長引橋散貨碼頭給排水設(shè)計難點(diǎn)

劉榮花

（山東省交通規(guī)劃設(shè)計院集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

引言

長引橋散貨碼頭的給排水設(shè)計比較復(fù)雜：（1）在給水設(shè)計中用水點(diǎn)較多，且用水壓力和水質(zhì)均不同，需要設(shè)置多套供水系統(tǒng)。（2）在消防設(shè)計中存在多種水滅火系統(tǒng)，流量和壓力要求均不同，設(shè)計時需要進(jìn)行充分的計算。（3）在雨水排水設(shè)計中，由于水工結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，雨水輸送管道檢修困難。（4）由于沖洗污水排水點(diǎn)較多和較分散，全部收集輸送比較困難。

1 工程概況

工程建設(shè)5 個1 000 t 級泊位（水工結(jié)構(gòu)按靠2 000 t 級船設(shè)計）及相應(yīng)配套設(shè)施，泊位全長400 m，錨位全長220 m，主要貨類為煤炭及制品、鋼鐵及其他件雜貨，年吞吐量1 060 萬噸。碼頭與后方采用2條行車通道和1 條皮帶機(jī)運(yùn)輸通道連接，其中皮帶機(jī)運(yùn)輸通道寬10 m，長550 m。配套建設(shè)有地下廊道，T1、T2 和T3 轉(zhuǎn)運(yùn)站，BC11/BC21/BC31、BC32 和BC12封閉式運(yùn)煤棧橋，其中BC11/BC21/BC31 封閉式運(yùn)煤棧橋連接碼頭和后方，長約550 m；BC32、BC12 位于碼頭前沿，平行與碼頭方向，均長54 m。

2 給水系統(tǒng)設(shè)計

2.1 設(shè)計概述

給水系統(tǒng)有生活、生產(chǎn)和消防三個系統(tǒng)。生活給水系統(tǒng)主要為碼頭前沿船舶上水供水，水源接自后方物流園區(qū)生活泵房。生產(chǎn)給水系統(tǒng)為地下廊道、棧橋和轉(zhuǎn)運(yùn)站除塵供水，水源接自后方物流園區(qū)的沖洗給水管網(wǎng)。消防給水系統(tǒng)為地下廊道、棧橋、轉(zhuǎn)運(yùn)站和碼頭消防供水，水源接自后方物流園區(qū)的消防給水管網(wǎng)。

2.2 設(shè)計要點(diǎn)分析

2.2.1 生活給水系統(tǒng)二次加壓

生活給水系統(tǒng)接管點(diǎn)位于陸域7#轉(zhuǎn)運(yùn)站外，距離碼頭最遠(yuǎn)用水點(diǎn)895 m，為滿足船舶供水需要，要求接管點(diǎn)壓力≥0.35 MPa。生活用水接自物流園區(qū)生活泵房，流量可滿足需求，但接管點(diǎn)距離泵房較遠(yuǎn)，壓力難以滿足要求，因此需要二次加壓。

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，采用了管中泵式疊壓供水設(shè)施進(jìn)行二次加壓，其主要由補(bǔ)壓器+氣壓水罐+變頻控制箱組成，相較于其他類型的二次加壓供水設(shè)備，減少了水池（水箱），在運(yùn)行過程中完全密閉，衛(wèi)生安全，同時占地面積比較小，節(jié)省投資。接管點(diǎn)處水壓在0.2 MPa 左右，采用管網(wǎng)疊壓供水設(shè)施可以充分利用這一部分壓能，差多少補(bǔ)多少，最大限度的發(fā)揮變頻調(diào)速的節(jié)能效果。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，接管點(diǎn)附近無其他用水點(diǎn)，局部水壓下降不會對周邊造成影響，同時采用倒流防止器，杜絕了回流污染物流園區(qū)生活管網(wǎng)問題。因此管網(wǎng)疊壓供水設(shè)施更適用于工程用水需求。經(jīng)計算選用JS-16/40-3.0 管中泵式供水設(shè)備，流量16 m3/h，揚(yáng)程0.4 MPa，臥式安裝在設(shè)備井內(nèi)。

由于生活用水來源是業(yè)主自建的生活泵房，因此，不會與周邊用水產(chǎn)生沖突。若生活用水接自市政給水管網(wǎng)，能否采用疊壓供水設(shè)施，還需要征得當(dāng)?shù)毓┧块T的同意。

2.2.2 消防水設(shè)計分析

消防給水系統(tǒng)設(shè)計難點(diǎn)在于供水點(diǎn)多，水滅火系統(tǒng)類型多樣，消防用水量計算復(fù)雜。項(xiàng)目中需要設(shè)置消防給水滅火系統(tǒng)的單體有碼頭、轉(zhuǎn)運(yùn)站、封閉式運(yùn)煤棧橋和地下廊道，用水自后方消防給水管網(wǎng)接入兩根DN200 消防水管。消防給水系統(tǒng)原理見圖1。

圖1 消防給水系統(tǒng)原理

碼頭的消防設(shè)計流量可按照《河港總體設(shè)計規(guī)范》（JTS166—2020）［1］相關(guān)規(guī)定設(shè)計，即“設(shè)有露天帶式輸送機(jī)等設(shè)施的固定散貨碼頭平臺，其消防設(shè)計流量不應(yīng)小于15 L/s”。碼頭前沿設(shè)置室外消火栓，間距≤60 m，設(shè)計流量15 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間3 h。

現(xiàn)行消規(guī)［2］并沒有對封閉式運(yùn)煤棧橋給水滅火系統(tǒng)有明確的規(guī)定，對于位于碼頭前沿的BC32、BC12 運(yùn)煤棧橋（含皮帶機(jī)），因其在碼頭室外消火栓的保護(hù)范圍內(nèi)，室外消防用水量可參考河港總規(guī)的有關(guān)規(guī)定，取15 L/s；而對于室內(nèi)消火栓用水量需要進(jìn)一步分析論證。根據(jù)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50229—2019）［3］，封閉式運(yùn)煤棧橋不設(shè)室內(nèi)消火栓；根據(jù)《煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB 50810—2012）［4］，原煤輸送機(jī)棧橋室內(nèi)消火栓設(shè)計流量為5 L/s?！痘鹆Πl(fā)電廠與變電站設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的出發(fā)點(diǎn)是封閉式運(yùn)煤棧橋基本不通行人，室內(nèi)消火栓無法操作，且其運(yùn)煤棧橋室外有完善的室外消火栓給水系統(tǒng)，設(shè)置室內(nèi)消火栓的作用不大。但在本工程中皮帶機(jī)運(yùn)輸通道寬10 m，兩側(cè)通行，設(shè)置室內(nèi)消火栓有利于人員撲滅棧橋內(nèi)的小型火災(zāi)，因此，BC32、BC12 運(yùn)煤棧橋室內(nèi)消火栓設(shè)計流量參照《煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB 50229—2019）取5 L/s。對于連接陸域與水域的BC11/BC21/BC31 運(yùn)煤棧橋，周邊為灘地，人車均無法通行，設(shè)置室外消火栓沒有意義。室內(nèi)消火栓設(shè)計流量若參照《煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB 50229—2019）執(zhí)行會偏小，有安全隱患?？蓪C11/BC21/BC31 運(yùn)煤棧橋看作丙類廠房，根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50974—2014）［2］，消火栓設(shè)計流量取30 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間取3 h。

地下廊道內(nèi)設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)，設(shè)計流量為28 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間1 h；室內(nèi)消火栓設(shè)計流量為5 L/s，室外消火栓設(shè)計流量為15 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間3 h。T1 轉(zhuǎn)運(yùn)站為轉(zhuǎn)運(yùn)站里火災(zāi)最不利點(diǎn)，屬于丙類多層廠房，耐火等級為二級，室內(nèi)消火栓設(shè)計流量為10 L/s，室外消火栓設(shè)計流量為15 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間3 h；防火分隔水幕設(shè)計流量為35 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間1 h。消防設(shè)計流量見表1。

表1 消防設(shè)計流量

從表1 可以看出，火災(zāi)最不利點(diǎn)為T1 轉(zhuǎn)運(yùn)站，消防設(shè)計流量為60 L/s，一次火災(zāi)用水量為396 m3。

3 排水系統(tǒng)設(shè)計

3.1 設(shè)計概述

工程執(zhí)行雨、污分流制和綠色港口設(shè)計理念。碼頭區(qū)域產(chǎn)生的初期雨水全部收集不外排，在碼頭前沿均布7座集污池，每座集污池內(nèi)設(shè)置一臺潛污泵。初期雨水由碼頭排水溝收集，利用地漏接入各個集污池，經(jīng)各個集污池內(nèi)潛污泵分別提升匯入DN350雨水總管，由雨水總管沿棧橋輸送至后方園區(qū)排水溝。

地下廊道、皮帶機(jī)棧橋和轉(zhuǎn)運(yùn)站均會產(chǎn)生沖洗污水，為滿足3R 設(shè)計原則，實(shí)現(xiàn)沖洗水的循環(huán)使用，需要將沖洗污水的全部回收。沖洗污水收集后排入陸域7#轉(zhuǎn)接點(diǎn)處的集污池，再一并接入后方園區(qū)沖洗污水管網(wǎng)。

3.2 設(shè)計要點(diǎn)分析

3.2.1 壓力雨水管道檢修問題

DN350 雨水總管在碼頭區(qū)域平行于碼頭方向敷設(shè)，長度約355 m。由于初期雨水固體懸浮物含量比較高和雨水管道間歇式輸運(yùn)的特征極易造成管道的堵塞，因此，在雨水總管設(shè)檢修清堵措施十分必要。工程碼頭為高樁梁板結(jié)構(gòu)，雨水總管架空敷設(shè)在碼頭面板之下，無法作常規(guī)的管溝或檢查井檢修。同時，因?yàn)橛晁転閴毫艿?，若采用建筑排水上常用的檢查口與清掃口，會產(chǎn)生反水倒灌問題。因此，設(shè)計了一種適用于此類工況下的檢修清堵方式，見圖2。

圖2 碼頭雨水總管檢修口及排泥詳圖

在雨水總管上部設(shè)一根DN100 支管至碼頭面，末端作法蘭封堵（防止壓力雨水外溢），形成一個檢修口。沿管線方向50 m 左右設(shè)置一個檢修口，當(dāng)需要檢修時，打開鋼蓋板和法蘭封堵進(jìn)行檢修。在雨水總管下部設(shè)置一個排泥三通，連接一根DN100排泥管至集污池，末端作法蘭封堵，形成一個排泥口，共設(shè)置7 個排泥口。當(dāng)需要清堵清淤時，打開檢修口和排泥口將管道淤積物排入集污池，利用集污池清淤設(shè)施清淤。

3.2.2 沖洗污水的回收問題

由于沖洗污水排水點(diǎn)較多，也比較分散，收集輸送比較困難。如每一個排水點(diǎn)均單獨(dú)設(shè)置一根污水管道，排入陸域7#轉(zhuǎn)接站集污池，雖然可實(shí)現(xiàn)沖洗污水的全部收集，但管線較多，造價較高且運(yùn)營管理困難。針對沖洗污水收集困難，設(shè)計了適用于此工況下的一種多點(diǎn)匯流至單根污水管道輸送的流程。

主排水橫管敷設(shè)在BC11/BC21/BC31 運(yùn)煤棧橋底板下，管徑DN200，坡度0.005，長度470 m。T1轉(zhuǎn)運(yùn)站二層和BC11/BC21/BC31 運(yùn)煤棧橋的沖洗污水通過地漏直接排入主排水橫管。T2、T3 轉(zhuǎn)運(yùn)站和BC32、BC12 運(yùn)煤棧橋由于其室內(nèi)設(shè)計標(biāo)高較低，其沖洗污水無法通過重力流直接接入主排水橫管。先將T2、T3 轉(zhuǎn)運(yùn)站和BC32、BC12 運(yùn)煤棧橋產(chǎn)生的沖洗污水利用地漏和污水管收集到碼頭上的沖洗污水池，利用污水池內(nèi)的潛污泵排入消能水箱，再從消防水箱接入主排水橫管，流程見圖3。

圖3 沖洗污水收集原理

消能水箱的作用是消解掉污水池潛污泵來水的壓力，以免造成主排水橫管的反水倒灌。消能水箱上方的進(jìn)水控制閥與碼頭上沖洗污水池內(nèi)的潛污泵聯(lián)鎖控制，當(dāng)消能水箱達(dá)到高水位時關(guān)閉進(jìn)水閥和潛污泵；當(dāng)沖洗污水池內(nèi)水位達(dá)到啟泵水位，同時消能水箱達(dá)到進(jìn)水水位時，開啟進(jìn)水閥和潛污泵。當(dāng)進(jìn)水閥和潛污泵關(guān)閉時，自動開啟出水管上的電磁閥，開始排水至主排水橫管。

4 結(jié)語

（1）針對長引橋碼頭船舶上水壓力不足需要二次加壓的問題，分析了管中泵式疊壓供水設(shè)施對項(xiàng)目適用性，造價低、占地面積小、高效節(jié)能、安全衛(wèi)生，能夠滿足本項(xiàng)目船舶上水要求。（2）由于現(xiàn)行消規(guī)對封閉式運(yùn)煤棧橋給水滅火系統(tǒng)并沒有明確規(guī)定，通過研究相關(guān)規(guī)范，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，明確了封閉式運(yùn)煤棧橋的消防用水量。提出位于碼頭前沿的封閉式運(yùn)煤棧橋室外消火栓設(shè)計流量為15 L/s，室內(nèi)消火栓設(shè)計流量為5 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間為3 h。位于灘地?zé)o法設(shè)置室外消火栓的長距離封閉式運(yùn)煤棧橋消火栓設(shè)計流量為30 L/s，火災(zāi)延續(xù)時間為3 h。（3）針對高樁碼頭下架空敷設(shè)的長距離壓力雨水管道檢修清堵困難，設(shè)計了一種適用于此類工況下的檢修清堵方式。（4）為滿足3R 設(shè)計原則，解決沖洗污水收集困難，設(shè)計了一種多點(diǎn)匯流至單根污水管道輸送的工藝流程。