浦東機場三期衛(wèi)星廳給排水系統(tǒng)設(shè)計特點解析

許 棟

(上海市政工程設(shè)計研究總院〈集團〉有限公司，上海 200092)

浦東機場新建衛(wèi)星廳位于現(xiàn)有T1、T2航站樓南側(cè)，與現(xiàn)狀主樓共同承擔(dān)8 000萬人次/a的旅客吞吐量。建筑呈“工”字形平面布局，東西方向由S1、S2兩大功能區(qū)組成，承擔(dān)3 800萬人次/a旅客候機和樓內(nèi)中轉(zhuǎn)功能，內(nèi)部設(shè)有出發(fā)到達大廳及相應(yīng)商業(yè)、行李及服務(wù)功能，地下一層為捷運站，連接衛(wèi)星廳與T1、T2主航站樓，S1和S2總建筑面積超過62萬m2，建筑高度為39 m，地下1層(含1個夾層)，地上6層。衛(wèi)星廳的建筑效果和剖面如圖1、圖2所示。

圖1 衛(wèi)星廳效果圖Fig.1 Renderings of Satellite Hall

圖2 衛(wèi)星廳建筑剖面Fig.2 Architectural Cutaway View of Satellite Hall

1 給水系統(tǒng)設(shè)計

衛(wèi)星廳單層平面面積巨大，樓內(nèi)的給水系統(tǒng)沿平面鋪開，輸水管道長度過長，橫向管道的水頭損失占給水系統(tǒng)工作壓力的比重較大。這不僅會造成系統(tǒng)起始端和末端壓力差過大，出現(xiàn)水泵房附近系統(tǒng)超壓而最不利點壓力卻不夠的問題，還會造成水泵揚程過高，浪費能源。此外，衛(wèi)星廳中心商業(yè)區(qū)聚集了營業(yè)面積超過2.8萬m2的159家商戶，免稅店面積近1萬m2，約50家品牌餐飲，為旅客提供了愜意的出行體驗。給水系統(tǒng)設(shè)計在滿足系統(tǒng)安全、節(jié)能的同時，需考慮衛(wèi)生間、餐飲廚房等生活給水如何確保水質(zhì)衛(wèi)生、水量充足、水壓穩(wěn)定、供水可靠；貴賓層淋浴間的沐浴用水如何確保水溫舒適、調(diào)節(jié)方便；飲用給水如何保證衛(wèi)生安全、口感適宜；系統(tǒng)設(shè)備、設(shè)施如何做到管理維護的合理性，這些都是給水系統(tǒng)設(shè)計面對的挑戰(zhàn)。

1.1 供水區(qū)域的劃分

為避免給水系統(tǒng)壓力分配不平衡造成能源浪費的問題，給水系統(tǒng)整體采用分區(qū)供應(yīng)的方式。生活用水水源由市政給水管網(wǎng)引入二路DN300給水管供衛(wèi)星廳的生活和室內(nèi)消防給水，市政供水管網(wǎng)的壓力不小于0.20 MPa。平面分區(qū)結(jié)合建筑布局，劃分為S1、S2兩個供水區(qū)域，分別設(shè)置獨立的生活給水系統(tǒng)。豎向分區(qū)劃分為高區(qū)、低區(qū)。衛(wèi)星廳的-7.50 m層、-3.75 m層和±0.00 m層為低區(qū)，采用室外給水直接供水的方式；衛(wèi)星廳4.00 m層及以上各層為高區(qū)，采用“生活貯水池(設(shè)消毒設(shè)備)→生活給水變頻泵組→各用水點”的給水系統(tǒng)。S1、S2生活用水泵房設(shè)置在各自的-7.50 m層和±0.00 m層中央核心區(qū)，如圖3所示，每個泵房的服務(wù)半徑不超過500 m，避免了供水管道過長、水泵揚程過高、浪費能源的問題。

圖3 泵房供水區(qū)域示意圖Fig.3 Schematic Diagram of Water Supply Area of the Pump Room

中水水源來自基地再生水，由再生水處理站引出一路DN300再生水管供衛(wèi)星廳沖廁用水及隔油機房、路面沖洗用水，再生水的供水壓力不小于0.25 MPa。S1、S2衛(wèi)星廳分別設(shè)置獨立的中水系統(tǒng)。中水系統(tǒng)分區(qū)及供水方式同生活給水系統(tǒng)。

1.2 熱水系統(tǒng)供熱方式

熱水系統(tǒng)的供熱方式應(yīng)滿足舒適、節(jié)能這兩方面要求。衛(wèi)星廳作為超大型公共交通建筑，衛(wèi)生間和餐飲廚房在樓內(nèi)分布比較分散，設(shè)置集中式的熱水供應(yīng)系統(tǒng)存在著管線超長、到達末端用水點水溫?zé)o法保證的問題。因此，衛(wèi)生間洗手盆熱水大都采用就地設(shè)置的小型容積式電熱水器供應(yīng)。餐飲廚房預(yù)留電源，生活熱水由租戶自理。衛(wèi)星廳在貴賓層分散設(shè)置了部分淋浴間，采用即熱式電熱水器，確?？梢赃B續(xù)供應(yīng)熱水，旅客隨到隨洗。以上措施保證了熱水系統(tǒng)的舒適度要求。

圖4 太陽能熱水系統(tǒng)原理圖Fig.4 Schematic Diagram of Solar Heating Water System

節(jié)能方面，太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的新型環(huán)保能源，簡單、經(jīng)濟、環(huán)保，非常適合我國經(jīng)濟現(xiàn)狀下的供熱水方式，在我國得到了大力推廣和廣泛使用。但是，航站樓建筑有其特殊性，本次衛(wèi)星廳設(shè)計對太陽能熱水系統(tǒng)在航站樓建筑的應(yīng)用進行研究和探索。根據(jù)衛(wèi)星廳的實際運行情況，僅在熱水用水比較集中的S1、S2中部貴賓候機區(qū)域采用太陽能集中生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)。衛(wèi)星廳太陽能生活熱水系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)水量為10 m3/d，采用強制循環(huán)間接加熱系統(tǒng)，如圖4所示，系統(tǒng)共設(shè)置3只集熱水罐和2只容積式電加熱器，太陽能集熱器采用內(nèi)置U型銅管的“金屬-玻璃真空集熱管”的太陽能集熱器，系統(tǒng)有效集熱面積為198 m2，按3 m2/組計，共設(shè)置太陽能集熱器66組。

太陽能集熱器作為太陽能熱水系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，同時又是整個系統(tǒng)中所占空間最大的部分，在建筑中的布局將直接影響整個系統(tǒng)與建筑的結(jié)合效果。設(shè)計采用玻璃金屬真空管太陽能集熱器，集熱效率高，可減少集熱器面積。如圖5所示，衛(wèi)星廳太陽能集熱器設(shè)在第二層混凝土次屋面上，集熱器支架與屋面的連接構(gòu)造簡便，系統(tǒng)管線隱蔽，對建筑立面無影響，且便于上人安裝維護。為避免集熱器眩光對航線以及飛機起降產(chǎn)生影響，對集熱器表面采取了亞光處理。

圖5 衛(wèi)星廳太陽能集熱器Fig.5 Solar Collector in Satellite Hall

1.3 飲用水供應(yīng)

一個人性化的航站樓給水系統(tǒng)設(shè)計中，飲用水的供應(yīng)不可或缺。為滿足旅客在候機過程中的飲水要求，在公共區(qū)域每隔一定距離設(shè)置飲水點。在每個飲水點處設(shè)置小型帶飲用水處理設(shè)備的飲用水機1臺，以供旅客取用冷、熱水，飲用水水質(zhì)達到《飲用凈水水質(zhì)標準》(CJ 94—2005)的要求。為避免誤操作燙傷旅客，要求熱水龍頭必須標識清晰，且只能放水，不能直接飲用，并帶有熱水鎖定鍵保護裝置。在熱水龍頭的設(shè)置高度上，須考慮設(shè)在兒童不宜接觸的位置。

1.4 衛(wèi)生潔具的選用

衛(wèi)生間設(shè)計及潔具選擇，是機場人性化服務(wù)的重要直觀感受。如何體現(xiàn)時尚化、人性化，且兼顧公共場所的衛(wèi)生安全，減少細菌傳播，是設(shè)計的關(guān)鍵點。衛(wèi)生潔具全部選用節(jié)水型產(chǎn)品，采用節(jié)水型衛(wèi)生器具比采用傳統(tǒng)的衛(wèi)生器具節(jié)水約20%～30%[1-2]。洗手盆采用自動感應(yīng)式洗手龍頭，并盡可能采用臺下盆，便于臺面清理。小便器和大便器的選擇上，采用自動感應(yīng)式自閉沖洗閥，并盡可能采用后出水式(掛式)。后出水式小便器和大便器由于掛在墻上，視覺感觀上較下出水式更為輕便，且可以減少衛(wèi)生間的清潔死角，更適合在人員密集的機場內(nèi)采用。

1.5 水表的設(shè)置

衛(wèi)星廳面積巨大、用戶及用水點數(shù)量眾多、位置分散，為了達到節(jié)水和便于管理的目的，衛(wèi)星廳用水主要按照用途和管理區(qū)域進行水表計量，下列位置均設(shè)置數(shù)字式水表，并納入能耗監(jiān)測系統(tǒng)：衛(wèi)星廳總體給水、中水引入總管上；生活水箱、中水水箱、屋頂消防水箱的進水管上；各給水、中水系統(tǒng)向分區(qū)的總管上；每個餐廳廚房、咖啡廳給水管上；每個隔油機房、衛(wèi)生間的給水、中水管上；卸貨平臺、垃圾房的中水管上等。

2 室外排水系統(tǒng)設(shè)計

由于室外排水系統(tǒng)原則上應(yīng)采用重力流系統(tǒng)，排水管道需要放坡，對于超大面積的單體建筑而言，排水管線超長、管道的埋深會很大，易與其他地下構(gòu)筑物標高發(fā)生沖突[3]。如圖6所示，衛(wèi)星廳S1和S2地下有捷運通道穿越，受通行車輛高度制約，捷運通道的頂板無法做降板處理；中部有南進場路東線、西線地道和2根雨水排水箱涵穿越，因此，排水管道路線設(shè)計受到上述地下構(gòu)筑物的影響不得不中斷。此外，由于浦東機場是人工填海出來的陸地，地質(zhì)條件差，軟基處理后還會存在工后沉降，室外檢查井必須采取防沉降措施。

解決上述問題，首先必須摸清衛(wèi)星廳周邊可供接駁的大總體管線資料，盡可能地加以利用，采用“多點分散”的排水策略。如圖6所示，室外雨水排出口一共有8個，其中1#、2#、7#、8#雨水排出口設(shè)置在S1、S2南北指廊的端部，排入附近大總體雨水排水管網(wǎng)；3#～6#雨水排出口設(shè)置在中指廊附近，排入2根雨水排水箱涵內(nèi)。室外污水排出口一共有3個，其中，1#污水排出口設(shè)置在S2南指廊的端部，2#～3#污水排出口設(shè)置在中指廊處，排入附近大總體污水排水管網(wǎng)。這樣設(shè)計既可縮短排水管線、減小管道埋深，又可將總的排水負荷較均勻地分散到各路排水管線上，縮小排水管道管徑，便于與大總體排水管線接駁。

在規(guī)劃設(shè)計排水管道的管線時，還需注意對室內(nèi)雨污水排出管的影響。如圖6所示，在中指廊2條雨水排水箱涵之間區(qū)域、S1和S2北指廊端部區(qū)域等，受地下構(gòu)筑物的影響，無法設(shè)置室外雨、污水管道。因此，室內(nèi)的衛(wèi)生間應(yīng)避免在上述區(qū)域附近設(shè)置，屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)需設(shè)懸吊管，轉(zhuǎn)接到設(shè)有室外雨水管道的一側(cè)接出。

圖6 室外排水布置圖Fig.6 Layout of Outdoor Drainage

其次，管線鋪設(shè)控制在靠近衛(wèi)星廳外墻10 m內(nèi)，盡量避免設(shè)在10～22 m的服務(wù)車道下面。這樣既可避免管道及檢查井長期受車輛重壓而損壞，又可避免由于管道維護影響服務(wù)車輛的通行，還可避免雨污水井蓋與路面不平而引起的車輛顛簸。

為了防止室外檢查井沉降，需對室外檢查井下方釆用壓密注漿進行土體加固，加固平面范圍為檢查井基礎(chǔ)底板外邊外擴0.5 m，加固深度為基礎(chǔ)底板底以下5 m。

3 餐飲廚房排水系統(tǒng)設(shè)計

浦東機場衛(wèi)星廳聚集了約50家品牌餐飲，為了避免各餐廳廚房因共用排水管道和隔油處理設(shè)備，而引起相互干擾且責(zé)任分辨不清的情況，此次衛(wèi)星廳按每個餐廳廚房單獨配置隔油處理設(shè)備考慮，單獨設(shè)置排水管道和設(shè)備機房，廚房與隔油處理設(shè)備按一對一配置。此設(shè)計雖有利于餐飲租戶自行管理，但這些近50個隔油處理機房，要設(shè)置在原本設(shè)備機房面積就已很緊張的-7.50 m層和±0.00 m層非常困難。隔油機房需遠離生活水泵房、辦公室等衛(wèi)生要求較高的地方，同時，每個隔油機房的面積要盡可能小，以便于建筑的平面布置。

為了解決上述問題，設(shè)計采用了成品一體化油脂分離設(shè)備，其設(shè)備內(nèi)部設(shè)有固體殘渣攔截、加熱、油水分離裝置，大大減少了機房的面積。對于位于中間部位的隔油機房，由于不能靠重力直接排至室外總體排水管道，還需在一體化油脂分離器之后增設(shè)一體化提升裝置。整個隔油處理和提升設(shè)備都采用全密閉結(jié)構(gòu)，大大降低了異味擴散。成品一體化油脂分離設(shè)備無需對廢油、廢渣進行人工清理，廢油、廢渣可自動收集于容器內(nèi)，簡化了日常維護工作，減少了對周圍環(huán)境的影響。

此外，衛(wèi)星廳內(nèi)餐飲大多都設(shè)在最上面幾層的出發(fā)層和貴賓層，與設(shè)在-7.50 m層和±0.00 m層的隔油機房相距較遠，且上下位置不能完全對齊，廚房排水管道需鋪設(shè)很長一段距離才能接到隔油設(shè)備，且轉(zhuǎn)彎較多。排水離心鑄鐵管與塑料排水管相比，管道保溫性能差，含油廢水冷卻速度較快，油污容易黏在管壁上，引起管道堵塞。因此，此次衛(wèi)星廳餐飲廚房排水管采用了耐高溫排水塑料管道，改變了以往浦東機場航站樓廚房排水使用排水離心鑄鐵管的歷史。

4 屋面雨水排水系統(tǒng)設(shè)計

為了滿足現(xiàn)有塔臺通視要求以及建筑內(nèi)部功能空間需求，衛(wèi)星廳屋面設(shè)計采用三層跌落、中心區(qū)高、指廊端頭低的設(shè)計。屋面最高點為39 m(S1)，南指廊最低點為12.4 m，北指廊最低點為15.35 m。屋面主體的下兩層屋面采用鋼筋混凝土屋蓋，最上層屋面采用金屬屋蓋形式(圖7)。衛(wèi)星廳屋面匯水面積巨大，總和為187 940 m2。

圖7 衛(wèi)星廳屋面構(gòu)造示意圖Fig.7 Schematic Diagram of Roof Structure of Satellite Hall

衛(wèi)星廳屋面雨水采用虹吸式雨水排水系統(tǒng)，設(shè)計重現(xiàn)期采用50 a，虹吸雨水系統(tǒng)和屋面雨水溢流管道系統(tǒng)總排水量按100 a重現(xiàn)期考慮。

圖8 金屬屋面虹吸雨水系統(tǒng)Fig.8 Siphon Rain Water System of Metal Roof

衛(wèi)星廳中心區(qū)金屬屋面和第二層混凝土次屋面距室外雨水井較遠，由于各層平面不一致，大量的虹吸雨水立管在高位經(jīng)橫管逐步轉(zhuǎn)至幕墻，沿幕墻與立柱間下落，底層無幕墻部分采用室外清水掛板包裹，最大限度保證建筑立面的統(tǒng)一(圖8)。由于幕墻與立柱之間空隙只有300 mm，加之考慮安裝和維修的要求，每根立柱與幕墻之間最多可以設(shè)置2根雨水立管，且管徑不應(yīng)大于DN100(圖9)。此外，由于下面兩層的鋼筋混凝土屋面中心區(qū)高、指廊端頭低的設(shè)計，其天溝以大于1.6%的坡度坡向指廊端頭，最上層雙曲面金屬屋面天溝坡度≥4%，必須考慮每個虹吸雨水斗所承擔(dān)的雨水量均衡，防止天溝內(nèi)的雨水集中流向天溝標高低的下游。以上難點的破解，是屋面雨水排水系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。

圖9 雨水立管在柱與幕墻之間安裝示意圖Fig.9 Schematic Diagram of Installation of Rainwater Riser between Column and Curtain Wall

《建筑屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》(CJJ 142—2014)第6.1.10條規(guī)定“雨水斗在天溝內(nèi)宜均勻布置，其最大間距不應(yīng)大于20 m，并確保雨水能依自由水頭均勻分配至各雨水斗。當天溝坡度大于0.01時，雨水斗應(yīng)設(shè)在天溝的下沉小斗內(nèi)，并宜在天溝末端加密布置”。因此，設(shè)計將混凝土天溝內(nèi)的虹吸雨水斗靠近柱子邊設(shè)置，同一條天溝內(nèi)斗與斗之間間距為18 m(同柱子間距一樣)[4]。天溝內(nèi)坡度為1.6%，為了確保雨水能依自由水頭均勻分配至各雨水斗，如按規(guī)范要求需設(shè)置下沉小斗達800個以上，會增加土建的施工難度和工程造價。因此，設(shè)計采用了在雨水斗后面設(shè)置200 mm高的擋板，以保證每個虹吸雨水斗所承擔(dān)的雨水量均衡，防止天溝內(nèi)的雨水集中流向標高低的下游(圖10)。最上層金屬屋面天溝約每隔30 m需設(shè)變形縫，變形縫將整個金屬天溝分為若干段，由于天溝坡度較大(坡度≥4%)，需在每段金屬天溝的最低處設(shè)置集水槽和虹吸雨水斗(圖11)。

圖10 混泥土屋面天溝擋板節(jié)點圖Fig.10 Figure of Concrete Roof Gutter Baffle Node

圖11 金屬屋面集水槽節(jié)點圖Fig.11 Diagram of Metal Roof Sink Node

混凝土屋面同一條天溝內(nèi)虹吸雨水斗之間的高差為18 m×1.6%=288 mm，不能滿足《建筑屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》(CJJ 142—2014)第6.1.14條“同一系統(tǒng)的雨水斗宜設(shè)置在同一水平面上，且用于排除同一匯水區(qū)域的雨水”的要求。因此，同一條天溝內(nèi)不同高度的虹吸雨水斗需單獨設(shè)一個系統(tǒng)，單獨設(shè)雨水立管，用于排除各自匯水區(qū)域的雨水。由此，每個系統(tǒng)所承擔(dān)的雨水量不大，確保了雨水立管管徑不大于DN100，滿足了雨水立管在立柱與幕墻之間的安裝要求。

5 結(jié)論

(1)衛(wèi)星廳建筑功能多樣、體量超大、占地面積巨大，作為超大型公共建筑，其給排水系統(tǒng)相對復(fù)雜，系統(tǒng)的安全性要求高，在設(shè)計之初找準難點和關(guān)鍵點，有的放矢，提出對策，是項目順利推進的保障。

(2)機場衛(wèi)星廳的給排水系統(tǒng)，在系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)備選擇及器具安裝等宏觀、微觀各方面，均應(yīng)注重節(jié)能概念與人文關(guān)懷。

(3)超大型公共建筑的排水系統(tǒng)，仍應(yīng)堅持重力流原則，必須結(jié)合項目實際情況，做適當?shù)呐潘窂揭?guī)劃。

(4)超大型建筑的屋面雨水排水，一般需采用虹吸雨水系統(tǒng)，其中，各雨水斗之間的水量平衡、雨水立管的巧妙安排等細節(jié)處理，在設(shè)計中應(yīng)給予充分的重視。

總之，機場衛(wèi)星廳給排水系統(tǒng)在滿足系統(tǒng)運行安全的同時，尚需滿足旅客使用的便捷性以及管理維護的合理性，以此詮釋機場航站樓給排水系統(tǒng)設(shè)計的真諦。