基于上盖开发的地铁车辆段给排水系统设计

周 炜 于 威 卢 佳 赵 辰

(1.北京市轨道交通设计研究院有限公司 北京 100046;2.北京城建设计发展集团股份有限公司 北京 100037)

基于上盖开发的地铁车辆段给排水系统设计

周 炜1于 威2卢 佳2赵 辰2

(1.北京市轨道交通设计研究院有限公司 北京 100046;2.北京城建设计发展集团股份有限公司 北京 100037)

北京地铁9号线郭公庄车辆段定位为定修段，其上盖一体化开发工程仅是将车辆段运用库进行上盖开发。针对以上工程特点，指出该段给排水系统(含消防系统)在设计中须兼顾后期开发的工程难点，并对工程中的全段消防系统形式、运用库消防系统设置方案、开发雨水系统设置方案和节能环保技术的应用进行重点阐述与分析。该工程的系统设置方案对类似工程的给排水及消防系统设计具有一定的参考意义。

地铁;郭公庄车辆段;上盖开发;消防系统;节能环保

1 工程概况

北京地铁9号线郭公庄车辆段位于9号线最南端丰台区南部的郭公庄地区，车辆段本身定位为定修段，承担9号线配属车辆定修以下修程;同时根据规划要求，郭公庄车辆段及周边进行一体化开发，车辆段先期开工建设，但同步为开发预留相关条件。

工程最终开发方案为:车辆段周边及车辆段运用库上盖顶板进行一体化开发，而不是整个车辆段全部进行上盖开发，上盖开发的物业管理与地铁运营各自独立分开。目前国内一体化开发的车辆段工程以此类形式居多，如北京平西府车辆段、深圳蛇口车辆段等。郭公庄车辆段实际用地面积约15.2 hm2，其中运用库占地约为 4.5 hm2，段东西长约869 m，南北宽约208 m，建筑面积总计8.7万m2，容积率为0.55。由于周边开发的用地需求，使车辆段整体布局为狭长状，为了节约用地和适应地块布置要求，车辆段内建筑物进行了一定的整合，出现了既有高层建筑(综合办公楼)，也有多层建筑(各类库房)的建筑立体布局。

2 系统设计的难点与特点

鉴于郭公庄车辆段一体化开发的工程特点，并充分考虑未来项目实际运营管理的需求，在确定给排水及消防系统的设计方案时，通过总结北京及国内其他城市关于类似工程的设计与实施情况，主要对几个方面进行了重点研究与分析:车辆段消防系统设置方案;开发雨水系统的设置方案;节能环保技术的应用。这几方面的设计对于此类型工程整体方案的合理性起着举足轻重的作用。

3 车辆段消防系统设置方案

车辆段结合开发项目，目前在国内类似工程相对较少，但是这种项目也是未来各个城市轨道交通发展中广泛推介的一种商业模式。结合开发的项目，其消防系统的设计有别于传统车辆段的系统设计，具有一定的特点与不同。

3.1 全段消防系统形式的确定

3.1.1 消防系统独立分开

车辆段与开发建设时序不同，后期的运营商也不同。为了保证车辆段与开发功能的各自独立性，方便后期双方运营管理，段内各个系统均与开发独立分开设置，尤其是车辆段和开发均各自设置了完整的消防系统，从室内到室外均是各自完全独立的;同时上盖开发设计与车辆段设计工作同步展开，以保证车辆段为开发预留条件的准确性和有效性。

3.1.2 段内消防系统设置

受开发影响，段内综合办公楼为高层建筑(屋顶设高位消防水箱及稳压装置［1-2］)，其他为2～4层的多层建筑。由于车辆段只有一路市政水源，且室内外的消火栓为一个大系统，如果将高层建筑的室内消火栓系统与整个车辆段的消火栓系统串接，势必会造成整个消防系统常年处于较高压力的状态，对于管网的日常安全较为不利，因此在系统设计中采用高低分区的消防给水系统(两区管网各自独立，消防水泵各自独立配置)。将综合楼的消防系统独立为高区系统(系统用稳压装置+高位消防水箱稳压)，将车辆段室外及其他多层建筑的消防系统设为低区系统(用高位消防水箱稳压)，这样有效地降低了车辆段室外、多层建筑的消防管网压力，使整个消防系统更加安全，也降低了运营的日常维护难度。

3.2 运用库消防系统设置方案

运用库是郭公庄车辆段内规模最大和最能体现工程特殊性的建筑单体，其上盖为商业开发，开发地下车库的底板即为运用库的顶板。运用库本身从建筑设计的功能定位仅为戊类库房，但考虑上盖开发，其消防系统的合理设计就显得至关重要。

3.2.1 增设自动喷水灭火系统

运用库这类建筑从规范层面上来讲，目前在国内还未对此类项目有明确的建筑定义，因此在设计中吸取原北京地铁复八线四惠车辆段的设计理念，在运用库内设置消火栓系统(设计参数仍按照戊类库房的消防标准执行)的同时，又加设了自动喷水灭火系统作为消防系统的辅助措施(根据戊类库房的消防标准，本身只需要设置消火栓系统即可，不需设置自动喷水灭火系统)［3］，这样可以提高运用库及开发的整体安全，降低火灾时的安全风险，适当提高火灾初期时消防灭火的能力及反应速度。

3.2.2 明确系统设计参数，采用扩展覆盖面喷头

由于运用库设置喷淋系统时，在现有规范要求内没有对于该种情况的明确要求，因此如何选择喷淋系统的设计参数也是运用库消防系统的一项设计难点。

对此，借鉴了国内深圳地铁某类似工程的设计方案，并结合喷淋系统作为本工程消防辅助设施的功能定位，在库内要求系统设计参照仓库危险级Ⅰ级进行设计，系统喷水强度要求达到8 L/min·m2，作用面积采用160 m2，火灾延续时间采用 1 h［4］;同时采用扩展覆盖面喷头代替了普通喷头，这样既解决库内喷头布置间距和高大空间喷淋设置的问题，也保证了系统喷水强度的要求。为了达到上述系统功能的要求，主要通过两个措施来实现(见图1):对于扩展覆盖面喷头的流量系数(K)进行约定，其值不小于161;通过系统设计，保证最不利点喷洒头工作压力不小于0.23 MPa。

图1 运用库内喷淋系统的设置

为了保证系统能够达到工程需求，在设计文件中明确要求本工程采用的此类喷头需经过国家消防权威机构的消防认证，并提供国家消防权威检测部门的喷水试验报告。这也是在以后类似工程设计中需要约束产品的一个重要举措。

3.2.3 室外消防用水量的确定

运用库上盖为开发建筑，虽然开发区域与车辆段各自独立设置了消防系统、消防车道及疏散通道，但是考虑到本工程的特殊性和安全性，在设计中将运用库的室外消防用水量提高到与上盖开发一致，采用的室外消防水量标准为30 L/s，火灾延续时间按2 h计，这样更好地保证了上盖开发应对火灾时的消防配套能力，增加了保险性;而且车辆段内室内外消防用水量最大的单体是综合办公楼，提高消防水量标准的运用库消防总用水量仍低于综合办公楼，因此综合办公楼室内外消防用水量即为车辆段消防总用水量，提高运用库的室外消防用水量并不会增加整个车辆段的消防系统配置要求。

3.2.4 检修股道两侧消火栓的设置

运用库内设有多条检修股道。由于车辆维护检修时均停在检修股道上，为了保证火灾时消火栓保护区域不受车辆阻挡，在股道两侧均设置了消火栓，相对于按照同一防火分区根据间距设置消火栓的标准设计方案来说，这种方式对消火栓进行了加密设置，提高了火灾时灭火安全性，这也是车辆段大型检修库消火栓设置时需要重点注意的一个方面。

4 开发雨水系统的设置方案

近几年，北京地区的暴雨频现。暴雨形成城市内涝灾害，造成了人员伤亡和大量的经济损失。在郭公庄车辆段上盖开发的雨水设计方案中充分考虑了其雨水系统设置对于车辆段整体安全的影响。在设计阶段，开发设计部门通过在开发场地内设置排水方沟的方式，将开发地面的雨水径流汇集后，单独倒流排至车辆段周边市政管网内，而不是直接汇入车辆段内的雨水排水系统中。

该方案可以使车辆段内的雨水总汇水面积大大减少，初步计算约减少30%的汇水面积，这样可防止暴雨时，由于上盖开发雨水灌入车辆段对车辆段整体运营安全造成的影响，同时也减少了开发与车辆段之间的运营管理接口界面。

5 节能环保技术的应用

作为北京轨道交通新线建设的“节能示范线”的车辆基地，节能技术和环保措施的广泛应用，充分体现在系统设计的方方面面，既提高了设计的技术水平，也适当降低了车辆段对于开发的影响。

5.1 采用太阳能承压式二次换热系统

本工程的太阳能热水技术应用对象是车辆段内的集中浴室。集中浴室的热水使用具有间断性的特点，且车辆段在初期运营时，因浴室使用较少，系统经常出现过热现象容易造成设备故障;同时北京南城的城市自来水的硬度较高、水质较差。针对上述工况特点，最终采用了太阳能承压式U型管二次换热系统，在系统中加装了过热保护装置(散热风机)，既解决了初期系统容易出现过热现象的问题，也很好适应了南城水质较差的缺点(闭式系统水质相比开式水箱系统热水水质更好)［5］。在辅助热源方面，考虑到热源稳定性及二次能源利用率方面的要求，选用了燃气热水炉作为辅助热源，克服了传统电加热辅助热源不稳定和故障较高的缺点，提高了辅助热源的利用率;同时为了降低热媒挥发对于系统正常使用的影响，采用了热媒侧加设自动补液系统，增加了运营的可靠性。

5.2 合理划分给水分区

对于车辆段和开发来说，二者的供水系统完全独立分开设置，水源各自独立引入。这样做一是考虑二者的管理问题，二是考虑各自用水的收费标准也有差异［6］。

由于段内建筑物高度不同(既有高层建筑，也有2～4层的多层建筑，其中大部分为2层)，而此处城市管网压力实测值为0.25～0.3 MPa，但是市政部门提供的保障性供水压力仅为0.18 MPa。据此情况将整个车辆段内的给水管网分为高、低两区［6］。低区负担整个车辆段含2层以下的生活用水需求，由市政管网直供;高区(采用叠压变频供水设备供水，替代传统的变频供水泵组，节省了占地，也较好地解决了水二次污染问题)则负担含3层以上的用水需求［7］。但为了充分利用市政余压，也在叠压供水设备前后并联了给水旁路，在高区水压需求较低时，可以直接利用市政压力为高区供水［8-9］。这样的系统设计既充分利用了市政管网的余压，达到节能的目的，又可以很好地让高低区给水管网处于一个相对较低的压力状态，提高了系统末端用水洁具的节水效果以及生活用水的安全性和卫生防疫能力。

5.3 降低污水处理气味对开发的影响

根据车辆段内功能布局需求，综合污水处理站设置在运用库的东边，位于综合办公楼的西侧。为了减少污水处理站对于运用库上盖开发及车辆段的臭味影响，首次在北京地铁污水处理站内增设了专用除臭装置，有效解决了格栅井的气味问题［10］。

5.4 应用预制模块式检查井

车辆段占地呈狭长状，建筑物及轨行区占了车辆段80% ～90%的用地，所以段内污水管线、废水管线、雨水管线等管线线路长、节点多。由于工期紧张，同时又是在冬季施工，施工较为困难，而且北京市对于地下水资源的防污染有严格的规定。为了很好地解决上述问题，在实施过程中应用了预制模块式检查井替代传统钢筋混凝土检查井。该井具有节约资源、坚固、耐用、经济、快捷、高效、密封性好的优点，有利于保护地下水质。

6 结语

基于上盖开发的车辆段给排水及消防系统设计，目前国内缺乏明确的规范条文对此类工程进行技术支撑。因此确定此类工程的设计方案，应充分借鉴国内同类工程的设计经验，并得到消防部门的认可，同时应在设计阶段重点从以下几个方面着手并提出解决方案。

1)结合开发的车辆段消防系统设计，应重点考虑工程的整体安全性。在车辆段系统设计时应适当提高消防系统的标准。

2)上盖结合开发的车辆段单体屋面的雨水应考虑单独排出室外，降低开发对于车辆段安全运营的影响。

3)系统设计应注重开发与车辆段的运营管理模式。根据运营管理方是否相同，在系统设计初期明确系统划分界面，尽量通过系统设计来减少两家运营商分别管理时的接口界面。

4)与开发结合的车辆段系统设计应注重节能环保，以人为本，同时适当减少车辆段对上盖开发的影响。

［1］北京城建设计研究总院.GB 50157—2003地铁设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2003.

［2］中华人民共和国公安部.GB 50045—2005高层民用建筑设计防火规范［S］.北京:中国计划出版社，2013.

［3］中华人民共和国公安部.GB 50016—2006建筑设计防火规范［S］.北京:中国计划出版社，2013.

［4］中华人民共和国公安部.GB 50084—2001自动喷水灭火系统设计规范［S］.2005版.北京:中国计划出版社，2012.

［5］中国建筑标准设计院.全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水［S］.2009版.北京:中国计划出版社，2010.

［6］上海市城乡建设和交通委员会.GB 50013—2006室外给水设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2006.

［7］中国建筑设计研究院.建筑给水排水设计手册:上、下册［S］.2 版.北京:中国建筑工业出版社，2008.

［8］上海市城乡建设和交通委员会.GB 50015—2003建筑给水排水设计规范［S］.2009版.北京:中国计划出版社，2010.

［9］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50555—2010民用建筑节水设计标准［S］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［10］上海市城乡建设和交通委员会.GB 50014—2006室外排水设计规范［S］.2011 版.北京:中国计划出版社，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

作者简介:周炜，男，本科，高级工程师，从事轨道交通和市政工程设计与研究工作bj9gps@126.com

(编辑:冯 超)