无市政水源地铁车辆段临时给水方案分析

杨彩玲

(厦门轨道交通集团有限公司 福建厦门 361000)

1 项目背景

地铁车辆段是城市轨道交通系统中对车辆进行停放、维修、保养、运营管理场所，同时也是车辆段工作人员的办公场所，是保证地铁正常运营的后勤基地[1-2]。城市市区具有土地资源紧缺、人口密度大的特点，而作为市政工程附属建筑的地铁车辆段从体量、外观以及建设强度等方面都与现代化城市发展格格不入，因此，车辆段往往设置在偏僻的郊区。

随着城市地铁交通网络的快速发展，城市规划及市政配套工程长时间滞后于地铁建设的情况普遍存在，城市郊区线路多为引导型线路，滞后现象尤为突出。市政水源无法实施到位，影响地铁线路开通。由于市政管线的敷设为市政独立项目，地铁项目无法大范围进行代建。因此，在地铁开通时如何保证给水及消火栓系统的完整性、可靠性显得尤为重要[3]。

本文以A市北部车辆段临时给水方案为例，对于其他缺乏市政给水条件的地铁车辆段相关问题的解决具有借鉴意义。

2 项目概况

该线路于2013年11月开工，2017年12月开始试运营，线路全长30 km，设置1座车辆段-北部车辆段。北部车辆段为地上车辆段，占地面积约40 hm2，总建筑10万m2，图1为北部车辆段总平面。其中，运用库进行上盖保障房开发，上盖盖板面积约7万m2，建设保障房建筑面积约20万m2，图2为盖上保障房效果。

图1 北部车辆段总平面

图2 盖上保障房效果

永久给水设计方案中规划建设一座远期设计规模10 000m3/d的给水泵站，车辆段给水引入管引自规划学院路一根DN300的规划市政给水管，接驳点在车辆段综合楼附近，如图3所示。车辆段按照一路水源设计，生活、生产用水采用“直供+二供”方式供水，设置消防水池，储存室内、外消防用水量。

图3 原给水设计方案水源接驳条件

北部车辆段位于城市远郊，至施工阶段，附近村庄拆迁工作一直没有进展，规划给水泵站和规划市政管线无法实施。经现场踏勘，在几公里外的岩通路有一根DN300的现状市政给水管道，监测点水压0.16～0.20MPa，该管道距离地铁X车站较近，且从图4可以看出岩通路、车站与车辆段的相对平面位置。

图4 现有市政条件

3 临时给水设计方案

车辆段暂无给水条件下，因此需要在规划市政给水条件落实之前解决临时用水问题。结合市政条件、工程情况、规范及法规等，制定临时给水设计方案。

3.1 基本原则和总思路

北部车辆段运用库与上盖保障房开发项目，属于不同使用功能，不同产权，施工界面不同，因此，上、下部分给水系统需分开设置，通过运用库上盖盖板分隔两部分，互不影响。车辆段盖板剖面如图5所示。

图5 盖板剖面示意

该工程只考虑车辆段给水需求，车辆段的远期总用水量800 m3/d(其中，生产、生活用水120 m3/d，道路浇洒、绿化、场地清洗等680 m3/d)。从岩通路现状DN300市政给水管引入一根DN200总进水管，在车站设置总水表、转输水箱和工频转输泵站，用一根DN150转输管通过区间入段线进入车辆段，在车辆段设置贮水池和变频加压设备供车辆段用水，如图6所示。

图6 临时给水方案总思路

3.2 临时给水设计方案车辆段部分

车辆段临时给水设施包括贮水池、变频水泵以及相应的管网。

(1)贮水池设计

低位贮水池计算有效容积V=15%×Qd=0.15×800=120 m3，设置一个有效容积为120 m3的不锈钢水箱，在管网损坏维修时，满足最高日生产、生活用水量，绿化、道路浇洒、场地清洗等暂时停用。

(2)变频泵设计

变频泵扬程H=35 m，Qh=30 m3/h，三用一备，根据水量大小开启一台、二台、三台。扬程与原设计市政水压基本一致；满足车辆段近期用水量和水压要求。

(3)管网方案比选

车辆段方案一：在车辆段出入口附近设置水泵房。水泵出水管接车辆段给水管网，尽量不改变原给水管网情况下，出水管至综合楼进水管之间的管道由DN150改为DN200，尽力降低工程造价。待市政管道通水后，废除临时给水泵站，按照永久给水设计方案接驳点进行接驳，车辆基地内管网不变，永久与临时措施结合，如图7所示。

图7 车辆段方案一平面布置

方案一增设泵房，在保证景观的同时，也可保护控制设备，有利于生活用水的卫生需求，方便运营管理。

车辆段方案二：在出入段线洞口附近设置水箱和变频加压设备。水泵出水管接车辆段给水管网，为尽量降低工程造价，尽量不改变原给水管网，增加出入段线洞口至洗车库一段DN200管子，洗车库至综合楼进水管之间的管道由DN150改为DN200。待学院路市政管道通水后，废除临时给水泵站，按照永久给水设计方案接驳点进行接驳，车辆基地内管网不变，永久与临时措施结合，如图8所示。

图8 车辆段方案二平面布置

车站和车辆段部分工程造价进行对照，如表1所示。

表1 车站和车辆段工程造价对照

与方案一相比较，方案二工期短、节省投资。箱泵一体化设备在景观立面、设备保护、工期方面比分置式具备优势。本工程为临时给水工程，经综合因素对比后，决定采用方案二，且采用箱泵一体化设备。

3.3 临时给水设计方案车站部分

车站临时给水设施包括转输水箱、转输水泵以及相应的管网。

(1)转输水泵及转输管设计

高日高时Q=800/24=33 m3/h，水泵参数取Q=40 m3/h(一用一备，工频供水)；

从车站至车辆段供水管总长3200 m，取一根DN150的衬塑钢管作为供水管，经水力计算，水泵扬程参数取H=45m。

(2)转输水箱设计

转输水箱有效容积不小于10min转输泵的流量，取有效容积V=20 m3。

3.4 临时给水方案的电气控制

从电气控制方面看，临时给水系统主要由2个部分构成，即X车站的转输泵站以及车辆段内的箱泵一体化设备。在满足规范标准前提下，泵站配电和控制设计遵从就近原则。

(1)低压配电

车站转输泵站由车站变电所负责供电，车辆段箱泵一体化设备由车辆段内混合变电所负责供电。在提供稳定可靠电源前提下就近配电，体现了“电源深入用电负荷中心[4]”的原则，贯彻了国家节能环保政策，同时也是地铁工程配电设计的常规思路。

(2)设备监控

该工程联动系统是通过车辆段和车站的BAS系统实现。正常运行时，车辆段箱泵一体化设备水箱水位信号上传至车站转输水泵控制柜，转输水泵根据车辆段水箱水位及时开、闭，并将运行状态反馈至车站控制室和车辆段值班室。考虑到车辆段箱泵一体化设备远离值班人员常驻的综合楼，在综合楼值班室设置远程监控点，当车辆段箱泵一体化设备水箱水位异常时，报警信号将上传至值班室，值班人员可远程强制启动、关闭转输水泵，或通知车站工作人员远程启、停转输水泵。此外，两个泵站均在泵房设置就地控制开关，便于检修、试验时就地控制。水泵控制箱监控要求如表2～表3所示。

表2 车站水泵控制箱监控要求

表3 车辆段水泵控制箱监控要求

3.5 临时给水方案的水质安全措施

生活饮用水系统的水质，应符合现行国家标准《生活饮用水卫生标准》GB5749的要求，当生活饮用水水池(箱)内的贮水48h内不能得到更新，应设置水消毒处理装置[5]。该工程在车站转输泵站水箱和车辆段箱泵一体化泵站水箱均设置水箱自洁消毒器。

4 临时给水方案的难点

(1)车站转输泵的监控问题

正常运行时，转输水泵由车辆段水箱液位自动控制；车辆段综合楼值班室和车站车控室监视转输水泵状态及车辆段水箱液位；当水箱液位异常时，车辆段综合楼值班室和车站车控室可远程直接启、停转输水泵；车站可就地启、停转输水泵。

(2)信号传输方式

由于车辆段泵站水箱液位计和车站水泵电控箱距离2km以上，常规硬线控制信号损失较大且投资较高。为确保控制信号可靠、准确，工程选用了单模光缆传输控制信号，并在两端增设光电转换器。

(3)接口复杂

给排水专业与市政管线的接口。给排水专业与市政给水管线的接口位置在市政接管点阀门井，该阀门井归本工程范围。

施工界面及给水报建。由于此方案涉及到不同工区的两家施工单位，为了施工管理方便，以出入段线洞口处为分界，分别采用车站与车辆段施工合同。本工程，X车站给水报建中增加车辆段用水内容。

与土建专业的接口。土建专业负责实现给排水管线的预留、预埋要求。

与限界专业的接口。限界专业负责确定给水管在区间范围内管线位置及标高，以保证行车安全。

与低压配电专业的接口。低压配电专业负责供电至水泵控制柜进线开关上口。控制柜以及由控制柜至各水泵、水池各水位的浮球开关、电动蝶阀的配电管线均由水泵供货商负责设计、施工。

与BAS专业接口。与BAS专业接口位置在各控制箱接线端子外线侧。BAS专业负责提供和敷设从生活供水设备控制箱到BAS远程控制柜端子排的硬线电缆，并负责给排水侧和BAS侧的安装接线；提供协议转换网关。给排水专业负责提供生活供水设备控制箱内相应的接线端子排，指导给排水侧的安装接线并配合BAS进行调试。

与人防专业的接口。人防专业负责临时给水方案人防段孔洞的预留及改造封堵。

5 临时给水方案的优点

该工程临时给水方案具有以下优点：

(1)转输泵站设置在车站内部，转输管走地铁区间隧道，变频给水泵站设置在车辆段，最大限度减少征地范围，大大减少工程造价和施工工期。

(2)长距离采用工频供水，基地内采用变频供水，保证供水安全可靠性。

(3)箱泵一体化设备安装方便，施工周期短，造价低且比较美观。

(4)箱泵一体化设备出水管接车辆段原给水管网，尽量不改变原给水管网情况下，降低工程造价。待学院路市政管道通水后，废除临时给水泵站，按照永久给水设计方案接驳点进行接驳，车辆基地内管网不变，做到永久与临时措施结合。

(5)在车辆段综合楼值班室、岩内站车控室、车辆段一体化泵站、X车站转输泵房4个不同地点，通过较低代价实现两地监视、四地可控的控制方案，将运营维护工作量降到最低。

6 结语

建设方提供完善的市政条件，督促各政府职能部门将市政配套工程先于或同步于地铁项目实施，优先采用常规设计方案。

该工程，受外界因素限制，市政配套工程无法实现，建设方积极引导，采取本文中的临时给水方案。2017年6月运营部门正式入驻，至今已使用3年，水质满足生活、生产、消防要求；水箱及水泵满足车辆段用水量及压力需求。实践表明，该方案满足了北部车辆段的生活、生产和消防要求，保证了地铁线路顺利开通，方便市民出行，对于推动城市经济发展具有重要意义，同时为其他类似工程提供了技术可行性参考。