川师地下车辆段给排水设计关键技术研究

川师地下车辆段给排水设计关键技术研究

毛跃军

福州城建设计研究院有限公司，福建 福州 350001

摘要：川师地下车辆段阶梯形的地形地势与河道疏解支渠的阻隔，对给水方式、废水处理站的选址及结构型式等提出了特异性的要求，研究了地下车辆段给排水典型问题并提出了具体的分析方法及解决措施，创造性的改良了室内集水坑 结构使其具备预处理功能，供类似工程参考。

关键词：地下车辆段;给水方式;废水处理站;预处理;预作用

1.工程概况

7号线是成都地铁首条环线，基本处于2.5环，于2017年底通车，本工程是7号线车辆段，地下结构，占地面积约7.46×104m2，总建筑面积约10.36×104m2，顶板覆土厚约1.0-2.5m。该段总平面如图1，位于锦江区金像寺村，在成龙路西侧、川师附属中学北侧、四川艺术学院东侧，属规划公园绿地区，地形起伏较大，地面高程自497m-517m。以成都疏洪灌溉南三支渠为界，东为地下二层结构，西为地下一层结构，最深约27m，最浅约9m。南三支渠在本工程用地范围段同步改造，采用明渠渡槽结构，断面净尺寸宽2.4m*深2.0m，采用10m×16+15m跨距，用扩大基础置于车辆段西侧地下一层结构顶板上，进口处渠顶高程507.28m，出口处渠顶高程507.12m。

图1 车辆段总平面图

2.关键技术研究

2.1 给水方选择

本工程地处金像寺村的边缘荒芜地带，最近的市政道路分别是东侧约300m远处的成龙路、西侧约500m远处的晨辉东路与北侧约300m处的晨辉路。成龙路地面高程约520m，在成龙路与车辆段东用地红线间是一处隆起的高地，坡顶高程约524m。晨辉东路地面高程约494m，在晨辉东路至车辆段之间存在一个渐行向上的地势。晨辉路地面高程约496m，几乎与车辆段西侧用地持平。经与市政自来水公司对接，上述三条市政道路下均敷有市政给排水管网，统计分析情况见表1。

表1 车辆段周边市政给水管网统计分析表

本工程生产生活用水量为10L/s，最高需求水压为0.15MPa；室外消防用水量为40 L/s，最低需求水压为0.1MPa。本工程地形起伏虽然较大，却存在两个有利的条件，一是地形自西至东向上，不存在波形地段，管网气流畅通；二是室内高差大，地下一层地面标高为503m，地下二层地面标高为487.9m，可借助高差转换成水压。为使表1中的三个给水接驳点水压均能满足生产生活的给水需求，室内生产生活给水干管采取了环路布置并且严格疏导系统各个集气点的气流。因此，给水方式有两个选择，一是由晨辉路、晨辉东路接驳，室内生产生活采用直接给水方式、室外消防采用临时高压给水方式；二是由成龙路接驳，室外消防、室内生产生活均采用统一的低压直接给水形式。分析了不同形式的管网布置及水力计算结果，如表2所示。当接驳输水管采取双环布置且所有变坡点设置了自动排气阀、最低处设置泄水阀，可保证室外最不利点水压不低于0.1MPa，符合室外消防水压的要求。

表2  管网布置形式及水压计算结果

工程竣工验收时，特地现场实测了室外地面最高点消火栓口的出水压力，实测结果介于0.14-0.15MPa，证明了给水方式2是可行的。

2.2检查坑排水系统的综合性

检查坑排水系统的综合性体现在以下几个方面：（1）段内检查库净高大(14.4m)、顶板下布有接触网且多种形式的检修平台满布，此时，地面垫层与检查坑内垫层往往成为大量弱电管线与水管的安装空间。（2）检查库内污水池数量多且位置分散、用于排水管转承的支撑点非常有限，所以，检查坑往往成为库内其余排水设施的集水排水导流的空间。（3）检查坑本身是库内最低的区域，极易汇水。（4）检查坑底板比周围完成地面约低0.4m，坑底铺有垫层与瓷砖。综上所述，在这0.4m的高度内既要完成以上内容又要顺畅排水对排水设计方案及专业配合提出了非常高的综合性，一旦配合不到位，整改就极其困难。

虽然事先跟各专业沟通并同意优先设置排水沟及管，实施阶段由于各类管线施工单位不同，又没相互无沟通及阅读综合管线图纸，部分弱电管线占据了最底层的位置，致联通检查坑内排水沟的排水横管设置过高而无法排水，后期整改难度极大，因为地面垫层内满布各类弱电管线不仅开挖会遭到破坏，即使顺利开挖也无多余空间安装排水横管，历经多个方案比较后，现场采取了明沟替代排水横管（设置钢盖板）的方案，单就此整改项就足足花费了两个月的时间。

2.3 废水集水坑的预处理功能

检查坑排水带有大量的泥沙等无机杂质，为减少潜污泵及管道的堵塞率、降低运维检修工作量，首次将污水预处理概念引入到检查库集水坑的结构设计中，采取了由沉砂池与集水池组成的两格式池子设计，排水先进入第一格沉砂池，在最大排水设计秒流量下，水力停留时间接近5min，之后进入集水井由潜污泵压力提升排出，集水井有效容积不少于最大一台潜污泵5min的出水量，集水坑结构见图2及图3。

       图2集水坑平面图           图3 集水坑剖面图

2.4 废水处理站的地址及结构型式选择

本工程地势由西至东向上，而南三支渠特殊的结构将工程分割为差异明显的两个部分，其结构型式及东西侧的地面高差除了下沉广场的雨水排水可以提升至东侧壁直接出户以外，其余排水必须从西侧出户。西侧除地面高程496.5m范围内覆土深为1.5m以外其余均为2.5m。废水处理站的地址及结构型式的选择对工程格局至关重要，主要考虑了以下几个方面：（1）西侧地势成梯田式下降，地下覆土2.5m也不浅，基本可以保障上下游的重力流水头差。（2）地面范围是成都市政府已经批复通过的公园绿地规划区，废水处理站不能成为未来景观生态设计的障碍，也不能影响景观生态的和谐统一。（3）除了出入口及风亭，地面无任何地上建筑或构筑物，废水处理站不能破坏这种局面。（4）成都市夏季主导风向为东北方向，废水处理站的臭气应避免灌入西面、北面及东面的出入口与东侧食堂及北侧川师附属中学。综上所述，以选址与结构型式作为评价对象（见图4），建立经济技术与社会生态影响评价表（见表3）。据表可得A方案较好，即废水处理站采用地下结构、选址定于西侧角点是适宜的。

图2 废水处理站选址及结构型式

表4 废水处理站方案评价表

据表可得A方案较好，即废水处理站采用地下结构、选址定于西侧角点是适宜的。

2.5 预作用式自动喷水灭火系统的必要性

本工程除不宜采用水灭火的场所外均设置了自动喷水灭火系统。车辆作业及轨道区域上空布设有大量的、电压等级为1500V直流的接触网，从安全角度考虑，自动喷水灭火系统选用了预作用式，可避免管网平时接口渗漏水或管道冷凝水（库区设有岗位空调）致人员意外触电的风险。目前，国内大型车辆段自动喷水灭火系统常采用固定消防水炮及湿式自动喷水灭火系统两种形式，这会产生极高的触电风险，另外，固定消防水炮由于库区作业检修平台及梁柱等的遮挡，探测及灭火死点非常多，建议类似工程的自动喷水灭火系统应优先选用预作用式。

3.总结

（1）给水方案选择应结合工程地形地势、周边市政管网布置、给水需求，按照必要保障、系统简单、维护管理方便的原则确定。

（2）国内环保政策日益严格，新建的车辆段基本上需配套建设废水处理站，站址及工艺的选择应根据总图和当地的市政排水基础设施比选确定，同时，可进一步的在废水处理出水深化处理及回用上进行经济技术对比，作为废水是否回用的决策依据。本工程没有采取回用措施，主要是地下空间紧张且地面公园绿地所有权不属于车辆段，回用水的经济效益低。

（3）后续应重点研究预作用式自动喷水灭火系统的分区、控制及相关的火灾自动报警联动，以便能适应车辆段大空间场所的灭火需求。