城市軌道交通地鐵工程給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)探析

張玉龍

（蘭州市軌道交通建設(shè)有限公司, 甘肅 蘭州 730030）

當(dāng)下, 經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速向前, 城市化進(jìn)程穩(wěn)中趨快, 人們的出行頻率及品質(zhì)也在不斷提高, 我國(guó)城市軌道交通從無(wú)到有, 迅速發(fā)展, 恰恰滿足了人們“安全、便捷、品質(zhì)”的出行服務(wù)需求。西部主要城市也積極推動(dòng)了地鐵系統(tǒng)發(fā)展, 促進(jìn)城市內(nèi)部的互聯(lián)互通。在地鐵建設(shè)過(guò)程中, 排水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行有極其重要的基礎(chǔ)作用。現(xiàn)就西部某市地鐵站設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中給排水和消防系統(tǒng)遇到的需求及問(wèn)題, 做出總結(jié)及探討。

1 工程概況

該站位于3條主干道交接的十字路口, 車站呈東西方向布置。該地鐵車站的有效站臺(tái)中心里程YDK24+060.445, 標(biāo)準(zhǔn)段寬23.3 m, 標(biāo)準(zhǔn)段高13.54 m, 線間距為17.2 m。站廳有效站臺(tái)中心里程處裝修面相對(duì)標(biāo)高為5.10 m, 絕對(duì)標(biāo)高為1 506.403。車站線路縱坡為由西向東2‰的下坡, 站位處地形平緩。本站為地下四層站, 其中, 地下一層、地下二層為商業(yè)開(kāi)發(fā)層, 地下三層為車站站廳層, 地下四層為車站站臺(tái)層。車站設(shè)3個(gè)出入口, 2個(gè)風(fēng)亭組, 6個(gè)風(fēng)井。

2 給水系統(tǒng)

該站所在地鐵線路的給水系統(tǒng)首要功能是監(jiān)控各車站內(nèi)、外的給水情況, 將相關(guān)設(shè)備的參數(shù)控制在合理范圍。地鐵給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮3 大因素, 即水質(zhì)、水壓和水量, 應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)、生活和消防等各項(xiàng)實(shí)際運(yùn)用的不同要求, 結(jié)合市政給水系統(tǒng)等因素確定。

給水水源采用城市自來(lái)水, 此方式安全、經(jīng)濟(jì)、便捷。市政供水壓力為0.25 MPa, 由其中一個(gè)主干道的DN300 市政給水管上接出一根DN150 的給水管, 設(shè)水表井, 在引入管水表井后接一路DN100 水管供車站生產(chǎn)生活用水, 另一路DN100接入消防水池。

2.1 生產(chǎn)、生活給水系統(tǒng)

地鐵生產(chǎn)、生活給水點(diǎn)主要包括車站衛(wèi)生間、常規(guī)接觸式低噪音冷卻塔、污水和廢水泵房、不銹鋼沖洗栓、空調(diào)系統(tǒng)等。一般情況下, 在保證市政自來(lái)水水壓在0.25 MPa 的前提下, 該類給水點(diǎn)通過(guò)主管道與市政自來(lái)水管道直接相連接, 加裝水表及倒流防止器, 并在車站內(nèi)呈枝葉狀分布[1］。在進(jìn)行地鐵站給排水系統(tǒng)規(guī)劃時(shí), 需考慮節(jié)假日工作人員及乘客的高密度性, 生產(chǎn)生活給水系統(tǒng)需做好高負(fù)荷下水量的需求, 車站用水量匯總表見(jiàn)表1所列。

表1 車站用水量匯總表

2.2 消防給水系統(tǒng)

地鐵線路沿線的消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮水源、流量。

消防水源一般情況下由市政給水管網(wǎng)提供, 設(shè)置給水表, 具體消防用水方案依據(jù)市政給水枝狀管網(wǎng)或環(huán)狀管網(wǎng)（雙路、單路供水水源）確定[2］。同時(shí), 消防水源必須同時(shí)滿足供水量和供水壓力要求。當(dāng)供水壓力低于消防用水壓力要求時(shí), 應(yīng)按不同需求選擇立式罐、臥式罐、補(bǔ)氣式、膠囊式消防增壓穩(wěn)壓給水設(shè)備；當(dāng)供水量低于消防用水壓力要求時(shí), 應(yīng)增加消防水池（采用預(yù)制混凝土消防水池）、消防水泵（離心消防泵）及增壓穩(wěn)壓裝置。考慮到施工難度, 在雙水源車站, 建議使用“一站一區(qū)間”的消防范圍保護(hù)模式, 即一個(gè)站臺(tái)區(qū)間屬防火環(huán)節(jié)部分, 達(dá)到簡(jiǎn)化操控的目的；若沒(méi)有雙水源, 為解決區(qū)間設(shè)置消防連通管難題, 建議將消防范圍設(shè)置在車站兩端[3］。

經(jīng)測(cè)算, 該地鐵車站附近的市政水源不滿足車站的消防用水要求, 需設(shè)置消防水池、消火栓泵及消防穩(wěn)壓增壓設(shè)備。消防用水量見(jiàn)表2所列。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)用水量為144 m3, 室外消火栓系統(tǒng)用水量為216 m3；另根據(jù)消防審查要求, 本站的站廳層和站臺(tái)層公共區(qū)需設(shè)置自噴系統(tǒng), 自噴水量為108 m3。因此, 消防水池有效容積不小于468 m3。消防供水范圍為該地鐵車站及該地鐵車站—鄰站區(qū)間（以車站端頭為分界）。為車站消防泵房供水的消防水池設(shè)置在地下一層商業(yè)層, 儲(chǔ)存室內(nèi)和室外消防水池的用水, 有效容積468 m3, 設(shè)室外取水口, 消防水池通氣管、溢水管設(shè)18目不銹鋼防蟲網(wǎng)。

表2 車站消防用水量匯總表

3 排水系統(tǒng)

該地鐵車站排水系統(tǒng)的首要功能是保證車站排水不出現(xiàn)堵塞, 安全運(yùn)營(yíng)。其次對(duì)生活、生產(chǎn)污水進(jìn)行初步處理, 減少環(huán)境污染, 達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn), 從而實(shí)現(xiàn)社會(huì)水資源集約化管理。現(xiàn)采用分流制排水方式, 遵守《城市軌道交通給水排水系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51293-2018, 生活污水和生產(chǎn)廢水分類收集, 并匹配環(huán)評(píng)報(bào)告。每個(gè)地下車站的污水都將增加獨(dú)立的污水收集排放系統(tǒng), 設(shè)置除臭裝置特殊處理。一般排水預(yù)處理工藝選擇生物接觸氧化或膜生物法。

3.1 污水系統(tǒng)

該地鐵車站污水來(lái)源主要為站內(nèi)衛(wèi)生器具排水。衛(wèi)生間內(nèi)污水通過(guò)重力流和管道坡度進(jìn)入污水集水池, 后通過(guò)潛污泵提升至地面排水壓力檢查井清除堵塞, 消能后排入三相分離化糞池, 最終排入市政污水管道。車站排水量匯總表見(jiàn)表3所列。本車站在站廳層和站臺(tái)層分別設(shè)有男、女廁所各一處。站臺(tái)層污水泵房?jī)?nèi)設(shè)置污水密閉提升裝置（外置式兩臺(tái)污水泵, 單臺(tái)參數(shù)Q=15 m3/h, H=35 m, N=7.5 KW/臺(tái)）, 污水揚(yáng)水管由排風(fēng)井引出排至室外檢查井, 經(jīng)化糞池處理后排入臨夏路上DN400 市政污水管道。污水處理主要通過(guò)沉淀、過(guò)濾、生物氧化等工藝除去懸浮物及生物性污染物后排放, 降低污染。

表3 車站排水量匯總表

在進(jìn)行車站的污水系統(tǒng)規(guī)劃時(shí), 需加強(qiáng)防滲漏措施, 確保不造成地下水污染。此外, 在車站污水泵房設(shè)計(jì)中, 真空泵無(wú)法在復(fù)雜的乘客環(huán)境下達(dá)到理想的排污效果, 可考慮密閉水箱污水提升設(shè)備。現(xiàn)行地鐵排污系統(tǒng)主要有重力排污、真空排污、生態(tài)廁所以及一體化排污, 設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、運(yùn)行可靠性合理選擇。

3.2 廢水系統(tǒng)

該地鐵車站地下車站及地下區(qū)間的生活及消防等各類廢水通過(guò)DN100 排水地漏流入軌道排水明溝, 再次進(jìn)入廢水池。然后在主廢水泵站, 用螺旋泵或污水泵泵入城市污水壓力檢查井。待廢水水位升至高于內(nèi)部水位, 通過(guò)重力作用排入市政污水系統(tǒng), 再匯流到城市污水處理廠[4］。值得注意的是, 地鐵結(jié)構(gòu)滲漏水如蜂窩麻面漏水、變形裂縫漏水、施工縫漏水、結(jié)構(gòu)裂縫漏水均加速管線銹蝕, 故需優(yōu)選抗腐蝕性較高的給排水系統(tǒng)管線材料。

3.3 雨水系統(tǒng)

該地鐵車站雨水系統(tǒng)主要由兩部分組成, 即車站出入口與出入洞線路塹雨水系統(tǒng)。排水設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)一般按當(dāng)?shù)刂噩F(xiàn)期P=30年的暴雨強(qiáng)度計(jì)算, 管渠集流時(shí)間根據(jù)需求按5～15 min 計(jì)。工程設(shè)計(jì)中, 綜合投資、運(yùn)維便捷以及防汛安全等多角度考慮, 設(shè)置雨水泵房, 明確泵站設(shè)計(jì)規(guī)模與水泵配置, 車站出入口雨水依靠泵抽升排入城市雨水管道。

一般情況下, 為高效率收集雨水, 在敞開(kāi)式出入口的自動(dòng)扶梯下面設(shè)置集水坑和雨水排出潛水泵, 內(nèi)設(shè)2 臺(tái)潛水泵, 遵從一備一用原則, 暴雨天氣或消防排水時(shí)同時(shí)啟動(dòng)。泵提升雨水經(jīng)壓力井后, 最終排入市政雨水管道系統(tǒng)。

4 消防系統(tǒng)

地鐵車站的消防安全不容忽視, 構(gòu)建便捷高效的地鐵消防系統(tǒng), 保障地鐵應(yīng)急處置設(shè)施良好, 具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在地鐵建設(shè)中水消防系統(tǒng)是防災(zāi)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一, 而消防水源作為地鐵水消防系統(tǒng)的根基, 其為水消防系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了重要保障。

4.1 消火栓系統(tǒng)

該地鐵車站工程中設(shè)置室內(nèi)、室外消防給水系統(tǒng), 消火栓位置、數(shù)量嚴(yán)格按照國(guó)家《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。在室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量時(shí), 應(yīng)按安裝位置劃分標(biāo)準(zhǔn)。如, 位于地下車站內(nèi)部至少不低于20 L/s；位于出入口通道及地下區(qū)間的至少不低于10 L/s。同時(shí), 車站站廳層、站臺(tái)層、設(shè)備層等處均應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓。總體而言, 消火栓設(shè)置一般交叉布置, 覆蓋車站全范圍, 并保證水柱保護(hù)充足。

增壓泵揚(yáng)程流量設(shè)置、消火栓泵啟停控制裝置、消防水泵接合器設(shè)置均應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB 50974的規(guī)定。室內(nèi)消火栓、室外消火栓的數(shù)量、位置、水流量設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為消防泵進(jìn)行加壓后形成消防環(huán)網(wǎng), 快速撲滅火災(zāi)。其中, 地下車站的室外消火栓設(shè)置數(shù)量應(yīng)滿足滅火救援要求, 且不應(yīng)少于2個(gè), 其室外消火栓設(shè)計(jì)流量不應(yīng)小于20 L/s。

綜合考慮多方因素（車站的位置、高程、引水壓力）, 制定消防方案, 確保每個(gè)消防區(qū)段內(nèi)均有兩路互不干涉且均滿足消防水量要求的給水引入或設(shè)置消防水池。

4.2 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

該地鐵車站一期工程消防設(shè)計(jì)專向?qū)彶橐? 地下車站超過(guò)三層的站廳站臺(tái)公共區(qū)域應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)用于地鐵消防, 可在火災(zāi)蔓延之前實(shí)現(xiàn)控制。其中, 噴淋泵組是自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的重要部件, 根據(jù)使用條件重點(diǎn)選擇[5］。在工程設(shè)計(jì)中, 噴頭布置、高位消防水箱、水泵流量和揚(yáng)程、下置式穩(wěn)壓泵均按《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》嚴(yán)格執(zhí)行。

5 存在的問(wèn)題及對(duì)策

5.1 優(yōu)化管線鋪設(shè)連接設(shè)計(jì)

該城市地鐵車站沿線基礎(chǔ)設(shè)施多樣, 市政管線繁雜, 對(duì)地鐵主體施工造成較多干擾, 因此需進(jìn)行移改。遷改設(shè)計(jì)方法如下：（1）就地鐵路線與各市政部門溝通, 了解管線布置, 進(jìn)行物探勘測(cè)；（2）梳理重點(diǎn)市政管線, 并整理成精準(zhǔn)的圖表資料, 商討有效的解決方案；（3）明確各個(gè)管道的作用性質(zhì), 根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件完成相關(guān)的管線改遷設(shè)計(jì), 實(shí)現(xiàn)城市給排水和地鐵給排水的周全銜接；（4）關(guān)注消防管道的管徑、材質(zhì)及連接方式；（5）切實(shí)參考相關(guān)管理部門意見(jiàn), 對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完善。

5.2 重視管線材料的合理選擇

在地鐵運(yùn)營(yíng)中, 給排水及消防系統(tǒng)的管道腐蝕是常見(jiàn)問(wèn)題之一。管道是工程實(shí)施最重要的基礎(chǔ)材料, 管線材料的選擇更是工程設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題。選擇管道主要考慮價(jià)格和耐腐蝕性。價(jià)格選擇根據(jù)工程預(yù)算做出合理分配, 耐腐蝕性選擇應(yīng)考慮使用環(huán)境及腐蝕因素。可根據(jù)已開(kāi)通地鐵運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)選擇, 如參考深圳地鐵給排水管材選用：室外生活給水管（襯塑鋼管/PE管）、室內(nèi)生活給水管（襯塑鋼管）、衛(wèi)生間給水管（襯塑鋼管）、車站消防水管（熱鍍鋅鋼管）、區(qū)間車站消防水管（球墨鑄鐵/雙壓蘭）[6］。

地鐵給排水及消防工程的科學(xué)設(shè)計(jì)及應(yīng)用價(jià)值取決于工程材料的合理選擇。材料選擇應(yīng)做到以下兩點(diǎn)：（1）充分了解材料信息, 做好相應(yīng)材料的市場(chǎng)調(diào)研, 在價(jià)格和性能二者間做出最優(yōu)選擇, 為相應(yīng)設(shè)計(jì)方案的不斷完善提供參考信息；（2）地鐵給排水管道的耐腐蝕性是關(guān)注重點(diǎn), 必須嚴(yán)把質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)關(guān)卡, 科學(xué)評(píng)估質(zhì)量可靠性, 遵守材料采購(gòu)流程, 篩選出符合實(shí)際需求的管道產(chǎn)品。

5.3 注重細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的實(shí)用性

地鐵給排水工程的科學(xué)設(shè)計(jì)需要關(guān)注實(shí)用效果, 關(guān)注設(shè)計(jì)細(xì)節(jié), 與現(xiàn)實(shí)使用更加貼合。因此需要做到：（1）優(yōu)化通氣管道布局, 減少堵塞死角, 并設(shè)計(jì)好堵塞后的管道解決方案[7］；（2）注意孔洞與套管的預(yù)留、預(yù)埋, 控制孔洞預(yù)留的準(zhǔn)確率, 包括車站廢水泵房處的預(yù)留預(yù)埋等；明確套管的材質(zhì)、形狀及位置[8］；（3）優(yōu)化設(shè)備位置, 包括檢修閥門設(shè)置位置、消火栓設(shè)置位置、污水管道設(shè)置、設(shè)備區(qū)走道內(nèi)給排水管道設(shè)置等, 節(jié)省空間；（4）貫徹綠色發(fā)展理念, 優(yōu)化節(jié)能節(jié)水措施, 包括污廢水系統(tǒng)處理流程、雨水的回收與利用、消防系統(tǒng)穩(wěn)壓方式以及消防環(huán)網(wǎng)等[9］。

6 結(jié)束語(yǔ)

該條地鐵線路的開(kāi)通, 不僅明顯改善了該城市早高峰面臨的交通壓力, 而且極大加強(qiáng)了城市內(nèi)各區(qū)的流動(dòng)溝通, 推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)平衡發(fā)展, 其給排水及消防設(shè)計(jì)對(duì)今后國(guó)內(nèi)甚至國(guó)際類似項(xiàng)目提供了很好的參考意義。