陳 新，劉愛芳，劉學(xué)志

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

沈陽地鐵1號(hào)線車輛段給排水、水消防工程布局及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

陳 新，劉愛芳，劉學(xué)志

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

根據(jù)沈陽地鐵1號(hào)線車輛段給排水及消防工程的設(shè)計(jì)施工及運(yùn)營的實(shí)際情況，總結(jié)地處嚴(yán)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(shè)計(jì)重點(diǎn)、難點(diǎn)，關(guān)鍵技術(shù)與主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)，嚴(yán)寒地區(qū)車輛段給排水管道設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)和凍土深度等因素，做好設(shè)備管道和構(gòu)筑物的保溫防凍措施，水消防系統(tǒng)應(yīng)按照全段同一時(shí)間一處火災(zāi)統(tǒng)一考慮，避免重復(fù)建設(shè)。

嚴(yán)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(yùn)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(wù)，一般設(shè)有綜合辦公樓、運(yùn)用庫、檢修主廠房、物資總庫、運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓、調(diào)機(jī)庫、工程車庫、公寓，空氣壓縮站、污水處理站及變電所等相關(guān)建筑。車輛段是地鐵工程中十分重要的組成部分，也是整個(gè)地鐵設(shè)計(jì)中最為復(fù)雜的工點(diǎn)。在車輛段的設(shè)計(jì)中，給排水工程設(shè)計(jì)既要保證整個(gè)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(dá)標(biāo)排放及中水回用，尤其是地處北方嚴(yán)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(shè)計(jì)的關(guān)鍵。以下就沈陽地鐵1號(hào)線車輛段的給排水及水消防設(shè)計(jì)談一談設(shè)計(jì)體會(huì)。

1 工程概況

沈陽地鐵1號(hào)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(hào)街西側(cè)，承擔(dān)沈陽地鐵1、2號(hào)線車輛廠架修任務(wù)及1、2號(hào)線車輛定修及以下修程任務(wù)，占地面積約為30 hm2，主要建筑包括檢修組合庫、運(yùn)用組合庫特種車庫、內(nèi)燃調(diào)機(jī)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(shè)計(jì)主要包括給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、水消防系統(tǒng)、熱水供應(yīng)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(hào)線車輛段給排水及消防工程的特點(diǎn)

沈陽地鐵1號(hào)線車輛段是我國地鐵及城軌領(lǐng)域第一個(gè)在嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)設(shè)計(jì)施工及運(yùn)營的車輛段。自2004年10月完成總體設(shè)計(jì)工作，2006年完成初步設(shè)計(jì)工作，2007年完成了車輛段給排水施工圖設(shè)計(jì)，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(xiàng)驗(yàn)收，沈陽市地鐵1號(hào)線開通試運(yùn)營。沈陽地鐵1號(hào)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(yīng)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(hào)線車輛段給排水工程具有以下特點(diǎn):

(1)沈陽地鐵1號(hào)線車輛段位于嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)，給排水及消防工程的設(shè)計(jì)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(hào)線車輛段建筑布置形式特殊，段內(nèi)設(shè)有廠架修段，預(yù)留車輛組裝廠，其綜合樓相當(dāng)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(yán)寒及寒冷地區(qū)生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)方案復(fù)雜較難確定;

(4)嚴(yán)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(shè)備管道的保溫防寒措施的確定;

(5)設(shè)備管道保溫措施造價(jià)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(shè)計(jì)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(hào)街和六號(hào)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(shè)置二次加壓設(shè)施，段內(nèi)設(shè)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(shè)獨(dú)立的供水管網(wǎng)，給水所內(nèi)設(shè)有給水水箱和變頻供水設(shè)備，包括3臺(tái)給水泵，其中1臺(tái)常開，1臺(tái)備用，1臺(tái)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(shè)二次加壓設(shè)備。

綜合辦公樓為高層建筑，防火等級(jí)為二級(jí)，設(shè)消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)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(zāi)延續(xù)時(shí)間3 h;自動(dòng)噴水系統(tǒng)為30 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為1 h，室內(nèi)消防總用水量為324m3。綜合樓采用獨(dú)立的消防系統(tǒng)，在地下室設(shè)有消防泵房，內(nèi)設(shè)消防水池1座，消火栓泵2臺(tái)，自動(dòng)噴水系統(tǒng)泵2臺(tái)，自動(dòng)噴水系統(tǒng)濕式報(bào)警閥4個(gè)。樓內(nèi)每層均設(shè)有消火栓和自動(dòng)噴水系統(tǒng)(用電房間除外)。在頂層設(shè)有消防水箱間，內(nèi)設(shè)消防水箱1座，消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓泵組和自動(dòng)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(shè)計(jì)規(guī)范》和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求，運(yùn)用組合車庫、停車列檢庫、物資總庫、特種車庫內(nèi)均設(shè)置室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)。段內(nèi)按同一時(shí)間發(fā)生一次火災(zāi)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(shí)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(shè)4臺(tái)消防泵，其中3用1備。因市政自來水管網(wǎng)不能同時(shí)滿足消防用水量，因此在給水所內(nèi)設(shè)有消防蓄水池，儲(chǔ)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(shè)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?yàn)槭?hào)街市政污水管網(wǎng)。

在組合車庫、列檢停車庫附近設(shè)有中水處理站，洗車、檢修等含油污廢水經(jīng)除油處理后達(dá)標(biāo)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(shè)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(shè)計(jì)重點(diǎn)及難點(diǎn)

(1)嚴(yán)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(hào)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(shè)置有給水所，內(nèi)設(shè)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(gè)特點(diǎn)，除了綜合樓以外，設(shè)計(jì)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(shè)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(diǎn)，采用了分質(zhì)處理后回用的系統(tǒng)，對(duì)大庫內(nèi)的含油廢水進(jìn)行單獨(dú)處理后回用，對(duì)生活污水排放量比較大的綜合樓生活污水進(jìn)行單獨(dú)的處理回用。中水系統(tǒng)技術(shù)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(yán)寒及寒冷地區(qū)熱水供應(yīng)系統(tǒng)方案的選擇

車輛段公共浴室熱水供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一直是車輛段設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，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(diǎn)，在采暖季節(jié)采用換熱站作為熱水供應(yīng)熱源，在非采暖季節(jié)采用電熱水器加熱作為熱水供應(yīng)熱源。

5 工程的關(guān)鍵技術(shù)及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益

(1)水源及貯水設(shè)備的選擇

沈陽處于北方嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)，需要考慮凍土深度對(duì)水池的影響，如果蓄水池設(shè)在室外地下，則埋深會(huì)較大，而且為滿足水泵自灌吸水的要求，泵房也需要設(shè)為地下或半地下式，這樣土建的投資較高?？紤]到以上因素，設(shè)計(jì)將蓄水池和泵房設(shè)計(jì)為地上式，蓄水池設(shè)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(jìn)入水池后，由于停留時(shí)間過長，水池會(huì)滋生一些細(xì)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(shè)計(jì)只在給水所內(nèi)設(shè)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(shè)自潔消毒器。供水設(shè)備采用變頻定壓供水系統(tǒng)，可根據(jù)用水點(diǎn)用水量情況調(diào)節(jié)水泵功率，有效節(jié)約能源。同時(shí)，水泵設(shè)有帶倒流防止器的跨越管，以備市政水壓充足時(shí)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(shí)節(jié)約了運(yùn)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(shè)計(jì)

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(duì)獨(dú)立，自成系統(tǒng)，以降低段給水所內(nèi)供水泵的揚(yáng)程。因此，綜合樓內(nèi)設(shè)有獨(dú)立的泵房，生活給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了分區(qū)供水的方式，共分3個(gè)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(dá)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(shè)計(jì) 段內(nèi)檢修組合車庫和運(yùn)用組合車庫等排出的含油廢水經(jīng)單獨(dú)的管道收集后進(jìn)入中水處理站進(jìn)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)》達(dá)標(biāo)排放。廢水再經(jīng)石英砂過濾罐過濾及消毒等深度處理設(shè)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(dá)到國家關(guān)于節(jié)能減排的要求。

(5)不同季節(jié)采用不同的熱水供應(yīng)方式

設(shè)計(jì)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(yīng)熱源，在非采暖季節(jié)采用電熱水器加熱作為熱水供應(yīng)熱源。沈陽的采暖季節(jié)為11月到次年3月，歷時(shí)5個(gè)月，每天電加熱按3 h計(jì)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(jì)效益和社會(huì)效益突出。

6 使用效果和設(shè)計(jì)體會(huì)

沈陽地鐵1號(hào)線車輛段作為我國最早建成的嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)的地鐵車輛段，自2010年建成運(yùn)營至今，經(jīng)過了3年的考驗(yàn)，給排水及水消防各個(gè)系統(tǒng)均實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)意圖，運(yùn)行良好，達(dá)到了節(jié)能、減排的目標(biāo)，得到了業(yè)主和運(yùn)營單位的一致肯定，為今后北方嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)地鐵車輛段給排水及水消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?？偨Y(jié)沈陽地鐵1號(hào)線車輛段的給排水及水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在今后的車輛段設(shè)計(jì)中主要應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

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

(2)嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)車輛段給排水管道設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)和凍土深度等因素，做好設(shè)備管道和構(gòu)筑物的保溫防凍措施。

(3)水消防系統(tǒng)應(yīng)按照全段同一時(shí)間一處火災(zāi)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(shè)備和儲(chǔ)水設(shè)備，避免消防設(shè)施的重復(fù)建設(shè)。

(4)熱水供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)車輛段所在地的氣候和供熱條件綜合考慮設(shè)計(jì)方案，通過不同季節(jié)供熱方式的轉(zhuǎn)換，達(dá)到經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(dāng)?shù)氐沫h(huán)保和污水排放要求。

［1］鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院．沈陽市地鐵一號(hào)線工程總體設(shè)計(jì)文件［Z］．天津:2004．

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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(jí)工程師。