上海市轨道交通11号线北段工程给排水及消防设计

上海市轨道交通11号线北段一期工程 给排水及消防 摘要：本文介绍了上海市轨道交通11号线北段一期工程的给排水及消防设计，同时总结了设计特点及经验体会。 关键词：给水系统；污水系统；雨水系统；废水系统；消火栓系统；高压细水雾 1 工程概况 上海市轨道交通11号线是上海市轨道网络中构成线网主要骨架的4条市域线之一，在上海地铁网络中具有重要地位。该线北段一期工程共设10座地下车站，1座下沉广场式车站、1座地面车站，8座高架车站，1个车辆段，1个停车场，2座主变电所，11个地下区间隧道，5座峒口雨水泵站。给排水及消防设计内容为：各站点、区间、控制中心、变电所及峒口雨水泵站的给水、排水及消防系统的设计，本文现结合城市轨道交通的特点对该部分设计作一简要介绍，同时总结了设计特点及经验体会。 2 给排水设计 2.1 生活、生产给水系统 1．水源 上海市拥有完善的城市供水系统，因此全线各站点的水源均采用城市自来水。 2．给水方式 根据上海市自来水公司的相关，市政供水水压不小于16m。11号线一期工程有高架站、地面站及地下站等多种形式的车站，用水水压要求各异，根据各站点的实际情况，工程中采用了多种形式的供水方式：对于地面站及地下站，经计算，供水水压可满足给水要求，则采用市政管网直接给水的方式；对于高架站和控制中心等建筑高度较高的站点，先根据当地供水压力进行水压核算，如不能满足生产、生活用水压力要求时，采用变频供水方式。 3．给水系统设计 各站点均设1路进水管，从从 2路消防进水管道中任1路接出，与消防给水系统分开设置，并单独设置水表井计量。主要供给工作人员饮用水、盥洗水，厕所用水，清扫用水、空调冷却用水的补充水等。给水系统采用枝状供水。 4．冷却循环水系统 配合通风空调的要求，各地下车站均设置了以冷却塔为主的冷却循环水系统，该系统主要由冷却水泵、冷冻机组、冷却塔及管道阀门等组成。冷却塔、冷却泵的台数与冷冻机组数量相对应，均不考虑备用。冷却塔选用超低噪声集水盘式，以充分利用集水盘内冷却水势能，减少冷却循环泵扬程，节约了能量，低噪声同时又满足了环保要求。 2.2 污水系统 高架及地面车站污水经收集后重力排入市政污水管。 地下车站在车站紧靠卫生间或对应的下层设污水泵房，泵房内设有潜污泵二台，互为备用。为避免污水长时间停留产生沉淀腐化，一般集水池有效容积不超过6小时污水量，但必须满足水泵安装及检修等要求。 2.3 雨水系统 1．地下车站雨水排水 地下车站敞开式出入口和地面风亭处均设置雨水集水池，内设潜水泵排除雨水。 2．高架车站雨水排水 高架车站雨水经立管收集后重力流排除。 3．峒口雨水排水系统 根据线路总体布置，主线在南翔站～白丽新村站敞开峒口处设雨水泵房，支线在嘉定新城站～赛车场站及赛车场站～同济嘉定校区站敞开峒口处分别设置雨水泵房，支线进入车辆段处亦设有峒口雨水泵房。泵房的排水能力按上海市暴雨强度公式计算，每处峒口雨水泵房均设有备用泵。泵房出水经压力井消能后，就近纳入排水点。 4．高架区间雨水排水 高架区间雨水排水采用重力自流排放，雨水由高架桥面所设雨水进水口及雨水立管收集，重力自流排入高架区间下雨水管道或检修便道边沟，最终就近排入市政雨水管或规划保留河道。 2.4 废水系统 地下车站最低点（一般为端头井处）设置主废水泵房，消防废水，结构渗漏水，清扫水由每层地漏收集，经排水立管汇至道床纵向排水沟后流入车站废水泵房集水池。废水泵房内一般设潜污泵二台，位于黄浦江及相同等级河道两侧的车站设潜水泵三台，平时互为备用，消防时同时使用，废水泵房集水池的有效容积≥30m3。 高架及地面车站废水经地漏收集后以重力流方式就近排除。 地下区间隧道采用明沟排水。在“V”型或“W”型区间隧道的线路最低点设废水泵房一座，单坡区间废水利用车站废水泵房排除。全线共12段地下区间，共设区间废水泵房11座。每座泵房内设潜水排污泵二台，平时互为备用，非常事故时可同时使用。废水泵流量按区间消防废水量和渗漏水量合计为11L/s。废水经提升后，由敷设在区间隧道上行线内侧的DN150的出水管就近进入邻近车站。通过车站风井出入口等处接入地面压力井消能后，再就近纳入市政雨水管道或规划保留河道。 3 消防设计 消防系统包括室内外消火栓系统、高压细水雾灭火系统及灭火器。 3.1 消防水源 上海市市政给水管网完善，基本做到了城乡全覆盖。根据这一有利条件，全线消防水源均采用城市自来水。除赛车场车辆段外，各站点均采用2路消防进水，不设消防水池，直接从市政给水管抽吸。该进水方式的优点在于：既利用了市政水压，又避免平时水池维护换水时的水资源浪费。 3.2 消火栓系统 1．地下车站既区间 地下车站消火栓为临时高压系统，利用市政供水压力保持压力。消防水量为20L/s，从市政管网引入二路进水，在消防泵房内连通。消防引入管上需设置防污隔断阀。由消防泵出水管引出两路DN150供水总管，供车站站厅、站台层消火栓用水，并接至相邻区间，在车站及区间内均形成环网。 隧道区间的消火栓间距为50m，为单头单阀消火栓，不设水带及水枪，消火栓旁设报警按钮；在相邻车站端部设装有水带、水枪的专用消防箱。 消火栓给水系统在地面适当地点设水泵接合器。水泵接合器设在出入口或风亭附近，其数量根据室内消防水量确定，并在其40m范围内应有相配套的室外消火栓。 2．地面及高架车站 高架车站的消火栓系统采用稳高压系统，其系统设计按上海市地标《民用建筑水灭火系统设计规程》执行。 3.3 高于细水雾灭火系统 11号线一期工程在地下车站中引入了高压细水雾灭火系统来代替以往常用的自动喷水灭火系统和气体灭火系统，该系统由高压细水雾泵组、控制阀组、高压细水雾喷头、不锈钢管路及管件等组成。其灭火机理主要是：（1）冷却作用。细水雾能被迅速汽化，吸收大量热量，冷却火场温度。（2）窒息作用。细水雾汽化时体积膨胀1700倍，可稀释火场氧气及阻止外围氧气的进入，起到隔绝氧气窒息的灭火效果。（3）消烟作用。气体及烟雾有依附雾滴的趋势，具有一定的消烟功能。（4）隔绝热辐射。细水雾系统产生的雾滴在火场周围形成水雾保护罩，可以减少火场的辐射热对周围人员物体的影响。 高压细水雾泵组每个车站仅设一套即可，包括2台高压泵（互为备用）、2台稳压泵（互为备用）及有关必要的阀门配件。通过不同的控制阀组和喷头的组合，可形成湿式、预作用及开式等各类应用系统。地下车站内其设置分述如下： 1．开式系统（保护区域：站台层轨行区） 在站台与轨行区边界区域，设置开式高压细水雾灭火系统，其主要功能是吸热降温，防火分隔。该系统由车站各细水雾系统共用的高压泵组、开式控制阀组、不锈钢管道及喷头等组成。系统设计流量按一侧轨行区喷头同时喷雾确定，持续喷雾时间不小于30min。 轨行区开式细水雾系统采用以下3种控制方式：（1）当进站列车发生火灾时，车控室在接到火灾信号或消息后，可立即启动轨行区的高压细水雾系统。（2）站台层的开式阀组箱内设有手动启动按钮，工作人员也可手动开启轨行区的高压细水雾系统。（3）应急启动：控制室和手动启动出现故障时可通过区域控制阀的手柄，打开控制阀启动系统喷放细水雾。 2．湿式系统（保护区域：站厅层公共区） 车站站厅公共区设湿式高压细水雾灭火系统（用于替代自动喷水灭火系统），主要组成部分为车站各细水雾系统共用的高压泵组、开式控制阀组、不锈钢管道及喷头。 湿式系统作用面积140m2，喷雾强度1.39L/min·m2。喷头布置间距不大于与3.0m，不小于2.0m，距墙不大于1.5m。 3．预作用系统（保护区域：重要强弱电设备用房） 车站重要电气设备均设置预作用高压细水雾灭火系统，由车站各细水雾系统共用的高压泵组、预作用控制阀组、不锈钢管道及喷头等部件组成。系统作用面积140m2，喷雾强度1.39L/min·m2。喷头布置要求同湿式系统。 预作用系统控制方式有自动控制、手动控制和应急操作3种，具体分述如下：（1）自动控制：灭火区域一路探测器报警后，FAS系统联动开启警铃；当二路探测器报警确认火灾后，FAS系统联动开启声光报警器，并打开相应的控制阀，向配水管道供水，当闭式喷头玻璃泡温度达到动作温度时，玻璃泡破碎，喷放细水雾灭火，压力开关反馈系统动作信号。（2）手动控制：当现场人员确认火灾且自动控制还未动作，可按下现场控制阀的手动启动按钮，启动系统，喷放细水雾灭火。（3）应急操作：当自动控制和手动控制均失效时，通过操作控制阀的手柄，打开控制阀，启动系统，喷放细水雾灭火。 3.4灭火器设置 车站灭火器设计危险等级采用严重危险级。公共区及设备区均设置5kg磷酸铵盐灭火器。 4 设计特点及经验建议 4.1 设计特点 1．11号线全线有多个新建的换乘车站，如上海西站、隆德路站等。本着设备“综合利用、节约投资、便于管理”的原则，新建的换乘站在技术可行的情况下，均采用了两线共享市政进水管、水消防系统及冷却循环水系统的设计，这样既节约了设备投资，又减少了设备占地面积。上述车站按设计建成后，共享的给排水系统运转良好，完全可满足车站运营及防灾方面的要求。 2．设于市中心的车站，其冷却塔的设置位置一直是车站设计中的一个难题。11号线设计过程中亦不可避免地遇到这一问题，相关设计人员根据现场实际条件，提出了多种解决方案：有设于绿化内，周边种植乔木隔离，如江苏路站；有设于车站附近建筑屋顶，如枫桥路站、曹杨路站及隆德路站等。上述设计思路在冷却塔降噪方面取得了较好的效果，大大降低了其对周边环境的影响。 4.2 经验建议 1．给排水专业进行设计时需注意兼顾人防设计。11号线设计建设的经验表明，前期不重视各专业的兼顾人防设计，后期实施中因人防不符要求而造成的整改工作众多。为此，建议今后的设计过程中，给排水专业需注意各项人防措施：（1）进出车站管线的人防套管的预埋预留工作；（2）人防内防护隔断阀的设置；（3）人防外的排水不要引入车站，单独设排水设施。 2．上海地区地下水位高，给排水设计过程中需尽量考虑结构渗漏水的问题。11号线工程竣工后，发现有很多积水点需排水，造成这一现象的原因多种多样：有结构防水施工未达设计要求，渗漏造成积水；有施工期间的积水未排除；有部分死角设计遗漏排水设施造成积水等等。经总结分析，发现很大一部分是结构渗漏水造成积水。目前轨道交通普遍施工周期短，施工难度大，在这种情况下，结构防水要达到理想状态是相当困难的。立足于这一既有条件，今后地铁设计过程中要注意考虑结构渗漏情况下在各低洼地点设排水设施。根据本线的设计经验，易产生结构渗漏水积水的地点及有关解决措施如下：（1）站台板下为车站最低点，该处由于水压大，属易渗漏点，经常可看到站台板下的电缆通道及排热风道内有5～10cm的积水，造成该现象的主因在于，夹层内有较多的施工垃圾并未清理，整个底板高高低低，并未形成排水的纵坡，从而造成渗水无法流向最低点，积在整个底板面上。今后给排水设计人员可协同建筑专业做好站台板下的排水坡度设计，并在个别死角点设集水坑，这样站台板下积水的问题是可以解决的。（2）有一些地下车站的道岔处形成死角，渗漏水流到此处后无出路，形成积水。建议以后设计过程中，给排水专业需与轨道专业配合，根据其排水沟的设置，做好其排水出路的设计。（3）地下车站的电梯基坑和自动扶梯基坑由于埋深较深，地下水压高，易产生积水。对于上述各处基坑，根据本线的设计经验，均应设排水设施，保证其在有渗漏水的情况下也能及时排除。 3．车站相邻的地下区间较长时，需注意核算站内服务于区间消火栓的消火栓泵扬程是否满足要求，且要对超压的区间消火栓采取减压措施。如11号线赛车场站与昌吉东路站之间有约4.9km的地下区间隧道，在进行赛车场站水消防设计时，经计算站内消火栓系统水泵扬程要求为30.4m，但在核算区间消火栓水压要求时，发现由于区间隧道较长，其要求的扬程达45.6m，最后确定车站消火栓泵的扬程取45.6m。消火栓泵扬程高造成该区间内较多消火栓超压，本工程采用了减压孔板减压的应对措施。 4．区间隧道排水泵房内所设的排水泵要选择技术可靠，经实践检验的产品。隧道内排水泵的流量不大，一般在10L/s左右，但其扬程较高，一般达30m左右，有的长距离区间，扬程可达40m以上。如此小流量、高扬程的应用场合，对潜水泵的可靠性、技术含量都提出了较高要求，建议在今后的轨道交通建设中，要重视区间排水泵的选择，保证所选产品有较高的可靠性，以确保地铁的正常运营。 5 结语 给排水及消防是轨道交通工程中的一个重要子项工程，它关系到整条线路的顺利运转及乘客的生命财产安全，目前我国正进入地铁建设的高潮，本文对相关设计经验进行了介绍和总结，以期对今后的轨交建设有所帮助。 参考文献： （略）