沈陽地鐵1號線車輛段給排水、水消防工程布局及設計要點

陳 新，劉愛芳，劉學志

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

沈陽地鐵1號線車輛段給排水、水消防工程布局及設計要點

陳 新，劉愛芳，劉學志

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

根據(jù)沈陽地鐵1號線車輛段給排水及消防工程的設計施工及運營的實際情況，總結(jié)地處嚴寒及寒冷地區(qū)的沈陽地鐵車輛段給排水及消防工程的方案確定及設計重點、難點，關鍵技術與主要創(chuàng)新點，嚴寒地區(qū)車輛段給排水管道設計應充分考慮當?shù)氐臍夂蛱攸c和凍土深度等因素，做好設備管道和構(gòu)筑物的保溫防凍措施，水消防系統(tǒng)應按照全段同一時間一處火災統(tǒng)一考慮，避免重復建設。

嚴寒地區(qū);地鐵車輛段;給排水及消防工程

地鐵車輛段作為地鐵線路中地鐵車輛的綜合維修及人員辦公基地，是車輛停放、檢查、整備、運用和修理的管理中心所在地。它經(jīng)常為一條或多條地鐵線路服務，一般設有綜合辦公樓、運用庫、檢修主廠房、物資總庫、運轉(zhuǎn)綜合樓、調(diào)機庫、工程車庫、公寓，空氣壓縮站、污水處理站及變電所等相關建筑。車輛段是地鐵工程中十分重要的組成部分，也是整個地鐵設計中最為復雜的工點。在車輛段的設計中，給排水工程設計既要保證整個車輛段的生產(chǎn)、生活用水及消防要求，又要做到各類污、廢水的達標排放及中水回用，尤其是地處北方嚴寒及寒冷地區(qū)的車輛段工程，如何確定合理的給水、排水及水消防系統(tǒng)方案是設計的關鍵。以下就沈陽地鐵1號線車輛段的給排水及水消防設計談一談設計體會。

1 工程概況

沈陽地鐵1號線車輛段工程位于沈陽市鐵西新區(qū)張士開發(fā)區(qū)，十三號街西側(cè)，承擔沈陽地鐵1、2號線車輛廠架修任務及1、2號線車輛定修及以下修程任務，占地面積約為30 hm2，主要建筑包括檢修組合庫、運用組合庫特種車庫、內(nèi)燃調(diào)機庫及特種車庫、蓄電池間、物資總庫、門衛(wèi)、換熱站、綜合辦公樓、易燃品庫及中水處理站等，總建筑面積約為102 212.5m2。如圖1所示。給排水及水消防工程設計主要包括給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、水消防系統(tǒng)、熱水供應系統(tǒng)、中水回用系統(tǒng)等。

圖1 車輛段總平面

2 沈陽地鐵1號線車輛段給排水及消防工程的特點

沈陽地鐵1號線車輛段是我國地鐵及城軌領域第一個在嚴寒及寒冷地區(qū)設計施工及運營的車輛段。自2004年10月完成總體設計工作，2006年完成初步設計工作，2007年完成了車輛段給排水施工圖設計，2009年1月車輛段給排水工程開始施工，2010年10月車輛段竣工并通過各項驗收，沈陽市地鐵1號線開通試運營。沈陽地鐵1號線車輛段給排水及消防工程主要包括給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、水消防系統(tǒng)、熱水供應系統(tǒng)、中水回用系統(tǒng)等。與其他已建成的地鐵車輛段相比，沈陽地鐵1號線車輛段給排水工程具有以下特點:

(1)沈陽地鐵1號線車輛段位于嚴寒及寒冷地區(qū)，給排水及消防工程的設計中水源及給水系統(tǒng)的方案確定需要考慮防寒及保溫措施;

(2)沈陽地鐵1號線車輛段建筑布置形式特殊，段內(nèi)設有廠架修段，預留車輛組裝廠，其綜合樓相當于控制中心的功能，建筑高度為13層，其余均為4層以下，需要考慮分區(qū)供水方案;

(3)嚴寒及寒冷地區(qū)生活熱水供應系統(tǒng)方案復雜較難確定;

(4)嚴寒及寒冷地區(qū)污水處理及中水回用系統(tǒng)的工藝選擇及設備管道的保溫防寒措施的確定;

(5)設備管道保溫措施造價高，影響綜合管線的布置及系統(tǒng)方案的確定。

3 給排水及消防工程設計方案的確定

(1)給水及水消防系統(tǒng)

給水水源采用城市自來水。車輛段由十三號街和六號路上的城市自來水管網(wǎng)接入2根DN200管，由于市政水壓不滿足車輛段內(nèi)用水要求，需設置二次加壓設施，段內(nèi)設給水所，采用生產(chǎn)、生活與消防管網(wǎng)分開的供水系統(tǒng)。

生產(chǎn)、生活給水系統(tǒng)由給水所統(tǒng)一供水，段內(nèi)設獨立的供水管網(wǎng)，給水所內(nèi)設有給水水箱和變頻供水設備，包括3臺給水泵，其中1臺常開，1臺備用，1臺為變頻控制。給水系統(tǒng)水壓滿足車輛段內(nèi)除綜合辦公樓以外的建筑的用水要求。綜合辦公樓內(nèi)給水系統(tǒng)設二次加壓設備。

綜合辦公樓為高層建筑，防火等級為二級，設消火栓系統(tǒng)和自動噴水系統(tǒng)。其中:室內(nèi)消火栓為20 L/s，室外消火栓25 L/s，火災延續(xù)時間3 h;自動噴水系統(tǒng)為30 L/s，火災延續(xù)時間為1 h，室內(nèi)消防總用水量為324m3。綜合樓采用獨立的消防系統(tǒng)，在地下室設有消防泵房，內(nèi)設消防水池1座，消火栓泵2臺，自動噴水系統(tǒng)泵2臺，自動噴水系統(tǒng)濕式報警閥4個。樓內(nèi)每層均設有消火栓和自動噴水系統(tǒng)(用電房間除外)。在頂層設有消防水箱間，內(nèi)設消防水箱1座，消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓泵組和自動噴水滅火系統(tǒng)穩(wěn)壓泵組。水箱有效容積為10min消防用水量。

依據(jù)《地鐵設計規(guī)范》和《建筑設計防火規(guī)范》要求，運用組合車庫、停車列檢庫、物資總庫、特種車庫內(nèi)均設置室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)。段內(nèi)按同一時間發(fā)生一次火災考慮。消防用水均由給水所內(nèi)消防泵集中供水，室內(nèi)、外共用消防管網(wǎng)，為臨時高壓系統(tǒng)，消防泵供水水量、壓力滿足段內(nèi)各建筑的室內(nèi)、外消防用水要求。給水所內(nèi)設4臺消防泵，其中3用1備。因市政自來水管網(wǎng)不能同時滿足消防用水量，因此在給水所內(nèi)設有消防蓄水池，儲存2 h最大建筑－檢修組合車庫(除綜合辦公樓外)室內(nèi)、外消防用水量。

(2)排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)采用雨污分流制排水，段內(nèi)設污水管網(wǎng)和雨水管網(wǎng)。

段內(nèi)各單體建筑內(nèi)的生產(chǎn)、生活污水經(jīng)管道排至室外，由室外污水管網(wǎng)收集后統(tǒng)一排放。生活糞便污水經(jīng)化糞池處理。污水排水方向為十三號街市政污水管網(wǎng)。

在組合車庫、列檢停車庫附近設有中水處理站，洗車、檢修等含油污廢水經(jīng)除油處理后達標排放，部分深度處理后用于洗車、道路澆灑和綠化等。

段內(nèi)雨水系統(tǒng)與站場排水統(tǒng)一考慮，在段內(nèi)道路兩側(cè)設雨水口，雨水經(jīng)管道收集，統(tǒng)一排至市政雨水管網(wǎng)。

4 給排水及消防工程的設計重點及難點

(1)嚴寒及寒冷地區(qū)地鐵車輛段的水源和給水系統(tǒng)方案的選擇

結(jié)合沈陽地鐵1號線車輛段所在地區(qū)的水源條件和沈陽地區(qū)自來水管網(wǎng)壓力情況，段內(nèi)生產(chǎn)、生活給水和水消防系統(tǒng)考慮二次加壓供水，段內(nèi)設置有給水所，內(nèi)設蓄水池和加壓泵站。給水所平面布置見圖2。

圖2 給水所平面布置(單位:mm)

(2)水消防系統(tǒng)方案的選擇

由于車輛段內(nèi)只有綜合樓為高層建筑，其他建筑均在4層以下，因此，結(jié)合段內(nèi)建筑物的這個特點，除了綜合樓以外，設計采用了室內(nèi)、外消火栓共用管網(wǎng)的消火栓給水系統(tǒng)，段給水所內(nèi)設共用的消防泵組和消防水池。這樣，與室內(nèi)、外分開的消防給水管網(wǎng)相比，可節(jié)約管道3 700m，節(jié)約工程投資約80萬元，在消防供水安全性上也可滿足消防要求。

(3)中水處理及回用方案的選擇

根據(jù)車輛段排水的特點，采用了分質(zhì)處理后回用的系統(tǒng)，對大庫內(nèi)的含油廢水進行單獨處理后回用，對生活污水排放量比較大的綜合樓生活污水進行單獨的處理回用。中水系統(tǒng)技術的采用有效節(jié)約了水資源，每年可節(jié)省約5萬t自來水。

(4)嚴寒及寒冷地區(qū)熱水供應系統(tǒng)方案的選擇

車輛段公共浴室熱水供應系統(tǒng)的設計一直是車輛段設計的一個難點，目前國內(nèi)地鐵車輛段熱水系統(tǒng)的形式多樣，主要有太陽能電輔助加熱、電加熱和鍋爐供熱水等形式，根據(jù)沈陽處于北方寒冷地區(qū)，冬季需要集中供熱的特點，在采暖季節(jié)采用換熱站作為熱水供應熱源，在非采暖季節(jié)采用電熱水器加熱作為熱水供應熱源。

5 工程的關鍵技術及經(jīng)濟、社會效益

(1)水源及貯水設備的選擇

沈陽處于北方嚴寒及寒冷地區(qū)，需要考慮凍土深度對水池的影響，如果蓄水池設在室外地下，則埋深會較大，而且為滿足水泵自灌吸水的要求，泵房也需要設為地下或半地下式，這樣土建的投資較高。考慮到以上因素，設計將蓄水池和泵房設計為地上式，蓄水池設在泵房內(nèi)，這樣可節(jié)約土建投資約150萬元。

(2)飲水安全性問題的解決

由于車輛段日常用水量分布極不均勻，如果采用普通的蓄水池加水泵的供水系統(tǒng)，蓄水池容積比較大，市政自來水進入水池后，由于停留時間過長，水池會滋生一些細菌，造成二次污染。因此，考慮到車輛段能夠滿足兩路供水，水源條件比較好，但水泵不能從管網(wǎng)直接吸水，本次生產(chǎn)、生活給水系統(tǒng)設計只在給水所內(nèi)設水泵吸水用調(diào)節(jié)水箱，水箱容積按照不小于水泵的3 min流量考慮，調(diào)節(jié)水箱內(nèi)設自潔消毒器。供水設備采用變頻定壓供水系統(tǒng)，可根據(jù)用水點用水量情況調(diào)節(jié)水泵功率，有效節(jié)約能源。同時，水泵設有帶倒流防止器的跨越管，以備市政水壓充足時直接供水。這樣不僅有效提高了日常生活用水水質(zhì)，保障了飲水安全，同時節(jié)約了運營成本。

圖3 綜合辦公樓給水系統(tǒng)示意

(3)綜合樓生活給水系統(tǒng)方案設計

綜合辦公樓為13層，是段內(nèi)唯一的高層建筑，從節(jié)約能源的角度考慮，供水系統(tǒng)相對獨立，自成系統(tǒng)，以降低段給水所內(nèi)供水泵的揚程。因此，綜合樓內(nèi)設有獨立的泵房，生活給水系統(tǒng)設計采用了分區(qū)供水的方式，共分3個區(qū)域供水。這樣，低區(qū)可有效利用室外給水管網(wǎng)壓力為綜合樓低區(qū)供水，中區(qū)和高區(qū)可集中利用水泵的高效段，提高了水泵工作效率，從而達到節(jié)約能源的目的。綜合辦公樓給水系統(tǒng)如圖3所示。

(4)含油廢水處理及中水回用系統(tǒng)設計 段內(nèi)檢修組合車庫和運用組合車庫等排出的含油廢水經(jīng)單獨的管道收集后進入中水處理站進行處理，主要處理工藝如圖4所示。

圖4 含油廢水處理工藝流程

該工藝流程采用了傳統(tǒng)的隔油沉淀處理技術與新型的氣浮工藝相結(jié)合的方式，將生產(chǎn)廢水處理滿足《遼寧省綜合排放標準》達標排放。廢水再經(jīng)石英砂過濾罐過濾及消毒等深度處理設施處理后，可作為中水回用于道路澆灑、綠化澆灑及沖廁用水，達到國家關于節(jié)能減排的要求。

(5)不同季節(jié)采用不同的熱水供應方式

設計本著節(jié)約能源的要求，在采暖季節(jié)采用換熱站作為熱水供應熱源，在非采暖季節(jié)采用電熱水器加熱作為熱水供應熱源。沈陽的采暖季節(jié)為11月到次年3月，歷時5個月，每天電加熱按3 h計算，在采暖季節(jié)每天節(jié)約用電量約2 193 kW，每年約328 950 kW，經(jīng)濟效益和社會效益突出。

6 使用效果和設計體會

沈陽地鐵1號線車輛段作為我國最早建成的嚴寒及寒冷地區(qū)的地鐵車輛段，自2010年建成運營至今，經(jīng)過了3年的考驗，給排水及水消防各個系統(tǒng)均實現(xiàn)了設計意圖，運行良好，達到了節(jié)能、減排的目標，得到了業(yè)主和運營單位的一致肯定，為今后北方嚴寒及寒冷地區(qū)地鐵車輛段給排水及水消防系統(tǒng)的設計提供了寶貴的設計經(jīng)驗?？偨Y(jié)沈陽地鐵1號線車輛段的給排水及水消防系統(tǒng)設計，在今后的車輛段設計中主要應注意以下幾個方面。

(1)設計過程中應充分調(diào)查、了解車輛段附近市政能源情況，針對不同的市政能源情況條件確定相應的給排水、水消防及熱水供應的方案，在方案設計中應充分體現(xiàn)節(jié)能減排和環(huán)境保護的要求。

(2)嚴寒及寒冷地區(qū)車輛段給排水管道設計應充分考慮當?shù)氐臍夂蛱攸c和凍土深度等因素，做好設備管道和構(gòu)筑物的保溫防凍措施。

(3)水消防系統(tǒng)應按照全段同一時間一處火災統(tǒng)一考慮，以最大消防用水量的一座建筑考慮消防用水設備和儲水設備，避免消防設施的重復建設。

(4)熱水供應系統(tǒng)應根據(jù)車輛段所在地的氣候和供熱條件綜合考慮設計方案，通過不同季節(jié)供熱方式的轉(zhuǎn)換，達到經(jīng)濟合理、安全可靠、節(jié)能減排的要求。

(5)車輛段的污、廢水處理及中水回用應根據(jù)水質(zhì)和水量確定的合理處理工藝和處理規(guī)模，并滿足當?shù)氐沫h(huán)保和污水排放要求。

［1］鐵道第三勘察設計院．沈陽市地鐵一號線工程總體設計文件［Z］．天津:2004．

［2］鐵道第三勘察設計院．沈陽市地鐵一號線工程初步設計文件［Z］．天津:2006．

［3］鐵道第三勘察設計院．沈陽市地鐵一號線工程車輛段施工圖設計［Z］．天津:2007．

［4］施仲衡，周慶瑞，鄭曉薇，等．GB50157—2003 地鐵設計規(guī)范［S］．北京:中國計劃出版社，2003．

［5］經(jīng)建生，倪兆鵬，馬恒，等．GB50016—2006 建筑設計防火規(guī)范［S］．北京:中國計劃出版社，2006．

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［7］孫玉林，王冠軍，蕭正輝，等．GB50336—2002 建筑中水設計規(guī)范［S］．北京:中國計劃出版社，2003．

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［9］陳為民．鐵路機車車輛工廠污水處理工藝變化分析和探討［J］．鐵道標準設計，2009(5)．

［10］北京市市政工程設計研究總院．給排水設計手冊第6冊［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002．

［11］中國市政工程中南設計研究院．給排水設計手冊第8冊［M］．北京:中華人民共和國建設部，2002．

［12］馮杰．客運專線旅客車站給排水及消防設計實例［J］．鐵道標準設計，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

陳 新(1962—)，男，高級工程師。