(zhuǎn)輸水泵狀態(tài)及車輛段水箱液位；當水箱液位異常時，車輛段綜合樓值班室和車站車控室可遠程直接啟、停轉(zhuǎn)輸水泵；車站可就地啟、停轉(zhuǎn)輸水泵。

(2)信號傳輸方式

由于車輛段泵站水箱液位計和車站水泵電控箱距離2km以上，常規(guī)硬線控制信號損失較大且投資較高。為確保控制信號可靠、準確，工程選用了單模光纜傳輸控制信號，并在兩端增設(shè)光電轉(zhuǎn)換器。

(3)接口復(fù)雜

給排水專業(yè)與市政管線的接口。給排水專業(yè)與市政給水管線的接口位置在市政接管點閥門井，該閥門井歸本工程范圍。

施工界面及給水報建。由于此方案涉及到不同工區(qū)的兩家施工單位，為了施工管理方便，以出入段線洞口處為分界，分別采用車站與車輛段施工合同。本工程，X車站給水報建中增加車輛段用水內(nèi)容。

與土建專業(yè)的接口。土建專業(yè)負責(zé)實現(xiàn)給排水管線的預(yù)留、預(yù)埋要求。

與限界專業(yè)的接口。限界專業(yè)負責(zé)確定給水管在區(qū)間范圍內(nèi)管線位置及標高，以保證行車安全。

與低壓配電專業(yè)的接口。低壓配電專業(yè)負責(zé)供電至水泵控制柜進線開關(guān)上口。控制柜以及由控制柜至各水泵、水池各水位的浮球開關(guān)、電動蝶閥的配電管線均由水泵供貨商負責(zé)設(shè)計、施工。

與BAS專業(yè)接口。與BAS專業(yè)接口位置在各控制箱接線端子外線側(cè)。BAS專業(yè)負責(zé)提供和敷設(shè)從生活供水設(shè)備控制箱到BAS遠程控制柜端子排的硬線電纜，并負責(zé)給排水側(cè)和BAS側(cè)的安裝接線；提供協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)。給排水專業(yè)負責(zé)提供生活供水設(shè)備控制箱內(nèi)相應(yīng)的接線端子排，指導(dǎo)給排水側(cè)的安裝接線并配合BAS進行調(diào)試。

與人防專業(yè)的接口。人防專業(yè)負責(zé)臨時給水方案人防段孔洞的預(yù)留及改造封堵。

5 臨時給水方案的優(yōu)點

該工程臨時給水方案具有以下優(yōu)點：

(1)轉(zhuǎn)輸泵站設(shè)置在車站內(nèi)部，轉(zhuǎn)輸管走地鐵區(qū)間隧道，變頻給水泵站設(shè)置在車輛段，最大限度減少征地范圍，大大減少工程造價和施工工期。

(2)長距離采用工頻供水，基地內(nèi)采用變頻供水，保證供水安全可靠性。

(3)箱泵一體化設(shè)備安裝方便，施工周期短，造價低且比較美觀。

(4)箱泵一體化設(shè)備出水管接車輛段原給水管網(wǎng)，盡量不改變原給水管網(wǎng)情況下，降低工程造價。待學(xué)院路市政管道通水后，廢除臨時給水泵站，按照永久給水設(shè)計方案接駁點進行接駁，車輛基地內(nèi)管網(wǎng)不變，做到永久與臨時措施結(jié)合。

(5)在車輛段綜合樓值班室、巖內(nèi)站車控室、車輛段一體化泵站、X車站轉(zhuǎn)輸泵房4個不同地點，通過較低代價實現(xiàn)兩地監(jiān)視、四地可控的控制方案，將運營維護工作量降到最低。

6 結(jié)語

建設(shè)方提供完善的市政條件，督促各政府職能部門將市政配套工程先于或同步于地鐵項目實施，優(yōu)先采用常規(guī)設(shè)計方案。

該工程，受外界因素限制，市政配套工程無法實現(xiàn)，建設(shè)方積極引導(dǎo)，采取本文中的臨時給水方案。2017年6月運營部門正式入駐，至今已使用3年，水質(zhì)滿足生活、生產(chǎn)、消防要求；水箱及水泵滿足車輛段用水量及壓力需求。實踐表明，該方案滿足了北部車輛段的生活、生產(chǎn)和消防要求，保證了地鐵線路順利開通，方便市民出行，對于推動城市經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義，同時為其他類似工程提供了技術(shù)可行性參考。