沈阳地铁1号线车辆段给排水、水消防工程布局及设计要点

陈 新，刘爱芳，刘学志

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

沈阳地铁1号线车辆段给排水、水消防工程布局及设计要点

陈 新，刘爱芳，刘学志

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

根据沈阳地铁1号线车辆段给排水及消防工程的设计施工及运营的实际情况，总结地处严寒及寒冷地区的沈阳地铁车辆段给排水及消防工程的方案确定及设计重点、难点，关键技术与主要创新点，严寒地区车辆段给排水管道设计应充分考虑当地的气候特点和冻土深度等因素，做好设备管道和构筑物的保温防冻措施，水消防系统应按照全段同一时间一处火灾统一考虑，避免重复建设。

严寒地区;地铁车辆段;给排水及消防工程

地铁车辆段作为地铁线路中地铁车辆的综合维修及人员办公基地，是车辆停放、检查、整备、运用和修理的管理中心所在地。它经常为一条或多条地铁线路服务，一般设有综合办公楼、运用库、检修主厂房、物资总库、运转综合楼、调机库、工程车库、公寓，空气压缩站、污水处理站及变电所等相关建筑。车辆段是地铁工程中十分重要的组成部分，也是整个地铁设计中最为复杂的工点。在车辆段的设计中，给排水工程设计既要保证整个车辆段的生产、生活用水及消防要求，又要做到各类污、废水的达标排放及中水回用，尤其是地处北方严寒及寒冷地区的车辆段工程，如何确定合理的给水、排水及水消防系统方案是设计的关键。以下就沈阳地铁1号线车辆段的给排水及水消防设计谈一谈设计体会。

1 工程概况

沈阳地铁1号线车辆段工程位于沈阳市铁西新区张士开发区，十三号街西侧，承担沈阳地铁1、2号线车辆厂架修任务及1、2号线车辆定修及以下修程任务，占地面积约为30 hm2，主要建筑包括检修组合库、运用组合库特种车库、内燃调机库及特种车库、蓄电池间、物资总库、门卫、换热站、综合办公楼、易燃品库及中水处理站等，总建筑面积约为102 212.5m2。如图1所示。给排水及水消防工程设计主要包括给水系统、排水系统、水消防系统、热水供应系统、中水回用系统等。

图1 车辆段总平面

2 沈阳地铁1号线车辆段给排水及消防工程的特点

沈阳地铁1号线车辆段是我国地铁及城轨领域第一个在严寒及寒冷地区设计施工及运营的车辆段。自2004年10月完成总体设计工作，2006年完成初步设计工作，2007年完成了车辆段给排水施工图设计，2009年1月车辆段给排水工程开始施工，2010年10月车辆段竣工并通过各项验收，沈阳市地铁1号线开通试运营。沈阳地铁1号线车辆段给排水及消防工程主要包括给水系统、排水系统、水消防系统、热水供应系统、中水回用系统等。与其他已建成的地铁车辆段相比，沈阳地铁1号线车辆段给排水工程具有以下特点:

(1)沈阳地铁1号线车辆段位于严寒及寒冷地区，给排水及消防工程的设计中水源及给水系统的方案确定需要考虑防寒及保温措施;

(2)沈阳地铁1号线车辆段建筑布置形式特殊，段内设有厂架修段，预留车辆组装厂，其综合楼相当于控制中心的功能，建筑高度为13层，其余均为4层以下，需要考虑分区供水方案;

(3)严寒及寒冷地区生活热水供应系统方案复杂较难确定;

(4)严寒及寒冷地区污水处理及中水回用系统的工艺选择及设备管道的保温防寒措施的确定;

(5)设备管道保温措施造价高，影响综合管线的布置及系统方案的确定。

3 给排水及消防工程设计方案的确定

(1)给水及水消防系统

给水水源采用城市自来水。车辆段由十三号街和六号路上的城市自来水管网接入2根DN200管，由于市政水压不满足车辆段内用水要求，需设置二次加压设施，段内设给水所，采用生产、生活与消防管网分开的供水系统。

生产、生活给水系统由给水所统一供水，段内设独立的供水管网，给水所内设有给水水箱和变频供水设备，包括3台给水泵，其中1台常开，1台备用，1台为变频控制。给水系统水压满足车辆段内除综合办公楼以外的建筑的用水要求。综合办公楼内给水系统设二次加压设备。

综合办公楼为高层建筑，防火等级为二级，设消火栓系统和自动喷水系统。其中:室内消火栓为20 L/s，室外消火栓25 L/s，火灾延续时间3 h;自动喷水系统为30 L/s，火灾延续时间为1 h，室内消防总用水量为324m3。综合楼采用独立的消防系统，在地下室设有消防泵房，内设消防水池1座，消火栓泵2台，自动喷水系统泵2台，自动喷水系统湿式报警阀4个。楼内每层均设有消火栓和自动喷水系统(用电房间除外)。在顶层设有消防水箱间，内设消防水箱1座，消火栓系统稳压泵组和自动喷水灭火系统稳压泵组。水箱有效容积为10min消防用水量。

依据《地铁设计规范》和《建筑设计防火规范》要求，运用组合车库、停车列检库、物资总库、特种车库内均设置室内消火栓灭火系统。段内按同一时间发生一次火灾考虑。消防用水均由给水所内消防泵集中供水，室内、外共用消防管网，为临时高压系统，消防泵供水水量、压力满足段内各建筑的室内、外消防用水要求。给水所内设4台消防泵，其中3用1备。因市政自来水管网不能同时满足消防用水量，因此在给水所内设有消防蓄水池，储存2 h最大建筑－检修组合车库(除综合办公楼外)室内、外消防用水量。

(2)排水系统

排水系统采用雨污分流制排水，段内设污水管网和雨水管网。

段内各单体建筑内的生产、生活污水经管道排至室外，由室外污水管网收集后统一排放。生活粪便污水经化粪池处理。污水排水方向为十三号街市政污水管网。

在组合车库、列检停车库附近设有中水处理站，洗车、检修等含油污废水经除油处理后达标排放，部分深度处理后用于洗车、道路浇洒和绿化等。

段内雨水系统与站场排水统一考虑，在段内道路两侧设雨水口，雨水经管道收集，统一排至市政雨水管网。

4 给排水及消防工程的设计重点及难点

(1)严寒及寒冷地区地铁车辆段的水源和给水系统方案的选择

结合沈阳地铁1号线车辆段所在地区的水源条件和沈阳地区自来水管网压力情况，段内生产、生活给水和水消防系统考虑二次加压供水，段内设置有给水所，内设蓄水池和加压泵站。给水所平面布置见图2。

图2 给水所平面布置(单位:mm)

(2)水消防系统方案的选择

由于车辆段内只有综合楼为高层建筑，其他建筑均在4层以下，因此，结合段内建筑物的这个特点，除了综合楼以外，设计采用了室内、外消火栓共用管网的消火栓给水系统，段给水所内设共用的消防泵组和消防水池。这样，与室内、外分开的消防给水管网相比，可节约管道3 700m，节约工程投资约80万元，在消防供水安全性上也可满足消防要求。

(3)中水处理及回用方案的选择

根据车辆段排水的特点，采用了分质处理后回用的系统，对大库内的含油废水进行单独处理后回用，对生活污水排放量比较大的综合楼生活污水进行单独的处理回用。中水系统技术的采用有效节约了水资源，每年可节省约5万t自来水。

(4)严寒及寒冷地区热水供应系统方案的选择

车辆段公共浴室热水供应系统的设计一直是车辆段设计的一个难点，目前国内地铁车辆段热水系统的形式多样，主要有太阳能电辅助加热、电加热和锅炉供热水等形式，根据沈阳处于北方寒冷地区，冬季需要集中供热的特点，在采暖季节采用换热站作为热水供应热源，在非采暖季节采用电热水器加热作为热水供应热源。

5 工程的关键技术及经济、社会效益

(1)水源及贮水设备的选择

沈阳处于北方严寒及寒冷地区，需要考虑冻土深度对水池的影响，如果蓄水池设在室外地下，则埋深会较大，而且为满足水泵自灌吸水的要求，泵房也需要设为地下或半地下式，这样土建的投资较高。考虑到以上因素，设计将蓄水池和泵房设计为地上式，蓄水池设在泵房内，这样可节约土建投资约150万元。

(2)饮水安全性问题的解决

由于车辆段日常用水量分布极不均匀，如果采用普通的蓄水池加水泵的供水系统，蓄水池容积比较大，市政自来水进入水池后，由于停留时间过长，水池会滋生一些细菌，造成二次污染。因此，考虑到车辆段能够满足两路供水，水源条件比较好，但水泵不能从管网直接吸水，本次生产、生活给水系统设计只在给水所内设水泵吸水用调节水箱，水箱容积按照不小于水泵的3 min流量考虑，调节水箱内设自洁消毒器。供水设备采用变频定压供水系统，可根据用水点用水量情况调节水泵功率，有效节约能源。同时，水泵设有带倒流防止器的跨越管，以备市政水压充足时直接供水。这样不仅有效提高了日常生活用水水质，保障了饮水安全，同时节约了运营成本。

图3 综合办公楼给水系统示意

(3)综合楼生活给水系统方案设计

综合办公楼为13层，是段内唯一的高层建筑，从节约能源的角度考虑，供水系统相对独立，自成系统，以降低段给水所内供水泵的扬程。因此，综合楼内设有独立的泵房，生活给水系统设计采用了分区供水的方式，共分3个区域供水。这样，低区可有效利用室外给水管网压力为综合楼低区供水，中区和高区可集中利用水泵的高效段，提高了水泵工作效率，从而达到节约能源的目的。综合办公楼给水系统如图3所示。

(4)含油废水处理及中水回用系统设计 段内检修组合车库和运用组合车库等排出的含油废水经单独的管道收集后进入中水处理站进行处理，主要处理工艺如图4所示。

图4 含油废水处理工艺流程

该工艺流程采用了传统的隔油沉淀处理技术与新型的气浮工艺相结合的方式，将生产废水处理满足《辽宁省综合排放标准》达标排放。废水再经石英砂过滤罐过滤及消毒等深度处理设施处理后，可作为中水回用于道路浇洒、绿化浇洒及冲厕用水，达到国家关于节能减排的要求。

(5)不同季节采用不同的热水供应方式

设计本着节约能源的要求，在采暖季节采用换热站作为热水供应热源，在非采暖季节采用电热水器加热作为热水供应热源。沈阳的采暖季节为11月到次年3月，历时5个月，每天电加热按3 h计算，在采暖季节每天节约用电量约2 193 kW，每年约328 950 kW，经济效益和社会效益突出。

6 使用效果和设计体会

沈阳地铁1号线车辆段作为我国最早建成的严寒及寒冷地区的地铁车辆段，自2010年建成运营至今，经过了3年的考验，给排水及水消防各个系统均实现了设计意图，运行良好，达到了节能、减排的目标，得到了业主和运营单位的一致肯定，为今后北方严寒及寒冷地区地铁车辆段给排水及水消防系统的设计提供了宝贵的设计经验。总结沈阳地铁1号线车辆段的给排水及水消防系统设计，在今后的车辆段设计中主要应注意以下几个方面。

(1)设计过程中应充分调查、了解车辆段附近市政能源情况，针对不同的市政能源情况条件确定相应的给排水、水消防及热水供应的方案，在方案设计中应充分体现节能减排和环境保护的要求。

(2)严寒及寒冷地区车辆段给排水管道设计应充分考虑当地的气候特点和冻土深度等因素，做好设备管道和构筑物的保温防冻措施。

(3)水消防系统应按照全段同一时间一处火灾统一考虑，以最大消防用水量的一座建筑考虑消防用水设备和储水设备，避免消防设施的重复建设。

(4)热水供应系统应根据车辆段所在地的气候和供热条件综合考虑设计方案，通过不同季节供热方式的转换，达到经济合理、安全可靠、节能减排的要求。

(5)车辆段的污、废水处理及中水回用应根据水质和水量确定的合理处理工艺和处理规模，并满足当地的环保和污水排放要求。

［1］铁道第三勘察设计院．沈阳市地铁一号线工程总体设计文件［Z］．天津:2004．

［2］铁道第三勘察设计院．沈阳市地铁一号线工程初步设计文件［Z］．天津:2006．

［3］铁道第三勘察设计院．沈阳市地铁一号线工程车辆段施工图设计［Z］．天津:2007．

［4］施仲衡，周庆瑞，郑晓薇，等．GB50157—2003 地铁设计规范［S］．北京:中国计划出版社，2003．

［5］经建生，倪兆鹏，马恒，等．GB50016—2006 建筑设计防火规范［S］．北京:中国计划出版社，2006．

［6］张淼，刘振印，冯旭东，等．GB50015—2003 建筑给水排水设计规范［S］．北京:中国计划出版社，2009．

［7］孙玉林，王冠军，萧正辉，等．GB50336—2002 建筑中水设计规范［S］．北京:中国计划出版社，2003．

［8］中国市政工程西南设计研究院．给排水设计手册第1册［M］．北京:中国建筑工业出版社，2000．

［9］陈为民．铁路机车车辆工厂污水处理工艺变化分析和探讨［J］．铁道标准设计，2009(5)．

［10］北京市市政工程设计研究总院．给排水设计手册第6册［M］．北京:中国建筑工业出版社，2002．

［11］中国市政工程中南设计研究院．给排水设计手册第8册［M］．北京:中华人民共和国建设部，2002．

［12］冯杰．客运专线旅客车站给排水及消防设计实例［J］．铁道标准设计，2009(8)．

Project Profile and Design Keystones Regarding W ater Supply and Drainage＆Fire W ater System for Rolling Stock Depot of Shenyang M etro Line 1

CHEN Xin，LIU Ai-fang，LIU Xue-zhi

(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation，Tianjin 300251，China)

Based on actual situation of design，construction and operation of the project regarding water supply and drainage aswell as fire extinguishing system for the rolling stock depotof Shenyang Metro Line 1，this paper made a summary on this project which is located at severe cold region and cold region，including the project profile，design keystones and difficulties，key technology，and themain innovation．It is suggested in this paper that:(a)during designing the water supply and drainage pipelines for a rolling stock depot at severe cold region，the local climatic features，the depth of frozen soil and so on should be taken into full account，and also themeasures of heat preservation and anti-freezing for both the equipment pipelines and structures should be prepared adequately;(b)the fire water system should be comprehensively considered in accordance with the supposing that there is one fire disaster at the same time in the whole depot，so as to avoid duplicated construction．

severe cold region;metro rolling stock depot;water supply and drainage as well as fire extinguishing project

U231.+96

A

10．13238/j．issn．1004－2954．2014．03．029

1004－2954(2014)03－0122－05

2013－12－20

陈 新(1962—)，男，高级工程师。