基于上蓋開發(fā)的地鐵車輛段給排水系統(tǒng)設(shè)計

周 煒 于 威 盧 佳 趙 辰

(1.北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司 北京 100046;2.北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司 北京 100037)

基于上蓋開發(fā)的地鐵車輛段給排水系統(tǒng)設(shè)計

周 煒1于 威2盧 佳2趙 辰2

(1.北京市軌道交通設(shè)計研究院有限公司 北京 100046;2.北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司 北京 100037)

北京地鐵9號線郭公莊車輛段定位為定修段，其上蓋一體化開發(fā)工程僅是將車輛段運用庫進行上蓋開發(fā)。針對以上工程特點，指出該段給排水系統(tǒng)(含消防系統(tǒng))在設(shè)計中須兼顧后期開發(fā)的工程難點，并對工程中的全段消防系統(tǒng)形式、運用庫消防系統(tǒng)設(shè)置方案、開發(fā)雨水系統(tǒng)設(shè)置方案和節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用進行重點闡述與分析。該工程的系統(tǒng)設(shè)置方案對類似工程的給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計具有一定的參考意義。

地鐵;郭公莊車輛段;上蓋開發(fā);消防系統(tǒng);節(jié)能環(huán)保

1 工程概況

北京地鐵9號線郭公莊車輛段位于9號線最南端豐臺區(qū)南部的郭公莊地區(qū)，車輛段本身定位為定修段，承擔(dān)9號線配屬車輛定修以下修程;同時根據(jù)規(guī)劃要求，郭公莊車輛段及周邊進行一體化開發(fā)，車輛段先期開工建設(shè)，但同步為開發(fā)預(yù)留相關(guān)條件。

工程最終開發(fā)方案為:車輛段周邊及車輛段運用庫上蓋頂板進行一體化開發(fā)，而不是整個車輛段全部進行上蓋開發(fā)，上蓋開發(fā)的物業(yè)管理與地鐵運營各自獨立分開。目前國內(nèi)一體化開發(fā)的車輛段工程以此類形式居多，如北京平西府車輛段、深圳蛇口車輛段等。郭公莊車輛段實際用地面積約15.2 hm2，其中運用庫占地約為 4.5 hm2，段東西長約869 m，南北寬約208 m，建筑面積總計8.7萬m2，容積率為0.55。由于周邊開發(fā)的用地需求，使車輛段整體布局為狹長狀，為了節(jié)約用地和適應(yīng)地塊布置要求，車輛段內(nèi)建筑物進行了一定的整合，出現(xiàn)了既有高層建筑(綜合辦公樓)，也有多層建筑(各類庫房)的建筑立體布局。

2 系統(tǒng)設(shè)計的難點與特點

鑒于郭公莊車輛段一體化開發(fā)的工程特點，并充分考慮未來項目實際運營管理的需求，在確定給排水及消防系統(tǒng)的設(shè)計方案時，通過總結(jié)北京及國內(nèi)其他城市關(guān)于類似工程的設(shè)計與實施情況，主要對幾個方面進行了重點研究與分析:車輛段消防系統(tǒng)設(shè)置方案;開發(fā)雨水系統(tǒng)的設(shè)置方案;節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用。這幾方面的設(shè)計對于此類型工程整體方案的合理性起著舉足輕重的作用。

3 車輛段消防系統(tǒng)設(shè)置方案

車輛段結(jié)合開發(fā)項目，目前在國內(nèi)類似工程相對較少，但是這種項目也是未來各個城市軌道交通發(fā)展中廣泛推介的一種商業(yè)模式。結(jié)合開發(fā)的項目，其消防系統(tǒng)的設(shè)計有別于傳統(tǒng)車輛段的系統(tǒng)設(shè)計，具有一定的特點與不同。

3.1 全段消防系統(tǒng)形式的確定

3.1.1 消防系統(tǒng)獨立分開

車輛段與開發(fā)建設(shè)時序不同，后期的運營商也不同。為了保證車輛段與開發(fā)功能的各自獨立性，方便后期雙方運營管理，段內(nèi)各個系統(tǒng)均與開發(fā)獨立分開設(shè)置，尤其是車輛段和開發(fā)均各自設(shè)置了完整的消防系統(tǒng)，從室內(nèi)到室外均是各自完全獨立的;同時上蓋開發(fā)設(shè)計與車輛段設(shè)計工作同步展開，以保證車輛段為開發(fā)預(yù)留條件的準(zhǔn)確性和有效性。

3.1.2 段內(nèi)消防系統(tǒng)設(shè)置

受開發(fā)影響，段內(nèi)綜合辦公樓為高層建筑(屋頂設(shè)高位消防水箱及穩(wěn)壓裝置［1-2］)，其他為2～4層的多層建筑。由于車輛段只有一路市政水源，且室內(nèi)外的消火栓為一個大系統(tǒng)，如果將高層建筑的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)與整個車輛段的消火栓系統(tǒng)串接，勢必會造成整個消防系統(tǒng)常年處于較高壓力的狀態(tài)，對于管網(wǎng)的日常安全較為不利，因此在系統(tǒng)設(shè)計中采用高低分區(qū)的消防給水系統(tǒng)(兩區(qū)管網(wǎng)各自獨立，消防水泵各自獨立配置)。將綜合樓的消防系統(tǒng)獨立為高區(qū)系統(tǒng)(系統(tǒng)用穩(wěn)壓裝置+高位消防水箱穩(wěn)壓)，將車輛段室外及其他多層建筑的消防系統(tǒng)設(shè)為低區(qū)系統(tǒng)(用高位消防水箱穩(wěn)壓)，這樣有效地降低了車輛段室外、多層建筑的消防管網(wǎng)壓力，使整個消防系統(tǒng)更加安全，也降低了運營的日常維護難度。

3.2 運用庫消防系統(tǒng)設(shè)置方案

運用庫是郭公莊車輛段內(nèi)規(guī)模最大和最能體現(xiàn)工程特殊性的建筑單體，其上蓋為商業(yè)開發(fā)，開發(fā)地下車庫的底板即為運用庫的頂板。運用庫本身從建筑設(shè)計的功能定位僅為戊類庫房，但考慮上蓋開發(fā)，其消防系統(tǒng)的合理設(shè)計就顯得至關(guān)重要。

3.2.1 增設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)

運用庫這類建筑從規(guī)范層面上來講，目前在國內(nèi)還未對此類項目有明確的建筑定義，因此在設(shè)計中吸取原北京地鐵復(fù)八線四惠車輛段的設(shè)計理念，在運用庫內(nèi)設(shè)置消火栓系統(tǒng)(設(shè)計參數(shù)仍按照戊類庫房的消防標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行)的同時，又加設(shè)了自動噴水滅火系統(tǒng)作為消防系統(tǒng)的輔助措施(根據(jù)戊類庫房的消防標(biāo)準(zhǔn)，本身只需要設(shè)置消火栓系統(tǒng)即可，不需設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng))［3］，這樣可以提高運用庫及開發(fā)的整體安全，降低火災(zāi)時的安全風(fēng)險，適當(dāng)提高火災(zāi)初期時消防滅火的能力及反應(yīng)速度。

3.2.2 明確系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)，采用擴展覆蓋面噴頭

由于運用庫設(shè)置噴淋系統(tǒng)時，在現(xiàn)有規(guī)范要求內(nèi)沒有對于該種情況的明確要求，因此如何選擇噴淋系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)也是運用庫消防系統(tǒng)的一項設(shè)計難點。

對此，借鑒了國內(nèi)深圳地鐵某類似工程的設(shè)計方案，并結(jié)合噴淋系統(tǒng)作為本工程消防輔助設(shè)施的功能定位，在庫內(nèi)要求系統(tǒng)設(shè)計參照倉庫危險級Ⅰ級進行設(shè)計，系統(tǒng)噴水強度要求達(dá)到8 L/min·m2，作用面積采用160 m2，火災(zāi)延續(xù)時間采用 1 h［4］;同時采用擴展覆蓋面噴頭代替了普通噴頭，這樣既解決庫內(nèi)噴頭布置間距和高大空間噴淋設(shè)置的問題，也保證了系統(tǒng)噴水強度的要求。為了達(dá)到上述系統(tǒng)功能的要求，主要通過兩個措施來實現(xiàn)(見圖1):對于擴展覆蓋面噴頭的流量系數(shù)(K)進行約定，其值不小于161;通過系統(tǒng)設(shè)計，保證最不利點噴灑頭工作壓力不小于0.23 MPa。

圖1 運用庫內(nèi)噴淋系統(tǒng)的設(shè)置

為了保證系統(tǒng)能夠達(dá)到工程需求，在設(shè)計文件中明確要求本工程采用的此類噴頭需經(jīng)過國家消防權(quán)威機構(gòu)的消防認(rèn)證，并提供國家消防權(quán)威檢測部門的噴水試驗報告。這也是在以后類似工程設(shè)計中需要約束產(chǎn)品的一個重要舉措。

3.2.3 室外消防用水量的確定

運用庫上蓋為開發(fā)建筑，雖然開發(fā)區(qū)域與車輛段各自獨立設(shè)置了消防系統(tǒng)、消防車道及疏散通道，但是考慮到本工程的特殊性和安全性，在設(shè)計中將運用庫的室外消防用水量提高到與上蓋開發(fā)一致，采用的室外消防水量標(biāo)準(zhǔn)為30 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間按2 h計，這樣更好地保證了上蓋開發(fā)應(yīng)對火災(zāi)時的消防配套能力，增加了保險性;而且車輛段內(nèi)室內(nèi)外消防用水量最大的單體是綜合辦公樓，提高消防水量標(biāo)準(zhǔn)的運用庫消防總用水量仍低于綜合辦公樓，因此綜合辦公樓室內(nèi)外消防用水量即為車輛段消防總用水量，提高運用庫的室外消防用水量并不會增加整個車輛段的消防系統(tǒng)配置要求。

3.2.4 檢修股道兩側(cè)消火栓的設(shè)置

運用庫內(nèi)設(shè)有多條檢修股道。由于車輛維護檢修時均停在檢修股道上，為了保證火災(zāi)時消火栓保護區(qū)域不受車輛阻擋，在股道兩側(cè)均設(shè)置了消火栓，相對于按照同一防火分區(qū)根據(jù)間距設(shè)置消火栓的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計方案來說，這種方式對消火栓進行了加密設(shè)置，提高了火災(zāi)時滅火安全性，這也是車輛段大型檢修庫消火栓設(shè)置時需要重點注意的一個方面。

4 開發(fā)雨水系統(tǒng)的設(shè)置方案

近幾年，北京地區(qū)的暴雨頻現(xiàn)。暴雨形成城市內(nèi)澇災(zāi)害，造成了人員傷亡和大量的經(jīng)濟損失。在郭公莊車輛段上蓋開發(fā)的雨水設(shè)計方案中充分考慮了其雨水系統(tǒng)設(shè)置對于車輛段整體安全的影響。在設(shè)計階段，開發(fā)設(shè)計部門通過在開發(fā)場地內(nèi)設(shè)置排水方溝的方式，將開發(fā)地面的雨水徑流匯集后，單獨倒流排至車輛段周邊市政管網(wǎng)內(nèi)，而不是直接匯入車輛段內(nèi)的雨水排水系統(tǒng)中。

該方案可以使車輛段內(nèi)的雨水總匯水面積大大減少，初步計算約減少30%的匯水面積，這樣可防止暴雨時，由于上蓋開發(fā)雨水灌入車輛段對車輛段整體運營安全造成的影響，同時也減少了開發(fā)與車輛段之間的運營管理接口界面。

5 節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用

作為北京軌道交通新線建設(shè)的“節(jié)能示范線”的車輛基地，節(jié)能技術(shù)和環(huán)保措施的廣泛應(yīng)用，充分體現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計的方方面面，既提高了設(shè)計的技術(shù)水平，也適當(dāng)降低了車輛段對于開發(fā)的影響。

5.1 采用太陽能承壓式二次換熱系統(tǒng)

本工程的太陽能熱水技術(shù)應(yīng)用對象是車輛段內(nèi)的集中浴室。集中浴室的熱水使用具有間斷性的特點，且車輛段在初期運營時，因浴室使用較少，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)過熱現(xiàn)象容易造成設(shè)備故障;同時北京南城的城市自來水的硬度較高、水質(zhì)較差。針對上述工況特點，最終采用了太陽能承壓式U型管二次換熱系統(tǒng)，在系統(tǒng)中加裝了過熱保護裝置(散熱風(fēng)機)，既解決了初期系統(tǒng)容易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象的問題，也很好適應(yīng)了南城水質(zhì)較差的缺點(閉式系統(tǒng)水質(zhì)相比開式水箱系統(tǒng)熱水水質(zhì)更好)［5］。在輔助熱源方面，考慮到熱源穩(wěn)定性及二次能源利用率方面的要求，選用了燃?xì)鉄崴疇t作為輔助熱源，克服了傳統(tǒng)電加熱輔助熱源不穩(wěn)定和故障較高的缺點，提高了輔助熱源的利用率;同時為了降低熱媒揮發(fā)對于系統(tǒng)正常使用的影響，采用了熱媒側(cè)加設(shè)自動補液系統(tǒng)，增加了運營的可靠性。

5.2 合理劃分給水分區(qū)

對于車輛段和開發(fā)來說，二者的供水系統(tǒng)完全獨立分開設(shè)置，水源各自獨立引入。這樣做一是考慮二者的管理問題，二是考慮各自用水的收費標(biāo)準(zhǔn)也有差異［6］。

由于段內(nèi)建筑物高度不同(既有高層建筑，也有2～4層的多層建筑，其中大部分為2層)，而此處城市管網(wǎng)壓力實測值為0.25～0.3 MPa，但是市政部門提供的保障性供水壓力僅為0.18 MPa。據(jù)此情況將整個車輛段內(nèi)的給水管網(wǎng)分為高、低兩區(qū)［6］。低區(qū)負(fù)擔(dān)整個車輛段含2層以下的生活用水需求，由市政管網(wǎng)直供;高區(qū)(采用疊壓變頻供水設(shè)備供水，替代傳統(tǒng)的變頻供水泵組，節(jié)省了占地，也較好地解決了水二次污染問題)則負(fù)擔(dān)含3層以上的用水需求［7］。但為了充分利用市政余壓，也在疊壓供水設(shè)備前后并聯(lián)了給水旁路，在高區(qū)水壓需求較低時，可以直接利用市政壓力為高區(qū)供水［8-9］。這樣的系統(tǒng)設(shè)計既充分利用了市政管網(wǎng)的余壓，達(dá)到節(jié)能的目的，又可以很好地讓高低區(qū)給水管網(wǎng)處于一個相對較低的壓力狀態(tài)，提高了系統(tǒng)末端用水潔具的節(jié)水效果以及生活用水的安全性和衛(wèi)生防疫能力。

5.3 降低污水處理氣味對開發(fā)的影響

根據(jù)車輛段內(nèi)功能布局需求，綜合污水處理站設(shè)置在運用庫的東邊，位于綜合辦公樓的西側(cè)。為了減少污水處理站對于運用庫上蓋開發(fā)及車輛段的臭味影響，首次在北京地鐵污水處理站內(nèi)增設(shè)了專用除臭裝置，有效解決了格柵井的氣味問題［10］。

5.4 應(yīng)用預(yù)制模塊式檢查井

車輛段占地呈狹長狀，建筑物及軌行區(qū)占了車輛段80% ～90%的用地，所以段內(nèi)污水管線、廢水管線、雨水管線等管線線路長、節(jié)點多。由于工期緊張，同時又是在冬季施工，施工較為困難，而且北京市對于地下水資源的防污染有嚴(yán)格的規(guī)定。為了很好地解決上述問題，在實施過程中應(yīng)用了預(yù)制模塊式檢查井替代傳統(tǒng)鋼筋混凝土檢查井。該井具有節(jié)約資源、堅固、耐用、經(jīng)濟、快捷、高效、密封性好的優(yōu)點，有利于保護地下水質(zhì)。

6 結(jié)語

基于上蓋開發(fā)的車輛段給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計，目前國內(nèi)缺乏明確的規(guī)范條文對此類工程進行技術(shù)支撐。因此確定此類工程的設(shè)計方案，應(yīng)充分借鑒國內(nèi)同類工程的設(shè)計經(jīng)驗，并得到消防部門的認(rèn)可，同時應(yīng)在設(shè)計階段重點從以下幾個方面著手并提出解決方案。

1)結(jié)合開發(fā)的車輛段消防系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)重點考慮工程的整體安全性。在車輛段系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)適當(dāng)提高消防系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

2)上蓋結(jié)合開發(fā)的車輛段單體屋面的雨水應(yīng)考慮單獨排出室外，降低開發(fā)對于車輛段安全運營的影響。

3)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注重開發(fā)與車輛段的運營管理模式。根據(jù)運營管理方是否相同，在系統(tǒng)設(shè)計初期明確系統(tǒng)劃分界面，盡量通過系統(tǒng)設(shè)計來減少兩家運營商分別管理時的接口界面。

4)與開發(fā)結(jié)合的車輛段系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注重節(jié)能環(huán)保，以人為本，同時適當(dāng)減少車輛段對上蓋開發(fā)的影響。

［1］北京城建設(shè)計研究總院.GB 50157—2003地鐵設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2003.

［2］中華人民共和國公安部.GB 50045—2005高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2013.

［3］中華人民共和國公安部.GB 50016—2006建筑設(shè)計防火規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2013.

［4］中華人民共和國公安部.GB 50084—2001自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范［S］.2005版.北京:中國計劃出版社，2012.

［5］中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計院.全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施—給水排水［S］.2009版.北京:中國計劃出版社，2010.

［6］上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會.GB 50013—2006室外給水設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2006.

［7］中國建筑設(shè)計研究院.建筑給水排水設(shè)計手冊:上、下冊［S］.2 版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［8］上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會.GB 50015—2003建筑給水排水設(shè)計規(guī)范［S］.2009版.北京:中國計劃出版社，2010.

［9］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50555—2010民用建筑節(jié)水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［10］上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會.GB 50014—2006室外排水設(shè)計規(guī)范［S］.2011 版.北京:中國計劃出版社，2011.

Water Supply and Drainage System Design Based on Superstructure Development of Metro Depot

Zhou Wei1Yu Wei2Lu Jia2Zhao Chen2
(1.Beijing Rail and Transit Design Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 100046;2.Beijing Urban Construction Design ＆ Development Group Co.，Ltd.，Beijing 100037)

Abstract:Guogongzhuang depot of line 9，Beijing metro，is a scheduled repair segment，whose superstructure development project only includes developing the upper space of vehicle storehous.Development at later stages should be considered in the stage of design.The difficulties of water supply and drainage system design were described.The form of the whole section firefighting system，scheme of vehicle storehouse firefighting system，project rainwater system and the use of environmental protection and energy conservation technology were illustrated and analyzed.This engineering design scheme could be a guidance and model for design of drainage and firefighting system for similar projects.

Key words:metro;Guogongzhuang depot;superstructure development;fire fighting system;energy conservation and environment protection

U231+.4

A

1672-6073(2014)01-0033-04

10.3969/j.issn.1672-6073.2014.01.009

收稿日期:2013-03-28

2013-04-24

作者簡介:周煒，男，本科，高級工程師，從事軌道交通和市政工程設(shè)計與研究工作bj9gps@126.com

(編輯:馮 超)